آزمایش محلی رلههای چگالی گاز SF6: مسائل مربوط
مقدمه
گاز SF6 به دلیل خواص عایق بندی، خاموش کنندگی قوس الکتریکی و پایداری شیمیایی عالی خود، به طور گستردهای به عنوان مedium عایق بندی و خاموش کننده قوس در تجهیزات الکتریکی فشار بالا و فوق فشار استفاده میشود. قدرت عایق بندی و توانایی خاموش کردن قوس الکتریکی تجهیزات به چگالی گاز SF6 بستگی دارد. کاهش چگالی گاز SF6 میتواند منجر به دو خطر اصلی شود:
کاهش توان عایق بندی تجهیزات؛
کاهش توان قطع کلاهکها.
به علاوه، نشت گاز اغلب منجر به ورود رطوبت میشود که باعث افزایش محتوای رطوبتی گاز SF6 و کاهش عملکرد عایق بندی میشود. بنابراین، نظارت بر چگالی گاز SF6 برای تضمین عملکرد ایمن تجهیزات ضروری است.
یک رله چگالی گاز SF6 (همچنین به عنوان مانیتور چگالی، کنترلر یا گیج چگالی شناخته میشود) روی تجهیزات الکتریکی SF6 نصب میشود تا تغییرات چگالی داخلی گاز را نشان دهد. این دستگاه تغییرات فشار را تشخیص میدهد تا تغییرات چگالی را نشان دهد و هنگامی که چگالی به سطح هشدار تنظیم شده برسد، سیگنال هشدار را صادر میکند و در صورت کاهش بیشتر به سطح قفل، عملیات قطع را قفل میکند. با توجه به اینکه عملکرد آن مستقیماً بر ایمنی تجهیزات تأثیر میگذارد، آزمون منظم قابلیت اطمینان و دقت آن حیاتی است.
۱. انواع و اصول عملکرد رلههای چگالی گاز SF6
۱.۱ رلههای چگالی گاز مکانیکی
رلههای مکانیکی میتوانند بر اساس ساختار به دو نوع بلوئی و بوردونتیوبی تقسیمبندی شوند و بر اساس عملکرد به آنهایی با نمایش فشار و بدون نمایش فشار. هر دو نوع از جبرانگری دما برای نظارت بر چگالی گاز استفاده میکنند.
به عنوان مثال، میتوان به نوع بلوئی مشهور (به شکل ۱ مراجعه کنید):
یک کمره پیشبارگذاری شده با گاز SF6 با فشار مشابه کمره تحت نظارت پر شده است؛
بلوئی فلزی به کمره تحت نظارت متصل شده است؛
هنگامی که نشتی رخ میدهد، فشار داخلی در بلوئی کاهش مییابد و یک اختلاف فشار ایجاد میکند که بلوئی را فشرده میکند. این حرکت از طریق یک لینک مکانیکی میکروسویچ را فعال میکند و سیگنال هشدار یا قفل را تولید میکند.
چون کمره پیشبارگذاری شده در همان محیط قرار دارد، تغییرات دما به طور مساوی بر هر دو طرف تأثیر میگذارد و این امر اجازه جبرانگری دما به صورت خودکار را میدهد.
شکل ۱. اصل عملکرد رله چگالی گاز مکانیکی
(توجه: ۴—میکروسویچ؛ ۳—پلی معدنی؛ ۲—بلوئی فلزی؛ ۱—کمره پیشبارگذاری شده)
۱.۲ رلههای چگالی گاز دیجیتال
این رلهها از الکترونگاتیویت قوی مولکولهای SF6 استفاده میکنند. یک منبع ذرات آلفا در یک کمره یونیزاسیون گاز را یونیزه میکند و تحت یک میدان الکتریکی DC، یک جریان یونی تشکیل میشود. این جریان متناسب با چگالی گاز است. هنگامی که چگالی کاهش مییابد، جریان خروجی نیز کاهش مییابد و این امر امکان نظارت زنده را فراهم میکند.
مزایای رلههای چگالی دیجیتال شامل:
نمایش دیجیتال مستقیم فشار، فشار معادل در ۲۰ درجه سانتیگراد و دمای تجهیزات؛
سازگاری با سیستمهای کامپیوتری برای نظارت آنلاین؛
توانایی رسم منحنیهای روند نشت، حمایت از نگهداری بر اساس وضعیت؛
اندازهگیری تمام مقیاس بدون تغییر دامنه، با پارامترهای قابل تنظیم در میدان؛
خروجی سیگنال هشدار پر کردن گاز و قفل زدن تحت فشار کم.
شکل ۲. اصل عملکرد رله چگالی گاز دیجیتال
(توجه: ذرات آلفا در کمره یونیزاسیون گاز SF6 را یونیزه میکنند؛ الکترونها به آند مهاجرت میکنند، یونهای مثبت به ناظم بازمیگردند و جریانی ایجاد میکنند که تقویت شده و خروجی میشود)
۲. ضرورت آزمون محلی رلههای چگالی
رلههای چگالی میتوانند یا در محل یا در آزمایشگاه آزمون شوند. در حالی که آزمون آزمایشگاهی دقت بالاتری دارد، چندین محدودیت دارد:
تجزیه و تحلیل موجب شکستن печать اصلی میشود و بازسازی و بستهبندی مجدد دشوار است؛
دستگاههای دقیق ممکن است به دلیل ضربه حمل و نقل از حالت کالیبراسیون خارج شوند؛
برنامههای نگهداری سختگیرانه موجب میشود که تجزیه و تحلیل و بازسازی مصرف زمان زیادی داشته باشد.
بنابراین، آزمون محلی هنگام امکانپذیری توصیه میشود، زیرا کاراتر و ایمنتر است.
۳. دستگاههای استفاده شده برای آزمون محلی
از آنجا که تجهیزات الکتریکی SF6 نباید با روغن یا گازهای دیگر آلوده شوند، فقط گاز SF6 میتواند به عنوان medium آزمون استفاده شود. یک دستگاه کالیبراسیون ایدهآل باید شامل:
سیلندر گاز SF6 یکپارچه؛
فشار قابل تنظیم؛
جبران دما و تبدیل آن به صورت خودکار.
این مقاله واحد کالیبراسیون جریانچک JMD-1A SF6 را معرفی میکند که دارای ویژگیهای زیر است:
سیلندر داخلی SF6 و سیستم تنظیم فشار;
جدا کردن مدار گازی تجهیزات در حین تست با استفاده از منبع گاز خود;
تبدیل خودکار مقادیر اندازهگیری شده به فشار استاندارد در ۲۰ درجه سانتیگراد;
نیاز به کالیبراسیون مجدد سالانه در کارخانه برای تضمین دقت;
طبقه دقت ۰.۵، که نیازمندی "خطای دستگاه استاندارد نباید بیش از یک سوم خطای دستگاه آزمون شده باشد" (دستگاههای آزمون شده معمولاً کمتر از طبقه ۱.۵ هستند) را کاملاً برآورده میکند و نیازهای محلی را کاملاً تأمین میکند.
۴. محتوای تست برای رلههای چگالی گاز
۴.۱ استانداردهای تست و فرکانس
بر اساس GB50150-1991 و DL/T596-1996:
تجهیزات جدید باید قبل از بهرهبرداری تحت تست چگالی رله قرار گیرند;
تجهیزات در حال استفاده باید هر ۱ تا ۳ سال یکبار یا پس از تعمیرات اصلی یا در صورت لزوم تحت تست قرار گیرند;
مقادیر عملیاتی باید با مشخصات فنی سازنده مطابقت داشته باشند;
خطای نشانهگذاری دستگاه فشار و تاخیر باید در حد مجاز برای طبقه دقت مشخص شده باشد.
۴.۲ موارد تست
موارد اصلی تست شامل:
فشار فعالسازی هشدار (تغییر گاز);
فشار فعالسازی قفل;
فشار بازگشت قفل;
فشار بازگشت هشدار;
اگر دارای دستگاه فشار است، نشانهگذاری آن نیز باید تست شود.
نیازمندیهای تست دستگاه فشار:
حداقل ۵ نقطه تست به طور مساوی در محدوده توزیع شده;
دو دور کامل فشاردهی و رها کردن فشار;
فشار به آرامی و به صورت ثابت اعمال شود و خواندن مقادیر در هر نقطه انجام شود;
حداکثر خطای نشانهگذاری از دو دور به عنوان نتیجه نهایی در نظر گرفته شود.
نیازمندیهای مقادیر عملیاتی:
باید با مشخصات فنی سازنده مطابقت داشته باشد;
تفاضل بین فشار فعالسازی و بازگشت باید کمتر از ۰.۰۲ مگاپاسکال باشد;
همه مقادیر فشار باید به مقادیر استاندارد در ۲۰ درجه سانتیگراد تبدیل شوند;
ضبط دمای محیط، فشار اندازهگیری شده و فشار تبدیل شده به ۲۰ درجه سانتیگراد.
۵. روشهای اتصال بین رله چگالی و تجهیزات
چهار نوع اتصال رایج وجود دارد:
با شیر جداکننده
یک شیر (FA) بین رله و تجهیزات نصب میشود. در حین تست، FA بسته شود، سر تست متصل شود و سپس FB باز شود تا تست شروع شود.با شیر یکطرفه
پس از خارج کردن رله، شیر یکطرفه به صورت خودکار طرف تجهیزات را مسدود میکند و اتصال مستقیم دستگاه تست به پورت خارجی ممکن میشود.با شیر یکطرفه + پین ضربهای (به شکل ۳)
نیازی به تجزیه نیست. پین ضربهای در W2 باز شود؛ شیر یکطرفه F1 به صورت خودکار مسیر گاز را مسدود میکند و اتصال مستقیم سر تست ممکن میشود.
شکل ۳. نمودار رله چگالی با شیر یکطرفه و پین ضربهای
(برچسبها: B1—رله چگالی؛ W1—پورت شارژ گاز؛ W2—پورت تست؛ MA—دستگاه فشار؛ F1—شیر یکطرفه)
اتصال مستقیم بدون جداکننده
این یک طراحی غیرمعقول است. اگر رله خراب شود، نمیتوان آن را جایگزین یا آزمون کرد و باید منتظر تعمیرات اصلی باشد. توصیه میشود در طول تعمیرات شیرهای جداکننده نصب شوند برای نگهداری آینده.
نتیجهگیری: سه نوع اتصال اول امکان تست محلی را فراهم میکنند؛ نوع چهارم این امکان را ندارد.
۶. نکات احتیاطی برای کالیبراسیون محلی
قطع برق: آزمونها باید با تجهیزات بدون برق انجام شود. برای جلوگیری از عملکرد ناخواسته مدار ثانویه، قدرت کنترل را قطع کرده و در نقطه پایانی اتصالات هشدار/بلاک را جدا کنید.
تایید نوع اتصال: ساختارهای اتصال در میان تجهیزات متفاوت است. قبل از فشردن، نوع اتصال را تأیید کنید تا از عملکرد غیرصحیح و نشت گاز جلوگیری شود.
بازگرداندن دریچههای جداسازی: پس از آزمون، مطمئن شوید که تمام دریچههای جداسازی به موقعیتهای صحیح خود بازگشته و تأیید شدهاند.
پاکسازی اتصالات: قبل و بعد از آزمون، تمام اتصالات لولهای را پاک کنید. در صورت لزوم با مقدار کمی گاز SF6 شارژ کنید تا از آلودگی یا ورود رطوبت جلوگیری شود.
حفاظت از سطوح مهر: سطوح مهر را محافظت کنید، با مهرهای جدید جایگزین کنید و پس از مونتاژ آزمون نشتی انجام دهید.
تبدیل واحد فشار: تستکننده JMD-1A فشار گیج را نمایش میدهد. اگر رله از فشار مطلق (مثلاً شیر قطع کننده ABB LTB145D) استفاده میکند، پیش از مقایسه واحدها را تبدیل کنید.
۷. نتیجهگیری
رеле چگالی گاز SF6 یک مولفه حیاتی برای اطمینان از عملکرد ایمن تجهیزات برق SF6 است. عملکرد عملیاتی آن مستقیماً بر قابلیت اطمینان سیستم تأثیر میگذارد. بنابراین، باید آزمونهای منظم محلی طبق مقررات مربوطه انجام شود تا دقت و قابلیت اطمینان تضمین شود. در طول آزمون، رعایت دقیق دورههای آزمون، رویهها و احتیاطهای مشخص شده ضروری است تا خطرات ایمنی را حذف کرده و از نتایج نادرست جلوگیری شود.
