Pagsusuri ng mga Karaniwang Dahilan ng Pagkalason ng Gas sa SF6 Circuit Breakers ng mga Substation at Pag-aaral sa mga Paraan ng Pagtukoy

Sa pamamagitan ng pag-unlad ng teknolohiya at ang pagpapabuti ng antas ng produksyon, ang pangangatawan at kalidad ng mga kagamitang SF₆ circuit breaker ay patuloy na naging mas mabuti, at ang mga produkto ay malawakang kinilala ng mga customer. Gayunpaman, kasabay ng malawak nitong aplikasyon, ang pagsiklab ng mga kaputanan ay din nagkaroon ng pagtaas. Ang mga sanhi ng mga kaputanan ay kasama ang mga isyung may kaugnayan sa mga prinsipyong disenyo, proseso ng paggawa, at pagpili ng materyales. Sa pamamagitan ng imbestigasyon at estadistika hinggil sa mga sanhi ng mga kaputanan, nalalaman na 20%-30% ng mga problema ay dulot ng pagtulo ng gas na SF₆. Ang deteksiyon ng pagtulo ng gas ay isang mahalagang at hindi maaaring iwasang punto sa panahon ng yugto ng elektrikal na instalasyon.

1 Pampangunahang Sanhi

Ang pagtulo ay isang napakararelang sitwasyon. Ang mga isyung tungkol sa pagtulo ay nangyayari kahit saan mayroong pagkakaiba sa laman, temperatura, at presyon. Dapat tanggapin ang siyentipikong lunas para sa iba't ibang anyo ng pagtulo, at ang pinagmulan ng pagtulo ay dapat makilala agad.

1.1 Panlabas na Pagtulo ng Mga Makina na May Likido

Para sa iba't ibang makina na may likido, ang mga posisyon at sitwasyon ng pagtulo ay maaaring magbago. Sa pangkalahatan, ang mga karaniwang lugar ng pagtulo ay:

• Mga valve, seal, at gasket. Tres-way switch, oil drain switch, unang switch, pangalawang switch, proteksiyong valve, atbp. Ang mga sanhi ng pagtulo ay kasama ang hindi maayos na sarado ng core ng valve, hindi pantay na surface ng kontak dahil sa hindi sapat na katumpakan ng produksyon; mga butas ng buhangin sa katawan ng valve, hindi nakasara na posisyon, at loose na bolt ng paglalabas ng gas.

• Ang mga koneksyon ng pressure gauge at electromechanical na kagamitan. Ang mga sealing gasket ng mga koneksyon na ito maaaring hindi pantay o nawalan ng elastisidad, na maaaring humantong sa pagtulo.

• Ang mga sealing surface ng piston ng operating cylinder at accumulator cylinder na ibinibigay ng manunulat. Dahil ang mga seals at gasket sa mga lugar na ito madalas na nasa ilalim ng paggalaw at pagkaka-rub, sila ay madaling magbago ng hugis, sumira, o mapinsala.

Ang mga resulta ng pagtulo sa mga makina na may likido ay napakagrabe. Ang kaunti pa lang na pagtulo hindi lamang nakakaapekto sa kalinisan ng kagamitan kundi din inaabot ang paulit-ulit na pag-apply ng presyon ng oil pump at mahabang siklo ng pagsusuply ng presyon. Ang malaking pagtulo ng langis sa katawan ng valve ay magdudulot ng isyu ng pagkawala ng presyon. Kapag pumasok ang hydraulic oil sa accumulator cylinder, ang presyon sa gilid ng gas ay patuloy na tataas, na magdudulot ng emergency na pag-aayos, mali-maling operasyon, at kaputanan sa kagamitan, na magiging hadlang sa ligtas na operasyon ng kagamitan.

1.2 Panlabas na Pagtulo sa Pangunahing Katawan at Koneksyon

•  Welds. Dahil sa malaking current sa panahon ng welding, maaaring masira ang welds, na magresulta sa micro-leakage. Pagkatapos ng tiyak na panahon, ang halaga ng pagtulo ay patuloy na tataas. Sa mga posisyon ng pag-weld ng dalawang iba't ibang materyales, dahil sa mataas na lokal na stress, ang mga crack sa weld ay maaaring magdulot ng pagtulo. Sa pamamagitan ng pagpapabuti ng teknolohiya ng paggawa ng manunulat, ang probabilidad ng pagyayari ng ganitong pangyayari sa panahon ng on-site na instalasyon at operasyon ay mas maliit.

• Ang koneksyon sa pagitan ng suporta ng porcelana bushing at flange. Dahil sa mataas na presyon sa lugar na ito, maaaring magkaroon ng pagtulo kung hindi sapat ang pag-seal, tulad ng kasarinlan ng paggawa ng joint surface ng porcelana bushing, hindi pantay na joint surface, at hindi pantay o hindi matatag na pagkakabit ng seal ring.

• Mga ugnayan ng pipeline, interface ng density relay equipment, dulo ng pressure gauge, takip ng three-way box, at iba pang lugar. Ang mga lugar na ito ang pinakakaraniwang lugar para sa mga koneksyon, sarado, at pag-weld, at sila ang mahirap at mahina na puntos ng pag-seal, na may mataas na probabilidad ng pagtulo.

Para sa gas na SF₆, ang bawat surface ng pag-seal ay dapat na makuha ang napakalinis. Kung hindi, kahit gaano kaunti ang sangkap na naka-stick sa surface ng pag-seal ay maaaring taasin ang rate ng pagtulo hanggang 0.001MPa.M1/s, na hindi pinapayagan para sa kagamitan. Kaya, bago ang instalasyon, ang surface ng pag-seal at gasket ay dapat marunong na linisin gamit ang puting tela at high-quality na tissue na binabad sa alcohol, at gawin ang detalyadong inspeksyon. Ang pag-assemble ay maaari lamang gawin pagkatapos ng pag-verify na walang problema. Bukod dito, ang dust sa flange, bolt holes, at connecting bolts ay dapat linisin upang maiwasan ang pagpasok nito sa surface ng pag-seal, lalo na sa panahon ng pag-install ng vertical seal.

2 Mga Paraan ng Pagdetekta ng Pagtulo ng SF₆ Circuit Breaker
2.1 Metodong Tensyon ng Liquid Surface

Ang pangunahing prinsipyong ito ay batay sa malakas na tensyon ng surface ng mga liquid tulad ng soapy water, kung saan ang mga bubble ay lumilitaw sa punto ng pagtulo kapag may gas na tumutulo. Ang paraan ng pag-detekta ay ang pag-apply ng soapy water at iba pang substansya sa labas ng SF₆ circuit breaker at sa mga posible na punto ng pagtulo.
Kamalian: Mataas na rekwisito para sa pag-spread, hindi maaaring detekta ang kaunti-kaunting pagtulo, at ang ilang lugar ay hindi maaaring maspread.
Pabor: Intuwitibo.

2.2 Qualitative Leakage Detection

Ang pangunahing prinsipyong ito ay ang malakas na electronegativity ng SF₆. Sa epekto ng pulsed high voltage, nagkaroon ng continuous discharge effect, at ang gas na SF₆ ay magbabago ang performance ng corona electric field, na nagbibigay-daan sa pagdetekta ng presence ng gas na SF₆ on-site. Ito ay upang tukuyin lamang ang relatibong degree ng leakage ng kagamitang SF₆ circuit breaker, hindi ang aktwal na rate ng pagtulo. Ang qualitative leakage detection ay kasama ang mga sumusunod na paraan:

• Vacuum pumping detection. Ihanda ang vacuum hanggang 133Pa, i-keep ang pagpump ng higit sa 30 minuto, istop ang pump, basahin ang value A pagkatapos ng 30 minuto, at pagkatapos ay basahin ang value B pagkatapos ng 5 oras. Kung 67Pa > B - A, maaaring tukuyin na ang pagseal ay mabuti.

•  Foaming liquid detection. Ito ay isang mas simple na qualitative leakage method na maaaring accurately hanapin ang punto ng pagtulo. Ang foaming liquid ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng pagdaragdag ng neutral soap sa dalawang bahagi ng tubig. I-apply ang foaming liquid sa posisyong dapat tuklasin para sa pagtulo. Kung lumitaw ang mga bubble, ito ay nagpapahiwatig ng pagtulo sa lugar na iyon. Ang mas maraming at mas urgent na bubbles, mas seryoso ang pagtulo. Ang paraan na ito ay maaaring rough na hanapin ang posisyon ng pagtulo na may leakage rate ng 0.1ml/min.

•  Leakage detector detection. Ang leakage detector detection ay ang paggalaw ng probe ng leakage detector sa ibabaw ng bawat koneksyon ng circuit breaker at ibabaw ng aluminum casting, at tukuyin ang kondisyon ng pagtulo batay sa reading ng leakage detector . Kapag gumagamit ng paraan na ito, dapat maintindihan ang mga sumusunod na tekniko: Una, ang bilis ng paggalaw ng probe ay dapat mabagal upang maiwasan ang pagmiss ng pagtulo dahil sa mabilis na paggalaw. Pangalawa, ang deteksiyon ay hindi dapat gawin sa malakas na hangin upang maiwasan ang pagtulo na mablow away at mapektuhan ang deteksiyon. Pangatlo, dapat pumili ng leakage detector na may mataas na sensitivity at mababang response speed. Karaniwan, ang pinakamaliit na detectable amount ng leakage detector ay ang leakage rate na mas mababa sa 10-6, at ang response speed na mas mababa sa 5s, na mas angkop.

• Segmentation and positioning method. Ang paraan na ito ay angkop para sa mga circuit breaker na may tatlong-phase SF₆ gas circuit connections. Kung itinukoy ang pagtulo ngunit mahirap lokalisin, ang estruktura ng gas na SF₆ ay maaaring hatiin sa ilang bahagi para sa deteksiyon, na nagreresulta sa pagbawas ng blindness.

• Pressure reduction method. Ang paraan na ito ay angkop kapag malaki ang amount ng pagtulo ng kagamitan.

2.3 Quantitative Leakage Detection

Ito ay upang detektahin ang rate ng pagtulo ng SF₆ circuit breaker, at ang pamantayan ng paghuhusga ay ang taunang rate ng pagtulo ay hindi lumampas sa 1%. Ang espesipikong mga paraan ay sumusunod: (1) Local Wrapping Method: Gamitin ang plastic film na may kapal na 0.01 cm upang balutan ang heometrikong hugis ng densidad para sa isang at kalahating bilog, na ang joint ay nakaharap pataas. Subukan lumikha ng bilog o parisukat na hugis, at iseguro ito gamit ang adhesive tape pagkatapos ng porma [3]. Dapat may tiyak na gap, na humigit-kumulang 0.05 cm, sa pagitan ng plastic film at ang bagay na sinusuri. Pagkatapos ng pagbalot, idetekta ang nilalaman ng gas na SF₆ sa balot na cavity pagkatapos ng 24 oras, at pumili ng average value ng apat na puntos sa iba't ibang posisyon. Ang rate ng pagtulo ng proseso ng pagseal na ito maaaring makalkula gamit ang sumusunod na formula:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Kung saan:

• F: Absolute leakage rate, leakage amount per unit time (MPa⋅m³/s).

• Δ C: Average value of the detected leakage content (ppm).

• ΔV: Volume between the object being measured and the plastic film (m³).

• Δt: Time interval for detecting ΔC(s).

• P: Absolute atmospheric pressure, which is 0.1MPa.

• V: Volume of SF₆ gas in the gas chamber (m³).

The annual leakage rate Fy of each gas chamber is calculated as follows: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (per year) Where Pr is the specified SF₆ gas pressure (MPa).

When starting the above calculations, the following parameters are difficult to determine:

• Δ V: Since the volume between the object being measured and the plastic film has an irregular shape, its volume cannot be directly calculated. Experimental methods can be adopted, such as injecting other gases and liquids through a flowmeter into the wrapped cavity to collect volume information.

• V and W: The gas volume and mass of SF₆ in the gas chamber. This information is not provided by the manufacturer. You can require the manufacturer to provide accurate information in the order technical documents, or use a metering method during gas filling to obtain more precise information.

Hanging Bottle Detection Method: Hang a bottle at the detection hole of the insulator. After a few hours, use a leakage detector to detect whether there is leaked SF₆ gas in the bottle.

2.4 Infrared Detection

The infrared detection method mainly uses the strong infrared absorption property of SF₆ gas. SF₆ gas has the strongest absorption of infrared rays with a wavelength of 10.6um. Common infrared detection methods include the infrared laser method and the passive detection method.
The working principle of laser infrared detection is that an incident infrared laser is transmitted by the laser transmitter, and the backscattered laser enters the laser camera imaging platform through reflection. If the incident laser encounters leaked SF₆ gas, some of its energy will be absorbed, resulting in differences in the backscattered laser in the case of leakage and no leakage, and finally, different laser imaging can be used to detect the presence of SF₆ gas leakage. The passive detection method does not actively transmit laser light but detects the slight differences caused by the absorption of infrared rays in the atmosphere by SF₆ gas to detect the presence of SF₆ gas.

The refrigeration quantum well detector selected for foreign scientific products can determine a temperature difference of 0.03°C, and the minimum detectable gas volume is 0.001ml/s of SF₆ gas. Both of the above methods use an imaging viewfinder to display the image, making the invisible SF₆ gas visible. On the viewfinder display, the leaked SF₆ gas can be seen as a dynamic black cloud, which is clearly visible in a static environment. By carefully observing the position where the cloud emerges, the leakage source can be quickly and accurately located. The speed and size of the cloud reflect the leakage rate.

The infrared detection method of SF₆ gas can remotely detect the leakage position without power outage, ensuring personal safety and improving the stability of power supply. It is the most scientific detection method at present.

Strengthening the prevention of SF₆ circuit breaker leakage is a key supervision point to ensure the safe, economical, and reliable operation of substations. By analyzing the causes of SF₆ circuit breaker leakage, the theoretical level of preventing and dealing with SF₆ circuit breaker leakage problems can be continuously improved, and the ability to deal with SF₆ leakage accidents can be enhanced. Among various detection methods, infrared imaging detection is a new technical method for the condition-based maintenance of SF₆ circuit breakers and is the mainstream development trend in the future.