Аналіз типових причин витоку газу у вимикачах SF6 підстанцій та дослідження методів виявлення

З появою новітніх технологій та покращенням рівня виробництва, характеристики та якість обладнання з використанням вимикачів на SF₆ постійно підвищуються, а продукти широко визнаються клієнтами. Однак зі збільшенням їхнього застосування зросла й частота виникнення дефектів. Причини дефектів включають питання, такі як принципи проектування, процеси виробництва та вибір матеріалів. В результаті дослідження та статистичного аналізу причин дефектів відомо, що 20-30% проблем пов'язані з утеканням газу SF₆. Виявлення утекання газу - це ключовий та необхідний елемент на етапі електроустановки.

1 Основні причини

Утекання - це дуже поширена ситуація. Проблеми з утеканням виникають, де є різниця в концентрації, температурі та тиску. Для різних явищ утекання слід застосовувати науково обґрунтовані методи, а також своєчасно виявляти джерело утекання.

1.1 Зовнішнє утекання гіdraulic машин

Для різних гіdraulic машин місця та ситуації утекання можуть відрізнятися. Загальні місця утекання:

• Клапани, уплотнення та прокладки. Триходові переключачі, кран для спускання оливи, основні та вторинні переключачі, запобіжні клапани тощо. Причини утекання включають неправильне закриття серцевини клапана, нерівну поверхню контакту через недостатню точність виробництва; пори в корпусі клапана, невідкриті позиції, та відсутні болти для випускання газу.

• Місця з'єднання манометрів та електромеханічного обладнання. Уплотнення цих з'єднань можуть бути нерівними або втратити свою пружність, що може призвести до утекання.

• Уплотнення поверхонь штоку робочого циліндру та штоку аккумуляторного циліндру, наданих виробником. Оскільки уплотнення та прокладки на цих позиціях часто піддаються тертям при руху, вони схильні до деформації, втрата якості або пошкодження.

Наслідки утекання в гіdraulic машинах дуже серйезні. Незначне утекання не лише впливає на чистоту обладнання, але і неминуче призводить до повторного нагнітання насоса оливи та довгий цикл поповнення тиску. Масивне утекання оливи в корпусі клапана призведе до проблеми втрати тиску. Коли гіdraulic олія потрапляє в аккумуляторний циліндр, тиск на стороні газу буде постійно зростати, що призведе до аварійних ремонтів, помилкових операцій та дефектів обладнання, що завадять безпечній роботі обладнання.

1.2 Зовнішнє утекання в основному корпусі та з'єднаннях

•  Сварні шви. Через великий струм під час сварки, шви можуть бути прожогнуті, що призведе до мікроутекання. Після певного періоду кількість утекання буде постійно зростати. На сварних позиціях двох різних матеріалів, через високий локальний напружений стан, тріщини в швах також можуть призводити до утекання. З покращенням технологій виробництва виробника, ймовірність появи цього явища на етапах монтажу та експлуатації на місці є відносно невеликою.

• Позиція з'єднання підтримуючого фарфорового втулки з фланцем. Через високий тиск на цій позиції, утекання може виникнути, якщо уплотнення не є герметичним, наприклад, грубе виготовлення поверхні з'єднання фарфорової втулки, нерівна поверхня з'єднання, та нерівномірне або нестабільне з'єднання уплотнення.

• З'єднання трубопроводів, інтерфейси обладнання для визначення густини, кінці манометрів, кришка триходового короба та інші позиції. Ці позиції є найпоширенішими місцями з'єднання, закриття та сварки, і вони є складними та слабкими точками уплотнення, з високою ймовірністю утекання.

Для газу SF₆ поверхня уплотнення на будь-якій позиції повинна бути дуже чистою. Інакше, навіть невелика кількість забруднюючих речовин, що залишаються на поверхні уплотнення, може збільшити швидкість утекання до порядку 0.001MPa.M1/s, що не допустимо для обладнання. Тому перед монтажем поверхню уплотнення та прокладки слід обережно протерти білою тканиною та високоякісною туалетною паперовою, вмоченою в спирт, та провести детальне перевірку. Монтаж можна проводити лише після підтвердження, що проблем немає. Крім того, слід протерти пил з фланців, отворів для болтів та з'єднуючих болтів, щоб запобігти його потраплянню на поверхню уплотнення, особливо під час вертикального уплотнення.

2 Методи виявлення утекання вимикачів SF₆
2.1 Метод поверхневого натягу рідини

Основний принцип полягає в тому, що для рідин зі значною поверхневою натягою, таких як мила вода, на місці утекання газу з'являються бульбашки. Метод виявлення полягає в нанесенні мила води та інших речовин на зовнішню поверхню вимикача SF₆ та можливі місця утекання.
Недоліки: Високі вимоги до нанесення, неможливість виявити незначні утекання, деякі позиції не можна нанести.
Перевага: Інтуїтивний.

2.2 Кваліфікативне виявлення утекання

Основний принцип полягає в тому, що SF₆ має сильну електронегативність. Під впливом імпульсного високого напруги відбувається неперервний ефект розряду, і газ SF₆ змінює властивості коронного електричного поля, що дозволяє виявити наявність газу SF₆ на місці. Це лише визначає відносну ступінь утекання обладнання вимикача SF₆, а не фактичну швидкість утекання. Кваліфікативне виявлення утекання включає наступні методи:

• Виявлення при відвакуумлюванні. Створіть вакуум до 133 Па, тримайте вакуум більше 30 хвилин, зупиніть насос, прочитайте значення A після 30 хвилин спостереження, а потім прочитайте значення B після 5 годин спостереження. Якщо 67 Па > B - A, можна визначити, що уплотнення є хорошим.

•  Виявлення піномою рідиною. Це досить простий кваліфікативний метод виявлення утекання, який може точно знайти місце утекання. Піноподібну рідину можна приготувати, додавши нейтральне мило до двох частин води. Нанесіть піноподібну рідину на місце, де потрібно виявити утекання. Якщо з'являються бульбашки, це свідчить про утекання в цьому місці. Чим більше та швидше бульбашки, тим серйознішим є утекання. Цей метод може наближено знайти місце утекання з швидкістю утекання 0.1 мл/хв.

•  Виявлення детектором утекання. Виявлення детектором утекання полягає в переміщенні датчика детектора вздовж поверхні кожного з'єднання вимикача та поверхні алюмінієвого лиття, та визначення ситуації з утеканням за показаннями детектора. При використанні цього методу слід оволодіти наступними техніками: По-перше, швидкість переміщення датчика повинна бути повільною, щоб уникнути пропущення утекання через занадто швидке переміщення. По-друге, перевірку не слід проводити при сильному вітрі, щоб уникнути рознесіння утекання та впливу на виявлення. По-третє, слід обрати детектор з високою чутливістю та низькою швидкістю відгуку. Зазвичай, мінімально виявлювана кількість детектором є швидкість утекання нижче 10-6, а швидкість відгуку нижче 5 с, що є більш відповідним.

• Метод розбиття на сегменти та позиціонування. Цей метод підходить для вимикачів зі з'єднаннями газових контурів SF₆ на три фази. Якщо утекання визначено, але важко його локалізувати, газову конструкцію SF₆ можна розділити на декілька частин для виявлення, що зменшує незрозумілість.

• Метод зниження тиску. Цей метод застосовується, коли кількість утекання обладнання велика.

2.3 Кількісне виявлення утекання

Це виявлення швидкості утекання вимикача SF₆, а стандарт оцінки полягає в тому, що річний відсоток утекання не перевищує 1%. Конкретні методи наступні: (1) Метод локального обгорнання: Використовуйте пластикову плівку з товщиною 0,01 см, щоб обгорнути геометричну форму позиції густини на одну і пів обертів, зі з'єднанням, що спрямоване вгору. Спробуйте утворити кругову або квадратну форму, та запечатайте її стрічкою після формування [3]. Повинна бути певна відстань, приблизно 0,05 см, між плас...