Alt İstasyonların SF6 Anahtarlarının Gaz Sızıntısının Yaygın Nedenlerinin Analizi ve Tespit Önlemleri Üzerine Araştırma

Teknolojinin gelişmesi ve üretim seviyelerinin iyileşmesiyle birlikte, SF₆ devre kesici ekipmanlarının performansı ve kalitesi sürekli olarak artmıştır ve ürünler müşteriler tarafından yaygın olarak kabul görmüştür. Ancak, geniş uygulanmasıyla birlikte arızaların sıklığı da artmıştır. Arızaların nedenleri, tasarım ilkeleri, üretim süreçleri ve malzeme seçimi gibi konuları içerir. Ariza nedenlerine yapılan incelemeler ve istatistiklere göre, sorunların %20-30'unda SF₆ gazının sızıntısı nedeniyledir. Gaz sızıntısı tespiti, elektrik kurulum aşamasında kritik ve vazgeçilmez bir noktadır.

1 Ana Nedenler

Sızıntı çok yaygın bir durumdur. Sızıntı problemleri, içerik, sıcaklık ve basınç farkları olduğu her yerde ortaya çıkar. Farklı sızıntı olgularına bilimsel tedaviler uygulanmalı ve sızıntı kaynağını zamanında belirlemek gerekir.

1.1 Hidrolik Makinaların Dış Sızıntıları

Çeşitli hidrolik makinalar için, sızıntı pozisyonları ve durumları değişebilir. Genellikle, yaygın sızıntı pozisyonları şunlardır:

• Valfler, sıkıştırma halkaları ve mühürler. Üç yollu anahtarlar, yağ döküm anahtarı, birincil anahtar, ikincil anahtar, koruma valfleri vb. Sızıntı nedenleri, valf çekirdeğinin düzgün kapanmaması, üretim hassaslığının yetersizliği nedeniyle eşit olmayan temas yüzeyi; valf bedenindeki kum delikleri, mühürlenmemiş pozisyon ve gevşek gaz serbest bırakma çivileri.

• Basınç göstergeleri ile elektromekanik ekipman arasındaki bağlantı pozisyonları. Bu bağlantıların mühür halkaları eşit olmayabilir veya elastikliğini kaybedebilir, bu da sızıntıya yol açabilir.

• Üreticiden sağlanan operasyon silindiri pistonu ve akümülatör silindiri pistonunun mühür yüzeyleri. Bu pozisyonlardaki sıkıştırma halkaları ve mühürler genellikle hareket sürtünmesine maruz kalır, bu nedenle deformasyona, bozulmaya veya hasara meyillidir.

Hidrolik makinalardaki sızıntı sonuçları çok ciddidir. Küçük sızıntılar, ekipmanın temizliğini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda yağ pompasının tekrarlanan basıncı ve uzun basınç takviye döngüsüne kaçınılmaz olarak yol açar. Valf bedenindeki büyük yağ sızıntısı, basınç kaybı sorununa neden olur. Hidrolik yağ akümülatör silindirine girerken, gaz tarafındaki basınç sürekli artar, bu da acil onarım, yanlış işlemler ve ekipma hatalarına yol açarak ekipmanın güvenli işletimini engeller.

1.2 Ana Vücut ve Bağlantıda Dış Sızıntı

•  Kaynaklar. Yüksek akım nedeniyle kaynak sırasında kaynaklar yanık geçebilir, bu da mikro sızıntıya neden olur. Belirli bir süre sonra, sızıntı miktarı sürekli artar. İki farklı malzemenin kaynaklandığı pozisyonlarda, yüksek lokal stres nedeniyle kaynak çatlakları da sızıntıya neden olur. Üreticinin üretim teknolojisinin gelişmesiyle, bu olayın saha kurulum ve işletme aşamalarında gerçekleşme olasılığı oldukça düşüktür.

• Destekleyici porselen tüp ile flanş arasındaki bağlantı pozisyonu. Bu pozisyonda yüksek basınç nedeniyle, mühürlemenin sıkı olmadığı durumlarda sızıntı meydana gelir, örneğin, porselen tüp bağlantı yüzeyinin ham üretim, eşit olmayan bağlantı yüzeyi ve mühür halkasının eşit veya stabil olmayan bağlanması.

• Boru bağlantıları, yoğunluk röle ekipmanı arayüzleri, basınç göstergelerinin uçları, üç yollu kutunun kapağı ve diğer pozisyonlar. Bu pozisyonlar, en yaygın bağlantı, kapatma ve kaynak noktalarıdır ve mühürlemenin zor ve zayıf noktalarıdır, sızıntı olasılığı yüksektir.

SF₆ gazı için, herhangi bir pozisyondaki mühürleme yüzeyi çok temiz tutulmalıdır. Aksi takdirde, mühürleme yüzeyinde küçük bir yabancı madde bile sızıntı oranını 0.001MPa.M1/s derecesine çıkarabilir, bu ekipma için kabul edilemezdir. Bu nedenle, kurulumdan önce mühürleme yüzeyi ve mühür halkası, alkol içeren beyaz bez veya yüksek kaliteli tuvalet kağıdı ile dikkatlice silinmelidir ve detaylı bir kontrol yapılmalıdır. Problemin olmadığını doğruladıktan sonra montaj yapılabilir. Ayrıca, flanş, civata delikleri ve bağlantı civatlarındaki toz silinmelidir, özellikle dikey mühürleme sırasında mühürleme yüzeyine girmesini önlemek için.

2 SF₆ Devre Kesici Sızıntı Tespiti Yöntemleri
2.1 Sıvı Yüzey Gerilimi Yöntemi

Temel prensip, sabun suyu gibi güçlü yüzey gerilimine sahip sıvılarda, gaz sızdığı zaman sızıntı noktasında baloncuklar oluşur. Tespit yöntemi, SF₆ devre kesicinin dış kabuğu ve muhtemel sızıntı noktalarına sabun suyu ve benzeri maddeler sürülmesidir.
Dezavantajları: Süreme gereksinimleri yüksek, küçük sızıntıları tespit edemez ve bazı pozisyonlara sürme yapılamaz.
Avantajı: Görsel.

2.2 Niteliksel Sızıntı Tespiti

Temel prensip, SF₆'nin güçlü elektronegatif olmasıdır. Darbe yüksek voltaj altında sürekli bir deşarj etkisi oluşur ve SF₆ gazı, korona elektrik alanının performansını değiştirir, böylece SF₆ gazının varlığını sahada tespit eder. Bu, yalnızca SF₆ devre kesici ekipmanın sızıntı derecesini belirlemek için değil, gerçek sızıntı oranını tespit etmek için değildir. Niteliksel sızıntı tespiti aşağıdaki yöntemleri içerir:

• Vakum alma tespiti. Vakumu 133Pa'ya indirin, 30 dakika boyunca vakum pompalama işlemini sürdürün, pompa işlemini durdurun, 30 dakika gözlemledikten sonra A değerini okuyun, ardından 5 saat gözlemledikten sonra B değerini okuyun. Eğer 67Pa > B - A ise, mühürlemenin iyi olduğunu belirleyebilirsiniz.

•  Kabarcıklı sıvı tespiti. Bu, sızıntı noktasını doğruca bulabilen oldukça basit bir niteliksel sızıntı yöntemidir. Kabarcıklı sıvıyı, iki parçada suya tarafsız sabun ekleyerek hazırlayabilirsiniz. Sızıntı tespit edilecek pozisyona kabarcıklı sıvıyı sürün. Eğer kabarcıklar oluşursa, bu pozisyonda sızıntı olduğunu gösterir. Daha çok ve daha hızlı kabarcıklar, daha ciddi sızıntıyı gösterir. Bu yöntem, 0.1ml/dakika sızıntı oranına sahip sızıntı pozisyonunu yaklaşık olarak bulabilir.

•  Sızıntı dedektörü tespiti. Sızıntı dedektörü tespiti, devre kesicinin her bağlantısının ve alüminyum dökümünün yüzeyinde sızıntı dedektörünün sondasını yavaşça hareket ettirerek ve sızıntı durumunu sızıntı dedektörünün okumasına göre belirlemektedir. Bu yöntemi kullanırken, aşağıdaki teknikleri öğrenmelisiniz: İlk olarak, sondanın hareket hızı yavaş olmalıdır, böylece sızıntıyı kaçırmadan hızlı hareket etmemelidir. İkinci olarak, güçlü bir rüzgar altında tespit yapılmamalıdır, böylece sızıntı rüzgarla savrulup tespit etkilenmesini önler. Üçüncü olarak, yüksek hassasiyetli ve düşük tepki hızına sahip bir sızıntı dedektörü seçilmelidir. Genellikle, sızıntı dedektörünün minimum tespit edilebilir miktarı, sızıntı oranı 10-6'dan düşük ve tepki hızı 5s'dan düşük olduğunda daha uygun olur.

• Segmentasyon ve konumlandırma yöntemi. Bu yöntem, üç fazlı SF₆ gaz devre bağlantısı olan devre kesiciler için uygundur. Eğer sızıntı tespit edilirse ancak konumu belirlenmesi zor olursa, SF₆ gaz yapısı birkaç parçaya bölünerek tespit edilebilir, bu da körlemeliliği azaltır.

• Basınç azaltma yöntemi. Bu yöntem, ekipmanın sızıntı miktarının büyük olduğu durumlarda uygundur.

2.3 Niceliksel Sızıntı Tespiti

Bu, SF₆ devre kesicinin sızıntı oranını tespit etmek içindir ve yıllık sızıntı oranının %1'i aşmaması gerekmektedir. Spesifik yöntemler şu şekildedir: (1) Yerel Sarma Yöntemi: Yoğunluk pozisyonunun geometrik şeklini 0.01 cm kalınlığında plastik filmle bir buçuk tur sarmalayın, birleşim yukarı doğru yönlendirilmiş olsun. Mümkün olduğunca daire veya kare şeklinde oluşturun ve şekillendirdikten sonra yapışkan bantla mühürleyin [3]. Plastik film ile ölçüm yapılan obje arasında yaklaşık 0.05 cm boşluk olmalıdır. Sarma işleminden sonra, sarılmış boşluğun içindeki SF₆ gaz içeriğini 24 saat sonra tespit edin ve farklı pozisyonlardaki dört noktanın ortalama değerini seçin. Bu mühürleme işleminin sızıntı oranını aşağıdaki formül kullanarak hesaplayabilirsiniz:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Burada:

• F: Mutlak sızıntı oranı, birim zamandaki sızıntı miktarı (MPa⋅m³/s).

• Δ C: Tespit edilen sızıntı içeriğinin ortalama değeri (ppm).

• ΔV: Ölçüm yapılan obje ile plastik filmin arasındaki hacim (m³).

• Δt: ΔC'nin tespit edildiği zaman aralığı (s).

• P: Mutlak atmosferik basınç, bu 0.1 MPa'dır.

• V: Gaz odasındaki SF₆ gazının hacmi (m³).

Her gaz odasının yıllık sızıntı oranı Fy şu şekilde hesaplanır: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (yıllık) Burada Pr, belirlenen SF₆ gaz basıncıdır (MPa).

Yukarıdaki hesaplamalar başladığında, aşağıdaki parametreler belirlenmesi zordur:

• Δ V: Ölçüm yapılan obje ile plastik filmin arasındaki hacim düzenli bir şekle sahip olmadığından, hacmi doğrudan hesaplanamaz. Deney metodları, örneğin, sarılmış boşluğa akışölçer aracılığıyla diğer gazlar ve sıvılar enjekte edilerek hacim bilgileri toplanabilir.

• V ve W: Gaz odasındaki SF₆ gazının hacmi ve kütlesi. Bu bilgi üreticiden sağlanmaz. Sipariş teknik belgelerinde üreticiden daha doğru bilgi sağlama talebinde bulunabilir veya gaz doldurma sırasında ölçüm yöntemi kullanılarak daha doğru bilgi elde edilebilir.

Sarkan Şişe Tespiti Yöntemi: yalıtıcı tespit deliğine bir şişe asılır. Birkaç saat sonra, sızan SF₆ gazının şişede olup olmadığını sızıntı dedektörü ile tespit edilir.

2.4 Kızılötesi Tespit

Kızılötesi tespit yöntemi, SF₆ gazının güçlü kızılötesi emilim özelliğini kullanır. SF₆ gazı, 10.6um dalga boyunda kızılötesi ışınları en güçlü şekilde emer. Yaygın kızılötesi tespit yöntemleri, kızılötesi lazer yöntemi ve pasif tespit yöntemidir.
Lazer kızılötesi tespitin çalışma prensibi, lazer transmisyon cihazı tarafından gönderilen gelen kızılötesi lazerin yansıma yoluyla lazer kamerası görüntü platformuna giren geri saçılı lazerdir. Eğer gelen lazer, sızan SF₆ gazıyla karşılaşırsa, enerjisinden bir kısmı emilir, bu da sızıntı ve sızıntı olmayan durumlar arasında geri saçılı lazerde farklılıklar oluşturur ve sonunda, farklı lazer görüntüleri kullanılarak SF₆ gaz sızıntısının varlığı tespit edilebilir. Pasif tespit yöntemi, aktif olarak lazer ışığı göndermez, ancak atmosferdeki SF₆ gazın kızılötesi ışınları emiliminden kaynaklanan küçük farklılıkları tespit ederek SF₆ gazın varlığını belirler.

Yabancı bilimsel ürünler için seçilen soğutmalı kuantum kuyu dedektörü, 0.03°C'lik bir sıcaklık farkını belirleyebilir ve en düşük tespit edilebilir gaz hacmi 0.001ml/s'dir. Yukarıdaki her iki yöntem de görüntü bulucu kullanarak görüntüyü gösterir, görünmez SF₆ gazını görünür hale getirir. Görüntü bulucu ekranında, sızan SF₆ gazı statik bir ortamda açıkça görünen dinamik siyah bir bulut olarak görülür. Bulutun çıktığı pozisyonu dikkatle gözlemleyerek, sızıntı kaynağı hızlı ve doğru bir şekilde belirlenebilir. Bulutun hızı ve büyüklüğü sızıntı oranını yansıtır.

SF₆ gazının kızılötesi tespit yöntemi, güç kesintisi olmadan uzaktan sızıntı pozisyonunu tespit edebilir, kişisel güvenliği sağlar ve güç sağlamanın istikrarını artırır. Bu, şu an için en bilimsel tespit yöntemidir.

SF₆ devre kesicilerinin sızıntısını önlemeye yönelik önlemlerin güçlendirilmesi, alt trafiği güvende, ekonomik ve güvenilir bir şekilde işletmenin önemli bir denetim noktasıdır. SF₆ devre kesicilerinin sızıntı nedenlerinin analizi, SF₆ devre kesicilerinin sızıntı sorunlarını önlemeye ve ele almayı teorik düzeyde sürekli olarak geliştirebilir ve SF₆ sızıntı kazalarını ele almak için yeteneklerini artırabilir. Çeşitli tespit yöntemleri arasında, kızılötesi görüntüleme tespiti, SF₆ devre kesicilerinin durum tabanlı bakımı için yeni bir teknik yöntemdir ve gelecekteki ana akım gelişim trendidir.