Pagsubok sa Lugar ng mga Relay ng Densidad ng Gas na SF6: Mga Tiyak na Isyu

Pagpapakilala

Ang gas na SF6 ay malawakang ginagamit bilang insulating at arc-quenching medium sa mataas na boltahe at extra-mataas na boltahe ng electrical equipment dahil sa kanyang kamangha-manghang insulation, arc-extinguishing properties, at chemical stability. Ang lakas ng insulation at arc-quenching capability ng electrical equipment ay depende sa density ng gas na SF6. Ang pagbaba ng density ng gas na SF6 ay maaaring magdulot ng dalawang pangunahing panganib:

• Pababang dielectric strength ng equipment;

• Pababang interrupting capacity ng mga circuit breakers.

Karagdagang panganib, ang pagtulo ng gas ay madalas nagdudulot ng pagpasok ng moisture, na tumataas ang moisture content ng gas na SF6 at lalo pa ring nagdudulot ng pagbagsak ng kakayahan ng insulation. Kaya, ang pag-monitor ng density ng gas na SF6 ay mahalaga upang matiyak ang ligtas na operasyon ng equipment.

Ang isang SF6 gas density relay (kilala rin bilang density monitor, controller, o density gauge) ay inilalapat sa electrical equipment na may SF6 upang ipakita ang mga pagbabago sa internal gas density. Ito ay detekta ang mga pagbabago sa pressure upang ipakita ang mga pagbabago sa density, na nagbibigay ng alarm signal kapag ang density ay bumaba sa isang pre-set na antas ng alarm, at naglo-lockout ng switching operations kung ito ay mas bababa pa sa lockout level. Dahil ang kanyang performance ay direktang nakakaapekto sa seguridad ng equipment, ang regular na pagsusuri ng kanyang reliability at accuracy ay mahalaga.

1. Mga Uri at Operating Principles ng SF6 Gas Density Relays

1.1 Mechanical Gas Density Relays

Ang mga mechanical relays ay maaaring ikategorya batay sa structure sa bellows-type at bourdon-tube-type, at batay sa function sa mga may pressure display at walang. Ang parehong uri ay gumagamit ng temperature compensation upang monitorin ang gas density.

Isa sa halimbawa ng typical na bellows-type (tingnan ang Figure 1):

• Isang pre-charged chamber na puno ng gas na SF6 na may parehong pressure ng monitored chamber;

• Isang metal bellows na konektado sa monitored chamber;

• Kapag nangyari ang tulo, ang internal pressure sa bellows ay bumababa, na naglilikom ng pressure differential na nagpapacompress ng bellows. Ang paggalaw na ito ay nag-aactuate ng microswitch sa pamamagitan ng mechanical linkage, na nag-trigger ng alarm o lockout signal.

Dahil ang pre-charged chamber ay nasa parehong environment, ang mga pagbabago sa temperatura ay may parehong epekto sa parehong panig, na nagbibigay ng automatic na temperature compensation.

Figure 1. Principle of Mechanical Gas Density Relay
(Note: 4—microswitch; 3—bimetal strip; 2—metal bellows; 1—pre-charged chamber)

1.2 Digital Gas Density Relays

Ang mga relays na ito ay gumagamit ng malakas na electronegativity ng mga molekula ng SF6. Ang isang alpha particle source sa ionization chamber ay ionizes ang gas, at sa ilalim ng DC electric field, nabubuo ang isang ion current. Ang current na ito ay proporsyonal sa gas density. Kapag bumaba ang density, ang output current ay bumababa, na nagbibigay ng real-time monitoring.

Mga Advantages ng digital density relays include:

• Direkta na digital display ng pressure, equivalent pressure sa 20°C, at equipment temperature;

• Compatibility sa computer systems para sa online monitoring;

• Kakayahang plotin ang leakage trend curves, na sumusuporta sa condition-based maintenance;

• Full-scale measurement nang walang range switching, na may field-adjustable parameters;

• Output ng gas-refill alarm at under-pressure lockout contact signals.

Figure 2. Principle of Digital Gas Density Relay
(Note: Alpha particles in the ionization chamber ionize SF6 gas; electrons migrate to the anode, positive ions return to the emitter, generating a current that is amplified and output)

2. Necessity ng On-Site Testing ng Density Relays

Ang density relays ay maaaring maisubok sa on-site o sa laboratory. Habang ang laboratory testing ay nagbibigay ng mas mataas na precision, ito ay may ilang drawbacks:

• Ang pag-dismantle ay nagwawasak sa orihinal na seal, na nagpapahirap sa reassembly at sealing;

• Ang mga precision instruments ay maaaring mawalan ng calibration dahil sa transportation shocks;

• Ang mahigpit na maintenance schedules ay nagpapahirap sa disassembly at reassembly.

Kaya, ang on-site testing ay inirerekomenda kung posible, dahil ito ay mas efficient at ligtas.

3. Mga Instrument Used for On-Site Testing

Dahil ang SF6 electrical equipment ay hindi dapat kontaminado ng oil o iba pang gases, ang tanging SF6 gas lamang ang maaaring gamitin bilang test medium. Ang ideal na calibration device ay dapat mayroon:

• Integrated SF6 gas cylinder;

• Adjustable pressure;

• Automatic temperature compensation at conversion.

Ang artikulong ito ay ipinakilala ang JMD-1A SF6 Gas Density Relay Calibration Unit, na may mga feature:

• Built-in SF6 cylinder at pressure regulation system;

• Nag-iisolate ng equipment’s gas circuit sa panahon ng testing, gamit ang sariling gas supply;

• Automatically converts measured values to standard pressure sa 20°C;

• Nangangailangan ng annual factory recalibration upang matiyak ang accuracy;

• Accuracy class 0.5, na sumasakop sa requirement na “standard instrument error shall not exceed one-third of the tested instrument’s error” (tested relays are typically below class 1.5), fully satisfying on-site requirements.

4. Testing Content for Gas Density Relays

4.1 Testing Standards and Frequency

Ayon sa GB50150-1991 at DL/T596-1996:

• Ang bagong equipment ay dapat sumailalim sa density relay testing bago ang commissioning;

• Ang in-service equipment ay dapat maisubok tuwing 1–3 taon, o pagkatapos ng major maintenance o kung kinakailangan;

• Ang action values ay dapat sumunod sa manufacturer’s technical specifications;

• Ang pressure gauge indication error at hysteresis ay dapat nasa allowable limits para sa specified accuracy class.

4.2 Test Items

Ang pangunahing test items ay kasama:

• Alarm (gas refill) activation pressure;

• Lockout activation pressure;

• Lockout return pressure;

• Alarm return pressure;

• Kung mayroong pressure gauge, ang indication nito ay dapat din maisubok.

Pressure gauge testing requirements:

• At least 5 test points evenly distributed across the range;

• Two full cycles of pressurization and depressurization;

• Pressure applied slowly and steadily, with readings taken at each point;

• The maximum indication error from the two cycles is taken as the final result.

Action value requirements:

• Must comply with manufacturer’s specifications;

• The difference between activation and return pressure should be less than 0.02 MPa;

• All pressure values must be converted to standard values at 20°C;

• Record ambient temperature, measured pressure, and converted 20°C pressure.

5. Connection Methods Between Density Relay and Equipment

May apat na karaniwang connection types:

• With Isolation Valve
       Isang valve (FA) ay inilalapat sa pagitan ng relay at equipment. Sa panahon ng testing, isara ang FA, kumonekta ang test head, at buksan ang FB upang simulan ang testing.

• With Check Valve
       Pagkatanggal ng relay, ang check valve ay awtomatikong nagseal ng equipment side, na nagbibigay ng direkta na koneksyon ng test device sa external port.

• With Check Valve + Plunger Bolt (see Figure 3)
       Walang kailangan ng pag-dismantle. Buksan ang plunger bolt sa W2; ang check valve F1 ay awtomatikong nagiiisolate ng gas path, na nagbibigay ng direkta na koneksyon ng test head.

Figure 3. Schematic of Density Relay with Check Valve and Plunger Bolt
(Labels: B1—density relay; W1—gas charging port; W2—test port; MA—pressure gauge; F1—check valve)

• Direct Connection Without Isolation
       Ito ay isang unreasonable design. Kung ang relay ay sumira, ito ay hindi maaaring palitan o maisubok online at kailangan hintayin ang major overhaul. Inirerekomenda na lagyan ng isolation valves sa panahon ng overhaul para sa future maintenance.

Conclusion: Ang unang tatlong connection types ay nagbibigay ng on-site testing; ang ika-apat ay hindi.

6. Precautions for On-Site Calibration

• Power-Off Operation: Ang testing ay dapat gawin sa de-energized state ng equipment. Disconnect ang control power at isolate ang alarm/lockout contacts sa terminal block upang maiwasan ang unintended secondary circuit operation.

• Confirm Connection Type: Ang connection structures ay nag-iiba-iba sa pagitan ng mga equipment. Kumpirmahin ang type bago ang pag-dismantle upang maiwasan ang misoperation at gas leakage.

• Restore Isolation Valves: Pagkatapos ng testing, siguraduhin na lahat ng isolation valves ay naibalik sa tamang position at verified.

• Clean Connectors: Linisin ang lahat ng piping connectors bago at pagkatapos ng testing. Flush ng kaunti ng SF6 gas kung kinakailangan upang maiwasan ang contamination o moisture ingress.

• Sealing Protection: Protektahan ang sealing surfaces, palitan ng bagong gaskets, at perform leak detection pagkatapos ng reassembly.

• Pressure Unit Conversion: Ang JMD-1A tester ay nagdisplay ng gauge pressure. Kung ang relay ay gumagamit ng absolute pressure (halimbawa, ABB LTB145D circuit breaker), convert units bago ang comparison.

7. Conclusion

Ang SF6 gas density relay ay isang critical component na nagbibigay ng ligtas na operasyon ng SF6 electrical equipment. Ang kanyang operational performance ay direktang nakakaapekto sa reliability ng sistema. Kaya, ang regular na on-site testing ay dapat gawin ayon sa relevant regulations upang matiyak ang accuracy at reliability. Sa panahon ng testing, ang strict adherence sa prescribed test cycles, procedures, at precautions ay mahalaga upang maiwasan ang safety hazards at mali-maling conclusion.