Přímo na místě provedené zkoušky relé pro hustotu plynu SF6: Relevatní problémy

Úvod

Plyn SF6 se široce používá jako izolační a uhasivací médium v elektrickém vybavení s vysokým a extrémně vysokým napětím díky svým vynikajícím izolačním, uhasivacím vlastnostem a chemické stability. Izolační síla a schopnost uhasit elektrického vybavení závisí na hustotě plynu SF6. Pokles hustoty plynu SF6 může vést k dvěma hlavním rizikům:

• Snížení dielektrické síly vybavení;

• Snížení přerušovací kapacity spínacích přístrojů.

Kromě toho často vedou úniky plynu k proniknutí vlhkosti, což zvyšuje obsah vlhkosti v plynu SF6 a dále degraduje izolační vlastnosti. Proto je sledování hustoty plynu SF6 nezbytné pro zajištění bezpečného provozu vybavení.

Relé hustoty plynu SF6 (také známé jako monitor hustoty, kontrolér nebo manometr) je instalováno na elektrickém vybavení s plynným SF6, aby odráželo změny vnitřní hustoty plynu. Detekuje změny tlaku, které ukazují změny hustoty, a vydává signál poplachu, když hustota klesne na přednastavenou hranici poplachu, a zablokuje přepínací operace, pokud dále klesne na hranici zámku. Vzhledem k tomu, že jeho výkonnost přímo ovlivňuje bezpečnost vybavení, je pravidelné testování jeho spolehlivosti a přesnosti klíčové.

1. Typy a principy fungování relé hustoty plynu SF6

1.1 Mechanická relé hustoty plynu

Mechanická relé lze podle konstrukce rozdělit na bublinové a tubusové, a podle funkce na ty s displejem tlaku a bez něj. Oba typy používají teplotní kompenzaci pro sledování hustoty plynu.

Na příkladu typického bublinového (viz obrázek 1):

• Přednabitá komora je plněná plynem SF6 stejným tlakem jako sledovaná komora;

• Kovová bublina je spojena se sledovanou komorou;

• Pokud dojde k úniku, vnitřní tlak v bublině klesne, což vytvoří diferenciální tlak, který bublinu stlačí. Tento pohyb aktivuje mikropřepínač prostřednictvím mechanického spojení, což spustí signál poplachu nebo zámku.

Vzhledem k tomu, že přednabitá komora je ve stejném prostředí, ovlivňují změny teploty obě strany stejně, což umožňuje automatickou teplotní kompenzaci.

Obrázek 1. Princip mechanického relé hustoty plynu
(Pozn.: 4—mikropřepínač; 3—dvoudílný pásek; 2—kovová bublina; 1—přednabitá komora)

1.2 Digitální relé hustoty plynu

Tato relé využívají silnou elektronégativitu molekul plynu SF6. Zdroj alfa částic v ionizační komoře ionizuje plyn a za aplikovaného DC elektrického pole se tvoří iontový proud. Tento proud je úměrný hustotě plynu. S poklesem hustoty klesá výstupní proud, což umožňuje reálné sledování.

Výhody digitálních relé hustoty zahrnují:

• Přímý digitální displej tlaku, ekvivalentní tlak při 20°C a teplota vybavení;

• Kompatibilita s počítačovými systémy pro online sledování;

• Schopnost kreslení trendových křivek uniků, podpora údržby na základě stavu;

• Měření ve všech rozmezích bez přepínání, s možností nastavení parametrů na místě;

• Výstup signálu poplachu o doplnění plynu a kontaktu zámku při nedostatečném tlaku.

Obrázek 2. Princip digitálního relé hustoty plynu
(Pozn.: Alfa částice v ionizační komoře ionizují plyn SF6; elektrony migrují k anodě, pozitivní ionty se vrací k emiteru, generují proud, který je zesílen a veden ven)

2. Nutnost místního testování relé hustoty

Relé hustoty lze testovat buď místně, nebo v laboratoři. Zatímco laboratorní testování nabízí vyšší přesnost, má několik nevýhod:

• Demontáž ruší původní uzavření, což ztěžuje znovu montáž a zajištění uzavření;

• Přesné přístroje mohou být zkalibrovány kvůli šokům při přepravě;

• Těsné údržbové plány dělá demontáž a remont časově náročným.

Proto se doporučuje místní testování, pokud je to možné, protože je efektivnější a bezpečnější.

3. Přístroje používané pro místní testování

Vzhledem k tomu, že elektrické vybavení s plynným SF6 nesmí být kontaminováno olejem nebo jinými plyny, může být použit pouze plyn SF6 jako testovací médium. Ideální kalibrační zařízení by mělo mít:

• Integrovanou lahev s plynným SF6;

• Regulovatelný tlak;

• Automatickou teplotní kompenzaci a převod.

Tento článek představuje JMD-1A Kalibrační jednotku relé hustoty plynu SF6, která má následující vlastnosti:

• Vestavěnou láhev s plynným SF6 a systém regulace tlaku;

• Izoluje plynovou cestu vybavení během testování, používá vlastní zásobu plynu;

• Automaticky převádí měřené hodnoty na standardní tlak při 20°C;

• Vyžaduje roční tovární rekali