Helyszíni SF6 gáz sűrűségérzékelők vizsgálata: releváns kérdések

Bevezetés

Az SF6 gáz széles körben használatos magas- és nagyon magas feszültségű elektromos berendezések izoláló és ívkioltó közegének, mivel kiváló izoláló, ívkioltó tulajdonságai és kémiai stabilitása miatt. Az elektromos berendezések izolációs ereje és ívkioltó képessége az SF6 gáz sűrűségétől függ. Az SF6 gáz sűrűségének csökkenése két fő veszélyt jelent:

• A berendezések dielektrikus erősségének csökkenése;

• A vezetékátválasztók leállító kapacitásának csökkenése.

Ezenkívül a gázszivárgás gyakran hozzájárul a nedvesség bejutásához, ami növeli az SF6 gáz nedvességtartalmát, és tovább rombolja az izolációt. Ezért az SF6 gáz sűrűségének figyelése létfontosságú a biztonságos berendezésműködés érdekében.

Az SF6 gáz sűrűség-relé (más néven sűrűség-monitor, -irányító vagy -mérő) az SF6 elektromos berendezésekre van telepítve, hogy tükrözze a belső gáz sűrűségének változásait. A nyomás-változások detektálásával jelezheti a sűrűség-változásokat, riasztási jelzést ad, ha a sűrűség a beállított riasztási szintre esik, és zárolja a kapcsoló műveleteket, ha a sűrűség tovább csökken a zárolási szintig. Mivel teljesítménye közvetlenül befolyásolja a berendezések biztonságát, rendszeres megbízhatósági és pontossági tesztelése kulcsfontosságú.

1. Az SF6 gáz sűrűség-relék típusai és működési elvei

1.1 Mechanikus gáz sűrűség-relék

A mechanikus relék szerkezet szerint oszthatók harmonikafog-típusúra és bourdon-csöv-típusúra, függvény szerint pedig olyanokra, amelyek nyomást jelenítenek meg és amelyek nem. Mindkét típus hőmérséklet-kompensációval figyeli a gáz sűrűségét.

A tipikus harmonikafog-típusú példájának megadása (lásd Ábra 1):

• Egy előre feltöltött kamra ugyanolyan nyomású SF6 gázzal van töltve, mint a figyelt kamra;

• Egy fémes harmonikafog csatlakoztatva van a figyelt kamrához;

• Amennyiben szivárgás történik, a harmonikafogban lévő belső nyomás csökken, ami egy nyomáskülönbséget hoz létre, ami összenyomja a harmonikafogot. Ez a mozgás mechanikus kapcsolat által aktuális egy mikrokapcsolót, ami riasztási vagy zárolási jelzést indít.

Mivel az előre feltöltött kamra ugyanabban a környezetben van, a hőmérséklet-változások ugyanolyan mértékben befolyásolják mindkét oldalt, lehetővé téve az automatikus hőmérséklet-kompensációt.

Ábra 1. A mechanikus gáz sűrűség-relé működési elve
(Megjegyzés: 4—mikrokapcsoló; 3—kémétav; 2—fémes harmonikafog; 1—előre feltöltött kamra)

1.2 Digitális gáz sűrűség-relék

Ezek a relék kihasználják az SF6 molekulák erős elektronegativitását. Egy alfa részecskék forrása egy ionizációs kamrában ionizálja a gázt, és alkalmazott DC elektromos mező hatására egy ionáram alakul ki. Ez az áram arányos a gáz sűrűségével. Ahogy a sűrűség csökken, a kimeneti áram is csökken, lehetővé téve a valós idejű figyelést.

A digitális sűrűség-relék előnyei:

• Nyomás, 20°C-nél ekvivalens nyomás és a berendezés hőmérsékletének közvetlen digitális megjelenítése;

• Kompatibilitás számítógépes rendszerekkel online figyeléshez;

• Képesség a szivárgási trendgörbék kirajzolására, állapot-alapú karbantartást támogatva;

• Teljes skálán mérés, anélkül, hogy tartomány-váltást kellene végezni, területi paraméterek beállíthatók;

• Gázfeltöltési riasztási és alacsony nyomású zárolási kontaktjelzés kimenete.

Ábra 2. A digitális gáz sűrűség-relé működési elve
(Megjegyzés: Az ionizációs kamrában található alfa részecskék ionizálják az SF6 gázt; az elektronok a pozitív polushoz, a pozitív iónok pedig a feladóhoz térnek vissza, ami áramot generál, amit erősítve adunk ki)

2. A sűrűség-relék helyszíni tesztelésének szükségessége

A sűrűség-relék laboratóriumban vagy helyszínen is tesztelhetők. Bár a laboratóriumi tesztelés magasabb pontosságot biztosít, több hátrányával is jár:

• A bontás megszakítja az eredeti zárt rendszert, ami nehézkeséget okoz a visszaszerelés során és a zárás biztosításában;

• A pontosságú műszer szabályozása a szállítási rezgések miatt elveszítheti a kalibrációját;

• Szűk karbantartási ütemtervek miatt a bontás és a visszaszerelés időigényes tevékenység.

Ezért ajánlott, amikor lehetséges, helyszíni tesztelést végezni, mivel ez hatékonyabb és biztonságosabb.

3. A helyszíni teszteléshez használt eszközök

Mivel az SF6 elektromos berendezések nem szennyezhetők olajjal vagy más gázokkal, csak SF6 gáz használható mint tesztköz. Az ideális kalibráló eszköznek a következőket kell tartalmaznia:

• Integrált SF6 gáz cisternát;

• Állítható nyomást;

• Automatikus hőmérsékleti kompenzálás és átalakítás.

Ez a cikk a JMD-1A SF6 Gáz Sűrűség Ellőrző Egységről szól, amelynek jellemzői:

• Beépített SF6 gáscsilinder és nyomáscsillapító rendszer;

• A tesztelés során elszigeteli az eszköz gázútját, saját gázellátást használva;

• Automatikusan átalakítja a mérési értékeket 20°C-os szabványos nyomásra;

• Évente gyárbeli újraszinkronizálást igényel a pontosság biztosításához;

• 0.5 osztályú pontosság, ami teljesíti a követelményt, hogy "a szabványos eszköz hibája ne haladja meg a tesztelt eszköz hibájának egyharmadát" (a tesztelt relék általában 1.5 osztály alatt vannak), teljesen kielégíti a helyszíni követelményeket.

4. A gáz sűrűség relék vizsgálata

4.1 Vizsgálati szabványok és gyakoriság

A GB50150-1991 és DL/T596-1996 szerint:

• Az új berendezéseknél a sűrűség relé vizsgálatot kell végezni a beüzemelést előtt;

• A használatban lévő berendezéseket minden 1-3 évben, vagy nagyobb javítás után, vagy szükség esetén kell vizsgálni;

• A működési értékeknek meg kell felelniük a gyártó technikai specifikációinak;

• A nyomásmérő mutatóhiba és hátrahúzódása a meghatározott pontossági osztály megengedett határain belül kell maradjon.

4.2 Vizsgálati elemek

A fő vizsgálati elemek:

• Riasztás (gáz töltes) aktiválási nyomás;

• Zárolás aktiválási nyomása;

• Zárolás visszaváltó nyomása;

• Riasztás visszaváltó nyomása;

• Ha van nyomásmérő, annak mutatását is vizsgálni kell.

Nyomásmérő vizsgálati követelményei:

• Legalább 5 vizsgálati pont egyenletesen elosztva a tartományon;

• Két teljes nyomás növelési és csökkentési ciklus;

• Lassan és állandóan alkalmazott nyomás, minden ponton olvasásokat végzünk;

• A két ciklusból a legnagyobb mutatási hiba lesz a végső eredmény.

Működési értékek követelményei:

• Meg kell felelniük a gyártó specifikációinak;

• Az aktiválási és visszaváltó nyomás közötti különbségnek kevesebbnek kell lennie, mint 0.02 MPa;

• Minden nyomásértéket 20°C-ra kell átalakítani;

• Jegyezze fel a környezeti hőmérsékletet, a mérési nyomást és a 20°C-ra átalakított nyomást.

5. A sűrűség relé és a berendezés közötti kapcsolódási módok

Négy gyakori kapcsolódási típus van:

• Elkülönítő kapcsolóval
       Egy kapcsoló (FA) van telepítve a relé és a berendezés között. A vizsgálat során zárja be az FA-t, kösse ki a vizsgálófejet, majd nyissa meg az FB-t a vizsgálat kezdéséhez.

• Irányítókapcsolóval
       A relé eltávolítása után az irányítókapcsoló automatikusan lezárja a berendezés oldalát, így a vizsgálóeszközt közvetlenül a külső portra lehet kapcsolni.

• Irányítókapcsoló + csaptyú (lásd Ábra 3)
       Nincs szükség bontásra. Szabadítsa fel a W2-es csaptyút; az F1 irányítókapcsoló automatikusan elkülöníti a gázutat, így a vizsgálófejet közvetlenül csatlakoztathatja.

Ábra 3. Sűrűség relé irányítókapcsolóval és csaptyúval
(Címkék: B1—sűrűség relé; W1—gáz töltési port; W2—vizsgálati port; MA—nyomásmérő; F1—irányítókapcsoló)

• Közvetlen kapcsolódás, anélkül, hogy elkülönítés lenne
       Ez egy ésszerűtlen tervezés. Ha a relé meghibásodik, nem lehet cserélni vagy online vizsgálni, csak nagyjavítás során. Javasolt, hogy a nagyjavítás során telepítsenek elkülönítőkapcsolót a jövőbeli karbantartáshoz.

Következtetés: Az első három kapcsolódási típus engedélyezi a helyszíni vizsgálatot; a negyedik nem.

6. Megfigyelendő pontok a helyszíni kalibrálás során

• Áramellátás megszüntetése: A tesztelést kikapcsolt berendezésekkel kell végrehajtani. Szakítsa meg a vezérlőáramot, és izolálja az riasztó/zárókapcsoló kapcsolópontokat a terminál blokkon, hogy elkerülje a nem tervezett működést a másodlagos áramkörben.

• Kapcsolódási típus ellenőrzése: A kapcsolódási szerkezetek a különböző eszközök között eltérőek. Erősítse meg a típust a szétválasztás előtt, hogy elkerülje a hibás működést és a gáz kiadást.

• Izoláló csapák helyreállítása: A teszt után győződjön meg róla, hogy az összes izoláló csap helyre van állítva a helyes pozícióba, és ellenőrizte őket.

• Csatlakozók tisztítása: Tisztítson minden csatlakozót a teszt előtt és után. Ha szükséges, spóroljon SF6 gázzal, hogy elkerülje a kontaminációt vagy a páratartalmat.

• Szegélyvédelem: Védje a szegélyfelületeket, cserélje le új kötékre, és végezze el a szivárgás észlelését az újratermelés után.

• Nyomás mértékegység konvertálása: A JMD-1A tesztgép mutatónyomást jelenít meg. Ha a relé abszolút nyomást használ (pl., ABB LTB145D áramkeserű), konvertálja a mértékegységeket a összehasonlítás előtt.

7. Összefoglalás

Az SF6 gáz sűrűség relé egy kulcsfontosságú összetevő, amely biztosítja az SF6 elektromos berendezések biztonságos működését. Működési teljesítménye közvetlenül befolyásolja a rendszer megbízhatóságát. Ezért rendszeres helyszíni tesztelést kell végrehajtani a vonatkozó szabályzatoknak megfelelően, hogy bizonyosodjon meg a pontosság és megbízhatóságról. A tesztelés során szigorúan tartanunk kell a megadott teszt ciklusokhoz, eljárásokhoz és óvintézkedésekhez, hogy kizárjuk a biztonsági kockázatokat és elkerüljük a hibás következtetéseket.