Analyse av vanlige årsaker til gasslek i SF6-brytere på understasjoner og forskning på deteksjonsforanstaltninger

Med teknologisk fremgang og forbedret produksjonsnivå har SF₆ sirkuitbryterutstyrets ytelse og kvalitet blitt kontinuerlig forbedret, og produktene har blitt bredt anerkjent av kunder. Men med sin omfattende anvendelse har også feilhetsfrekvensen økt. Årsakene til feil inkluderer problemer som designprinsipper, produksjonsprosesser og materiavalg. Gjennom undersøkelser og statistikk over feilårsaker er det kjent at 20%-30% av problemene skyldes lekkasje av SF₆-gass. Gasslekkasjesporing er et viktig og uunnværlig punkt under elektriske installasjonsfasen.

1 Hovedårsaker

Lekkasje er en meget vanlig situasjon. Lekkasje oppstår der det er forskjeller i innhold, temperatur og trykk. Det bør benyttes vitenskapelige tiltak for ulike lekkasje-utfall, og kilde til lekkasjen bør finnes ut på en rimelig tid.

1.1 Eksterne lekkasjer av hydrauliske maskiner

For ulike hydrauliske maskiner kan lekkasjesteder og -forhold variere. Generelt er de vanlige lekkasjestedene:

• Ventiler, tettelementer og klemmer. Trefeltsswitcher, oljeavledningsventiler, primære switcher, sekundære switcher, beskyttelsesventiler, etc. Årsakene til lekkasjer inkluderer utilfredsstillende stenging av ventilkjerne, uregulær kontaktflate pga. utilstrekkelig produksjonsnøyaktighet; sandhull i ventilkroppen, ikke tett posisjon, og løse gassfrigjøringsbolter.

• Tilkoblingssteder for trykkmåler og elektromekanisk utstyr. Dette tilkoblingens tettelementer kan være uregulære eller miste elastisiteten, noe som lett kan føre til lekkasje.

• Tetteflater av opereringsylinderens kolbe og akkumulatorcylinderens kolbe som produsenten leverer. Siden tettelementer og klemmer på disse posisjonene ofte er utsatt for bevegelig friksjon, er de utsatt for deformering, forringelse eller skade.

Konsekvensene av lekkasje i hydrauliske maskiner er veldig alvorlige. Mindre lekkasje påvirker ikke bare renheten av utstyret, men fører også uunngåelig til repeteret pressurisering av oljepumpen og en lang pressurtilfyllingscyklus. Stor oljelakkasje i ventilkroppen vil forårsake et tap av trykk. Når hydraulolje kommer inn i akkumulatorcylinderen, vil trykket på gassiden fort øke, noe som fører til akutt reparasjon, misshandtering og utstyrdefekter, som vil hindre det sikre drift av utstyret.

1.2 Eksterne lekkasjer ved hovedlegeme og tilkobling

•  Sømm. På grunn av stor strøm under sveising, kan sømmene bli brændt igjennom, noe som fører til mikrolekkasje. Etter en viss periode vil lekkasjemengden fortsette å øke. Ved sveising av to ulike materialer, kan lokale høytrykkspunkter føre til sømmekrakker, som igjen vil forårsake lekkasje. Med forbedret produksjonsteknologi hos produsenten, er sannsynligheten for at dette fenomenet inntreffer under påstede installasjon og drift faser relativt liten.

• Tilkoblingsposisjon mellom støtteporcelænsbushing og flanse. På grunn av høyt trykk på denne posisjonen, kan det lett forekomme lekkasje hvis tetningen ikke er tett, for eksempel grov fremstilling av porcelænsbushingens koblingsflate, uregulær koblingsflate, og uregulær eller ustabil klemmeklem.

• Rørkoblinger, tetthetssensorutstyrsgrensesnitt, ender av trykkmåler, lokket av treveisboks, og andre posisjoner. Disse posisjonene er de mest vanlige områdene for tilkoblinger, lukking og sveising, og de er vanskelige og svake punkter for tetning, med høy sjanse for lekkasje.

For SF₆-gass må tetteflaten på enhver posisjon holdes veldig ren. Ellers kan selv en liten mengde fremmedstoff fastsatt på tetteflaten øke lekkasjefarten til orden 0,001MPa.M1/s, noe som ikke er tillatt for utstyret. Derfor bør tetteflaten og klemmen nøye tørkes med hvitt klær og høykvalitets toiletpapir dypet i alkohol, og en detaljert inspeksjon bør utføres. Montering kan kun utføres etter å ha bekreftet at det ikke er noen problemer. I tillegg bør støvet på flansene, bolthullene og tilkoblingsboltene tørkes av for å forhindre at det kommer inn i tetteflaten, spesielt under vertikal tetting.

2 SF₆ sirkuitbryterlekkasjesporing metoder
2.1 Væskens overflate spenning metode

Den grunnleggende prinsippet er at for væsker med sterke overflate spenninger som sapevann, vil bobler dukke opp ved lekkasjesteder når gassen leker. Sporingmetoden er å smøre sapevann og andre stoffer på utsiden av SF₆ sirkuitbryter og mulige lekkasjesteder.
Ulemper: Høye krav til smearing, kan ikke oppdage mindre lekkasjer, og noen posisjoner kan ikke smeres.
Fordel: Intuitiv.

2.2 Kvalitativ lekkasjesporing

Det grunnleggende prinsippet er at SF₆ har sterk negativ ladning. Under påvirkning av pulsert høy spenning, forekommer det en kontinuerlig utslipp effekt, og SF₆-gassen vil endre korona elektrisk felt, slik at tilstedeværelsen av SF₆-gass kan spores på stedet. Dette er bare for å bestemme den relative graden av lekkasje av SF₆ sirkuitbryterutstyr, snarere enn å spore dens faktiske lekkasje rate. Kvalitativ lekkasjesporing inkluderer følgende metoder:

• Vakuum pomping spor. Pomp vakuum til 133Pa, behold pompingen i mer enn 30 minutter, stopp pumpe, les verdi A etter å ha observert i 30 minutter, og så les verdi B etter å ha observert i 5 timer. Hvis 67Pa > B - A, kan det konkluderes at tettningen er god.

•  Skummande væskespor. Dette er en relativt enkel kvalitativ lekkasjesporing som kan nøyaktig finne lekkasjesteder. Skummande væske kan lages ved å legge til en neutral seife til to deler vann. Anbring skummande væske på posisjonen som skal spores for lekkasje. Hvis bobler dukker opp, indikerer dette lekkasje på denne posisjonen. Jo flere og mer presis bobler, jo mer alvorlig er lekkasjen. Denne metoden kan omtrent finne lekkasjesteder med en lekkasje rate på 0,1ml/min.

•  Leckasjesporer spor. Leckasjesporer spor er å flytte sensoren til leckasjesporeren langs overflaten av hver kobling av bryteren og overflaten av aluminiumsgjøtingen, og bestemme leckasjesituasjonen ifølge leckasjesporerens lesing. Når denne metoden brukes, bør følgende teknikker beherskes: For det første bør bevegelseshastigheten av sensoren være langsom for å unngå å overskue lekkasjen pga. for rask bevegelse. For det andre bør det ikke gjøres sporinger i sterk vind for å unngå at lekkasjen blir blåst bort og påvirker sporingen. For det tredje bør en leckasjesporer med høy sensitivitet og lav respons hastighet velges. Generelt er den minste sporbare mengden av leckasjesporer at lekkasje raten er lavere enn 10-6, og respons hastigheten er lavere enn 5s, som er mer passende.

• Segmentering og posisjonering metode. Denne metoden er egnet for brytere med tre-fase SF₆ gass circuit koblinger. Hvis det er bestemt at det er lekkasje, men det er vanskelig å lokaliserer, kan SF₆ gass strukturen deles inn i flere deler for spor, slik at blindhet reduseres.

• Trykkreduksjon metode. Denne metoden er relevant når utstyrets lekkasje mengde er stor.

2.3 Kvantitativ lekkasjesporing

Dette er for å spore lekkasje raten av SF₆ sirkuitbryter, og dommerstandarden er at årlig lekkasje rate ikke overstiger 1%. De spesifikke metodene er som følger: (1) Lokal pakking metode: Bruk plastfilm med tykkelse 0,01 cm for å pakke rundt tetthetsposisjonens geometriske form for en og en halv runde, med forbindelsen rettet oppover. Prøv å danne en sirkulær eller kvadratisk form, og forsegel det med selvpreserende bånd etter formgivning [3]. Det bør være en viss gap, ca 0,05 cm, mellom plastfilmen og det målte objektet. Etter pakking, sporer innholdet av SF₆-gass i den pakket hull etter 24 timer, og velg gjennomsnittsverdien av fire punkter på forskjellige posisjoner. Leckasjeraten for denne tettingsprosessen kan beregnes ved hjelp av følgende formel:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Der:

• F: Absolutt lekkasje rate, lekkasjemengde per enhet tid (MPa⋅m³/s).

• Δ C: Gjennomsnittsverdi av det sporede lekkasjeholdet (ppm).

• ΔV: Volum mellom det målte objektet og plastfilmen (m³).

• Δt: Tidsintervall for sporing av ΔC(s).

• P: Absolutt atmosfæretrykk, som er 0.1MPa.

• V: Volum av SF₆-gass i gasskammeret (m³).

Årlig lekkasje rate Fy for hvert gasskammer beregnes som følger: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (per år) hvor Pr er den foreskrevne SF₆-gasspressen (MPa).

Når man starter med ovennevnte beregninger, er følgende parametre vanskelige å bestemme:

• Δ V: Siden volumet mellom det målte objektet og plastfilmen har en uregulær form, kan dets volum ikke direkte beregnes. Eksperimentelle metoder kan benyttes, som for eksempel injeksjon av andre gasser og væsker gjennom en flowmeter i den pakket hull for å samle inn voluminformasjon.

• V og W: Gassvolum og masse av SF₆ i gasskammeret. Denne informasjonen er ikke gitt av produsenten. Du kan kreve at produsenten gir nøyaktig informasjon i ordre tekniske dokumenter, eller bruk en måling metode under gassfylling for å få mer nøyaktig informasjon.

Hengende flaskesporing metode: Heng en flaske ved sporing hullet av isolatoren. Etter noen timer, bruk en lekkasje sensor for å spore om det er lekket SF₆-gass i flasken.

2.4 Infrarød sporing

Infrarød sporing metoden bruker hovedsakelig den sterke infrarøde absorbans egenskapen til SF₆-gass. SF₆-gass har den sterkeste absorbansen av infrarøde stråler med en bølgelengde på 10.6um. Vanlige infrarøde sporing metoder inkluderer infrarød laser metode og passiv sporing metode.
Arbeidsprinsippet for laser infrarød sporing er at en innkommende infrarød laser sendes fra lasersenderen, og den reflekterte laseren går inn i laserkamera bildet platform. Hvis den innkommende laseren møter lekket SF₆-gass, vil noen av dens energi bli absorbert, noe som fører til forskjeller i den reflekterte laseren i tilfeller med og uten lekkasje, og til slutt kan forskjellige laser bilder brukes for å spore tilstedeværelsen av SF₆-gass lekkasje. Passiv sporing metoden sender ikke aktivt laserlys, men sporer de små forskjellene som oppstår ved absorbansen av infrarøde stråler i atmosfæren av SF₆-gass for å spore tilstedeværelsen av SF₆-gass.

Kjøle quantum well sensor valgt for utenlandske vitenskapelige produkter kan bestemme en temperatur forskjell på 0,03°C, og den minste sporbare gass volum er 0,001ml/s av SF₆-gass. Begge ovennevnte metoder bruker en bildefinder for å vise bildet, gjør den usynlige SF₆-gass synlig. På bildet viser kan lekket SF₆-gass ses som en dynamisk svart sky, som er tydelig synlig i en statisk miljø. Ved å nøye observere posisjonen hvor skyen oppstår, kan lekkasjekilden hurtig og nøyaktig lokaliseres. Farten og størrelsen på skyen reflekterer lekkasje raten.

Infrarød sporing metoden av SF₆-gass kan fjern sporing av lekkasje posisjon uten strømbrudd, sikrer personlig sikkerhet og forbedrer stabiliteten av strømforsyningen. Det er den mest vitenskapelige sporing metoden for tiden.

Styrking av forebygging av SF₆ sirkuitbryterlekkasje er et nøkkelpunkt for overvåking for å sikre trygg, økonomisk og pålitelig drift av transformatorstasjoner. Ved å analysere årsakene til SF₆ sirkuitbryterlekkasje, kan teoretisk nivå for å forebygge og håndtere SF₆ sirkuitbryterlekkasje problemer kontinuerlig forbedres, og evnen til å håndtere SF₆-lekkasjeulykker kan forbedres. Blant de ulike sporing metodene, er infrarød bildesporing en ny teknisk metode for betingelsesbasert vedlikehold av SF₆ sirkuitbrytere, og er den fremtidige hovedstrømningen.