Analiza najczęstszych przyczyn przecieków gazu w wyłącznikach SF6 stacji transformatorowych oraz badania nad metodami wykrywania
Wraz z postępem technologii i poprawą poziomu produkcji, wydajność i jakość urządzeń odłączników SF₆ ciągle się poprawia, a produkty są szeroko uznawane przez klientów. Jednakże, wraz z rozszerzeniem zastosowań, częstotliwość awarii również wzrosła. Przyczyny awarii obejmują problemy takie jak zasady projektowania, procesy produkcyjne oraz wybór materiałów. Na podstawie badań i statystyk dotyczących przyczyn awarii wiadomo, że 20-30% problemów wynika z przecieku gazu SF₆. Wykrywanie przecieków gazu jest kluczowym i niezwykle istotnym elementem na etapie montażu instalacji elektrycznej.
1 Główne przyczyny
Przecieki są bardzo powszechnym zjawiskiem. Problemy z przeciekami występują wszędzie, gdzie występują różnice w zawartości, temperaturze i ciśnieniu. Dla różnych zjawisk przeciekowych powinny być stosowane naukowe metody eliminacji, a źródło przecieku powinno być znalezione w odpowiednim czasie.
1.1 Zewnętrzne przecieki maszyn hydraulicznych
Dla różnych maszyn hydraulicznych, pozycje i sytuacje przecieków mogą się różnić. Ogólnie, najczęstsze miejsca przecieków to:
Zawory, uszczelki i podkładki. Trójspustowe przełączniki, przełączniki do odprowadzania oleju, główne przełączniki, pomocnicze przełączniki, zawory ochronne itp. Przyczyny przecieków obejmują niewłaściwe zamknięcie rdzenia zaworu, nierówną powierzchnię kontaktową ze względu na niewystarczającą precyzję produkcji; otwory piaskowe w ciele zaworu, nieszczelne położenie i luźne śruby odprowadzające gaz.
Połączenia manometrów i sprzętu elektromechanicznego. Uszczelki tych połączeń mogą być nierówne lub stracić sprężystość, co może prowadzić do przecieków.
Powierzchnie szczelne tłoka cylindra roboczego i tłoka akumulatora dostarczonego przez producenta. Ponieważ uszczelki i podkładki w tych miejscach często podlegają tarcia ruchu, są one narażone na deformację, zepsucie lub uszkodzenie.
Konsekwencje przecieków w maszynach hydraulicznych są bardzo poważne. Niewielkie przecieki nie tylko wpływają na czystość urządzenia, ale także nieuchronnie prowadzą do wielokrotnego napełniania pompą olejowej i długiego cyklu uzupełniania ciśnienia. Duże przecieki oleju w ciele zaworu spowodują problem utraty ciśnienia. Kiedy olej hydrauliczny wejdzie do cylindra akumulatora, ciśnienie po stronie gazu będzie ciągle rosnąć, co spowoduje nagłe naprawy, błędy obsługi i defekty urządzenia, co utrudnia bezpieczną pracę urządzenia.
1.2 Zewnętrzne przecieki w korpusie i połączeniach
Spoiny. Ze względu na duży prąd podczas spawania, spoiny mogą zostać przepalone, co prowadzi do mikroprzecieków. Po pewnym czasie ilość przecieku będzie ciągle rosnąć. W miejscach spawania dwóch różnych materiałów, ze względu na wysokie lokalne naprężenia, pęknięcia spoin mogą również powodować przecieki. Dzięki poprawie technologii produkcji producenta, prawdopodobieństwo wystąpienia tego zjawiska na etapie montażu i eksploatacji jest stosunkowo małe.
Połączenie między izolatorem porcelanowym a flangiem. Ze względu na wysokie ciśnienie w tym miejscu, jeśli uszczelnienie nie jest szczelne, mogą występować przecieki, np. gdy powierzchnia połączenia izolatora porcelanowego jest szorstka, powierzchnia połączenia nierówna, a pierścień uszczelniający nierówno lub niestabilnie połączony.
Stawy rurociągu, interfejsy装置似乎在传输过程中被中断了。根据您的要求，我将继续翻译剩余的内容：
Połączenia rurociągów, interfejsy urządzeń pomiarowych gęstości, końcówki manometrów, pokrywa skrzynki trójspustowej i inne pozycje. Te pozycje to najbardziej typowe miejsca połączeń, zamykań i spawania, a jednocześnie są trudnymi i słabymi punktami uszczelniania, z dużym prawdopodobieństwem przecieków.
Dla gazu SF₆, powierzchnia uszczelniająca w dowolnym miejscu musi być zachowana w bardzo czystym stanie. W przeciwnym razie nawet mała ilość obcych substancji przyklejona do powierzchni uszczelniającej może zwiększyć współczynnik przecieku do rzędu 0,001 MPa·m³/s, co jest niedopuszczalne dla urządzenia. Dlatego przed montażem powierzchnia uszczelniająca i podkładka powinny być starannie wycierane białą tkaniną i papierem toaletowym namoczonym w alkoholu, a następnie przeprowadzona szczegółowa inspekcja. Montaż można przeprowadzać dopiero po potwierdzeniu, że nie ma żadnych problemów. Ponadto należy wycierać kurz z flanszów, otworów śrubowych i łączników śrubowych, aby zapobiec wprowadzeniu go na powierzchnię uszczelniającą, szczególnie podczas montażu pionowego uszczelnienia.
2 Metody wykrywania przecieków w odłącznikach SF₆
2.1 Metoda napięcia powierzchniowego płynuPodstawowy zasada polega na tym, że dla płynów o silnym napięciu powierzchniowym, takich jak mydliny, przy przecieku gazu pojawią się bańki. Metoda polega na naniesieniu mydlin i innych substancji na obudowę odłącznika SF₆ i możliwe miejsca przecieku.
Wady: Wysokie wymagania dotyczące nanoszenia, niezdolność do wykrycia drobnych przecieków, niektóre pozycje nie mogą być nanoszone.
Zaleta: Intuicyjna.2.2 Kwalifikacyjne wykrywanie przecieków
Podstawowy zasada polega na tym, że SF₆ ma silną elektroujemność. Pod wpływem impulsowego napięcia wysokiego, następuje ciągły efekt rozładowania, a gaz SF₆ zmienia właściwości pola elektrycznego koronowego, co pozwala wykryć obecność gazu SF₆ na miejscu. Jest to tylko określenie względnego stopnia przecieku urządzenia odłącznika SF₆, a nie wykrycie rzeczywistej szybkości przecieku. Kwalifikacyjne wykrywanie przecieków obejmuje następujące metody:
Wykrywanie przez próżnię. Stworzenie próżni do 133 Pa, utrzymanie próżni przez ponad 30 minut, zatrzymanie pompowania, odczyt wartości A po 30 minutach obserwacji, a następnie odczyt wartości B po 5 godzinach obserwacji. Jeśli 67 Pa > B - A, można określić, że uszczelnienie jest dobre.
Wykrywanie przez pianę. To jest stosunkowo prosta metoda kwalifikacyjnego wykrywania przecieków, która pozwala dokładnie znaleźć miejsce przecieku. Pianę można przygotować dodając neutralne mydło do dwóch części wody. Nanosi się pianę na miejsce, które ma być sprawdzone pod kątem przecieku. Jeśli pojawiają się bąbelki, oznacza to, że jest przeciek w tym miejscu. Im więcej i szybciej pojawiają się bąbelki, tym poważniejszy jest przeciek. Ta metoda może mniej więcej znaleźć miejsce przecieku z szybkością przecieku 0,1 ml/min.
Wykrywanie przez detektor przecieków. Wykrywanie przez detektor przecieków polega na przesuwaniu sondy detektora wzdłuż powierzchni każdego połączenia odłącznika i powierzchni odlewu aluminium, a następnie ocenianiu sytuacji przecieku na podstawie odczytu detektora przecieków. Przy użyciu tej metody należy opanować następujące techniki: Po pierwsze, prędkość przesuwania sondy powinna być wolna, aby zapobiec pominięciu przecieku z powodu zbyt szybkiego ruchu. Po drugie, nie należy przeprowadzać wykrywania w silnym wietrze, aby uniknąć wiatru, który może zdmuchać przeciek, wpływając na wykrywanie. Po trzecie, należy wybrać detektor przecieków o wysokiej czułości i niskiej szybkości reakcji. Zazwyczaj minimalna wykrywalna ilość detektora przecieków to, że szybkość przecieku jest niższa niż 10^-6, a czas reakcji jest niższy niż 5 s, co jest bardziej odpowiednie.
Metoda segmentacji i pozycjonowania. Ta metoda jest odpowiednia dla odłączników z trójfazowymi połączeniami gazowymi SF₆. Jeśli zostanie stwierdzony przeciek, ale trudno go zlokalizować, strukturę gazu SF₆ można podzielić na kilka części do wykrywania, co pozwala zmniejszyć ślepy traf.
Metoda redukcji ciśnienia. Ta metoda jest stosowana, gdy ilość przecieku urządzenia jest duża.
2.3 Ilościowe wykrywanie przecieków
Polega to na wykrywaniu szybkości przecieku odłącznika SF₆, a kryterium oceny to, że roczna szybkość przecieku nie przekracza 1%. Konkretna metoda jest następująca: (1) Metoda lokalnego okładania: Użyj folii plastikowej o grubości 0,01 cm, aby okleić geometrię pozycji gęstości na jeden i pół obrotu, z połączeniem skierowanym do góry. Staraj się utworzyć kształt kołowy lub kwadratowy, a następnie zabezpiecz go taśmą klejącą [3]. Powinno być pewne odstęp, około 0,05 cm, między folią plastikową a mierzonym obiektem. Po oklejeniu, po 24 godzinach, dokonaj pomiaru zawartości gazu SF₆ w oklejonej komorze, wybierając średnią wartość z czterech punktów w różnych miejscach. Szybkość przecieku tego procesu uszczelniania można obliczyć za pomocą następującego wzoru:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)
Gdzie:
Roczna szybkość przecieku Fy każdej komory gazowej jest obliczana według wzoru: Fy=F⋅31,5×10−6/V⋅(Pr+0,1)⋅100% (rocznie), gdzie Pr to określone ciśnienie gazu SF₆ (MPa).
Podczas rozpoczynania powyższych obliczeń, następujące parametry są trudne do określenia:
Metoda wykrywania przez wiszącą butelkę: Przymocuj butelkę do otworu wykrywania izolatora. Po kilku godzinach użyj detektora przecieków, aby wykryć, czy w butelce znajduje się przeciek gazu SF₆.
2.4 Wykrywanie podczerwienią
Metoda wykrywania podczerwienią opiera się głównie na silnej absorpcji promieniowania podczerwonego przez gaz SF₆. Gaz SF₆ najbardziej absorbuje promieniowanie podczerwone o długości fali 10,6 um. Wspólne metody wykrywania podczerwienią obejmują metodę laserową i metodę pasywną.
Zasada działania wykrywania laserowego polega na tym, że padający promień laserowy jest emitowany przez nadajnik laserowy, a odbity laser dociera do platformy kamery laserowej. Jeśli padający laser napotka przeciek gazu SF₆, część jego energii zostanie pochłonięta, co powoduje różnice w odblasku laserowym w przypadku przecieku i braku przecieku, a ostatecznie różne obrazy laserowe mogą być używane do wykrywania obecności przecieku gazu SF₆. Metoda pasywna nie emituje aktywnie światła laserowego, lecz wykrywa subtelne różnice spowodowane absorpcją promieniowania podczerwonego w atmosferze przez gaz SF₆, aby wykryć obecność gazu SF₆.Detektor kwantowy chłodzony wybrany dla zagranicznych produktów naukowych może określić różnicę temperatury 0,03°C, a minimalna wykrywalna objętość gazu SF₆ wynosi 0,001 ml/s. Obie powyższe metody używają widza obrazowego do wyświetlania obrazu, co sprawia, że niewidzialny gaz SF₆ staje się widoczny. Na wyświetlaczu widza przeciek gazu SF₆ można zobaczyć jako dynamiczną czarną chmurę, która jest wyraźnie widoczna w środowisku statycznym. Dokładne obserwowanie miejsca, z którego pojawia się chmura, pozwala szybko i precyzyjnie zlokalizować źródło przecieku. Prędkość i rozmiar chmury odzwierciedlają szybkość przecieku.
Metoda wykrywania podczerwienią gazu SF₆ umożliwia zdalne wykrywanie miejsca przecieku bez przerwy w dostawie energii, zapewniając bezpieczeństwo osobowe i zwiększając stabilność dostaw energii. Jest to obecnie najbardziej naukowa metoda wykrywania.
Wzmocnienie prewencji przecieków odłączników SF₆ jest kluczowym punktem nadzoru, aby zapewnić bezpieczne, ekonomiczne i niezawodne działanie stacji transformatorowych. Poprzez analizę przyczyn przecieków odłączników SF₆, można ciągle podnosić teoretyczny poziom zapobiegania i rozwiązywania problemów z przeciekami odłączników SF₆, a także zwiększać zdolność do radzenia sobie z awariami przecieków SF₆. Spośród różnych metod wykrywania, wykrywanie obrazowe podczerwienią jest nową techniką konserwacji stanu odłączników SF₆ i jest głównym trendem rozwoju w przyszłości.
