Testiranje na mjestu gustoća plina SF6: Relevantni problemi

Uvod

Plin SF6 široko se koristi kao izolacijsko i ugaseći medij u visokonaponskom i ekstremno visokonaponskom električnom opremu zbog svojih odličnih izolacijskih, ugasećih svojstava i kemijske stabilnosti. Izolacijska čvrstoća i sposobnost ugaseća električne opreme ovisi o gustoći plina SF6. Smanjenje gustoće plina SF6 može dovesti do dvije glavne opasnosti:

• Smanjena dielektrična čvrstoća opreme;

• Smanjena prekidačka sposobnost prekidača.

Dodatno, curenje plina često vodi ulazak vlage, povećavanju vlažnosti plina SF6 i daljnjem smanjenju izolacijske performanse. Stoga je nadzor gustoće plina SF6 bitan za osiguranje sigurne operacije opreme.

Relé za gustoću plina SF6 (poznato i kao monitor gustoće, kontroler ili gajevičar gustoće) instalirano je na električnu opremu sa SF6 kako bi odraživalo promjene unutarnje gustoće plina. Otkriva promjene tlaka kako bi ukazao na promjene gustoće, emitira alarmni signal kada gustoća pada do predodređenog alarmnog nivoa, a zaključava prekid operacija ako dodatno pada do nivoa zaključavanja. Budući da njegova performansa direktno utječe na sigurnost opreme, redovito testiranje njegove pouzdanosti i točnosti je ključno.

1. Vrste i principi rada reléa za gustoću plina SF6

1.1 Mekanička reléa za gustoću plina

Mekanička reléa mogu se klasificirati prema strukturi u tip sa metalnim zavrtnjama i tip sa metalnom cevom, te prema funkciji u one s prikazom tlaka i bez. Obje vrste koriste kompenzaciju temperature za nadzor gustoće plina.

Kao primjer uzimajući tipičan tip sa metalnim zavrtnjama (vidi Sliku 1):

• Pretisnuta komora ispunjena je plinom SF6 pod istim tlakom kao i nadgledana komora;

• Metalne zavrtnje su spojene s nadgledanom komorom;

• Kada dođe do curenja, unutarnji tlak u zavrtnjama smanjuje se, stvarajući razliku u tlaku koja stavlja zavrtnje pod pritisak. Ova se pokreta prenosi na mikroključić putem mehaničkog spajanja, što aktivira alarmni ili zaključavajući signal.

Budući da pretisnuta komora nalazi se u istoj okolini, promjene temperature jednako utječu na obje strane, omogućujući automatsku kompenzaciju temperature.

Slika 1. Princip rada mehaničkog reléa za gustoću plina
(Napomena: 4—mikroključić; 3—dvometalna traka; 2—metalne zavrtnje; 1—pretisnuta komora)

1.2 Digitalni reléa za gustoću plina

Ovi reléa koriste jaku elektronegativnost molekula SF6. Izvor alfa čestica u ionizacijskoj komori ionizira plin, a pod djelovanjem DC-električnog polja formira se ionski struja. Ova struja je proporcionalna gustoći plina. Kako gustoća pada, izlazna struja također pada, omogućujući stvarno vrijeme nadzora.

Prednosti digitalnih reléa za gustoću uključuju:

• Direktni digitalni prikaz tlaka, ekvivalentnog tlaka na 20°C i temperature opreme;

• Kompatibilnost s računalnim sustavima za online nadzor;

• Mogućnost crtanja krivulja trenda curenja, podrška za održavanje na temelju stanja;

• Cijeli raspon mjerenja bez promjene raspona, s parametrima koji se mogu prilagoditi na terenu;

• Izlaz signala za alarm nabijanja plina i kontakta za zaključavanje pri nedostatku tlaka.

Slika 2. Princip rada digitalnog reléa za gustoću plina
(Napomena: Alfa čestice u ionizacijskoj komori ioniziraju plin SF6; elektroni se kreću ka anodu, pozitivni joni vraćaju se na emiter, generirajući struju koja se pojačava i ispisuje)

2. Potreba za testiranjem reléa za gustoću na terenu

Reléa za gustoću mogu se testirati na terenu ili u laboratoriju. Iako laboratorijsko testiranje nudi veću preciznost, ima nekoliko nedostataka:

• Razbivanje prekida originalnog zatvarača, što čini ponovno sastavljanje i zatvaranje teškim za jamčenje;

• Precizni instrumenti mogu izgubiti kalibraciju zbog šoka tijekom transporta;

• Stisni planovi održavanja čine razbijanje i sastavljanje vremenski potrošljivim.

Stoga se preporučuje testiranje na terenu kad god je moguće, jer je učinkovitije i sigurnije.

3. Instrumenti korišteni za testiranje na terenu

Budući da električna oprema s SF6 ne smije biti kontaminirana naftom ili drugim plinovima, jedino se plin SF6 može koristiti kao sredstvo za testiranje. Idealni kalibracijski uređaj trebao bi imati:

• Integrirani cilindar s plinom SF6;

• Prilagodljivi tlak;

• Automatska kompenzacija temperature i konverzija.

Ovaj članak predstavlja JMD-1A Kalibracijsku jedinicu za relé gustoće plina SF6, koja ima sljedeće značajke:

• Ugrađeni cilindar s plinom SF6 i sustav regulacije tlaka;

• Izolira gasni krug opreme tijekom testiranja, koristeći sopstvenu gasnu dobavu;

• Automatski pretvara mjerene vrijednosti na standardni tlak na 20°C;

• Zahtijeva godišnju fabričnu rekalibraciju kako bi se osigurala točnost;

• Točnost klase 0.5, zadovoljava zahtjev da "greška standardnog instrumenta ne smije prelaziti trećinu greške testiranog instrumenta" (testirani reléa obično su ispod klase 1.5), potpuno zadovoljavajući zahtjeve na terenu.

4. Testiranje sadržaja reléa za gustoću plina

4.1 Standardi i frekvencija testiranja

Prema GB50150-1991 i DL/T596-1996:

• Nova oprema mora proći testiranje reléa za gustoću prije upotrebe;

• Oprema u upotrebi treba se testirati svake 1–3 godine, ili nakon velikog održavanja ili kada je potrebno;

• Vrijednosti akcija moraju biti u skladu s tehničkim specifikacijama proizvođača;

• Greška u indikaciji tlaka i histerza moraju biti unutar dopuštenih granica za definirani stupanj točnosti.

4.2 Testirani elementi

Glavni testirani elementi uključuju:

• Tlak aktivacije alarma (nabijanja plina);

• Tlak aktivacije zaključavanja;

• Tlak povratka zaključavanja;

• Tlak povratka alarma;

• Ako je opremljeno manometrom, njegov prikaz također mora biti testiran.

Zahtjevi za testiranje manometra:

• Najmanje 5 testnih točaka ravnomjerno raspoređenih po rasponu;

• Dva puna ciklusa podizanja i snižavanja tlaka;

• Tlak se postepeno i stabilno primjenjuje, s čitanjima na svakoj točki;

• Najveća greška u indikaciji iz dva ciklusa uzima se kao konačni rezultat.

Zahtjevi za vrijednostima akcija:

• Moraju biti u skladu s specifikacijama proizvođača;

• Razlika između tlaka aktivacije i povratka treba biti manja od 0.02 MPa;

• Sve vrijednosti tlaka moraju biti pretvorene u standardne vrijednosti na 20°C;

• Zabilježite temperaturu okoline, izmjereni tlak i pretvoreni tlak na 20°C.

5. Metode povezivanja reléa za gustoću i opreme

Postoje četiri uobičajene vrste povezivanja:

• S izolacijskim ventilom
       Ventil (FA) instaliran je između reléa i opreme. Tijekom testiranja, zatvorite FA, spojite testni glavni dio, zatim otvorite FB kako biste započeli testiranje.

• S protokrevnim ventilom
       Nakon uklanjanja reléa, protokrevni ventil automatski zatvara stranu opreme, omogućujući direktno povezivanje testnog uređaja na vanjski priključak.

• S protokrevnim ventilom + štapić za pomicanje (vidi Sliku 3)
       Ne zahtijeva razbijanje. Odvrtite štapić za pomicanje na W2; protokrevni ventil F1 automatski izolira gasni put, omogućujući direktno povezivanje testnog glavnog dijela.

Slika 3. Shema reléa za gustoću s protokrevnim ventilom i štapićem za pomicanje
(Oznake: B1—relé za gustoću; W1—priključak za nabijanje plina; W2—priključak za testiranje; MA—manometar; F1—protokrevni ventil)

• Direktno povezivanje bez izolacije
       Ovo je neprihvatljiv dizajn. Ako relé padne, ne može se zamijeniti ili testirati online, već se mora čekati do velikog revizije. Preporučuje se instalacija izolacijskih ventilova tijekom revizije za buduće održavanje.

Zaključak: Prve tri metode povezivanja omogućuju testiranje na terenu; četvrta ne omogućuje.

6. Precautije za kalibraciju na terenu

• Rad bez struje: Testiranje mora se provesti s deaktiviranom opremom. Isključite kontrolnu struju i izolirajte kontakte za alarm/zaključavanje na terminalnom bloku kako biste spriječili neplanirani rad sekundarnog kruga.

• Potvrda vrste povezivanja: Strukture povezivanja variraju između opreme. Potvrdite vrstu prije razbijanja kako biste spriječili pogrešnu operaciju i curenje plina.

• Vraćanje izolacijskih ventilova: Nakon testiranja, osigurajte da su svi izolacijski ventilci vraćeni u ispravne položaje i verificirani.

• Cišćenje priključaka: Ocistite sve priključke cjevovoda prije i poslije testiranja. Ako je potrebno, ispijte malo plina SF6 kako biste spriječili kontaminaciju ili ulazak vlage.

• Zaštita zatvarača: Zaštiti površine zatvarača, zamijenite novim gumenicama i provjerite curenje nakon sastavljanja.

• Konverzija jedinica tlaka: JMD-1A tester prikazuje tlak na manometru. Ako relé koristi apsolutni tlak (npr., ABB LTB145D prekidač), pretvorite jedinice prije usporedbe.

7. Zaključak

Relé za gustoću plina SF6 je ključni sastojak koji osigurava sigurnu operaciju opreme s plinom SF6. Njegova operativna performansa direktno utječe na pouzdanost sustava. Stoga redovito testiranje na terenu mora se provoditi u skladu s relevantnim propisima kako bi se osigurala točnost i pouzdanost. Tijekom testiranja, strogo se mora pridržavati predviđenih testnih ciklusa, postupaka i precautija kako bi se eliminirale sigurnosne opasnosti i spriječile pogrešne zaključci.