Pomiar na miejscu gęstości relayów gazowych SF6: Istotne kwestie
Wstęp
Gaz SF6 jest szeroko stosowany jako izolator i środek gaszący łuki elektryczne w urządzeniach elektrycznych o wysokim i bardzo wysokim napięciu ze względu na jego doskonałe właściwości izolacyjne, gaszenia łuków i stabilność chemiczną. Wytrzymałość dielektryczna i zdolność do gaszenia łuków urządzeń elektrycznych zależy od gęstości gazu SF6. Spadek gęstości gazu SF6 może prowadzić do dwóch głównych zagrożeń:
Zmniejszenie wytrzymałości dielektrycznej urządzenia;
Zmniejszenie zdolności przerwania przekaźników.
Ponadto, przecieki gazu często prowadzą do wprowadzania wilgoci, co zwiększa zawartość wilgoci w gazie SF6 i dalszego pogorszenia właściwości izolacyjnych. Dlatego monitorowanie gęstości gazu SF6 jest niezbędne do zapewnienia bezpiecznej pracy urządzeń.
Relay gęstościowy gazu SF6 (znany również jako monitor gęstości, kontroler lub manometr gęstości) jest montowany na urządzeniach elektrycznych z gazem SF6, aby odzwierciedlać zmiany gęstości wewnętrznego gazu. Wykrywa zmiany ciśnienia, aby wskazać zmiany gęstości, sygnalizując alarm, gdy gęstość spadnie do ustawionego poziomu alarmowego, oraz blokuje operacje przełączania, jeśli gęstość spadnie do poziomu blokady. Biorąc pod uwagę, że jego działanie bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo urządzeń, regularne testowanie jego niezawodności i dokładności jest kluczowe.
1. Rodzaje i zasady działania relayów gęstościowych gazu SF6
1.1 Mechaniczne relaye gęstościowe gazu
Relaye mechaniczne można podzielić według konstrukcji na typ pęcherzykowy i typ sprężynowy, a według funkcji na te z wyświetlaczem ciśnienia i bez. Oba typy wykorzystują kompensację temperatury do monitorowania gęstości gazu.
Na przykład typowy relay pęcherzykowy (patrz Rysunek 1):
Przedwciskana komora jest wypełniona gazem SF6 pod takim samym ciśnieniem jak monitorowana komora;
Metalowy pęcherzyk jest połączony z monitorowaną komorą;
Po wystąpieniu przecieku, ciśnienie wewnątrz pęcherzyka maleje, tworząc różnicę ciśnień, która go kompresuje. To ruch uruchamia mikroprzełącznik poprzez połączenie mechaniczne, wyzwalając sygnał alarmowy lub blokady.
Ponieważ przedwciskana komora znajduje się w tym samym środowisku, zmiany temperatury wpływają na obie strony w równym stopniu, umożliwiając automatyczną kompensację temperatury.
Rysunek 1. Zasada działania mechanicznego relaya gęstościowego gazu
(Uwaga: 4—mikroprzełącznik; 3—dwumetalowa taśma; 2—metalowy pęcherzyk; 1—przedwciskana komora)
1.2 Cyfrowe relaye gęstościowe gazu
Te relaye wykorzystują silną elektrofilność cząsteczek SF6. Źródło cząsteczek alfa w komorze jonizacji jonizuje gaz, a pod wpływem zastosowanego pola elektrycznego DC powstaje prąd jonowy. Ten prąd jest proporcjonalny do gęstości gazu. Gdy gęstość maleje, prąd wyjściowy również maleje, umożliwiając monitorowanie w czasie rzeczywistym.
Zalety cyfrowych relayów gęstościowych obejmują:
Bezpośrednie cyfrowe wyświetlanie ciśnienia, równoważnego ciśnienia przy 20°C i temperatury urządzenia;
Kompatybilność z systemami komputerowymi do monitorowania online;
Możliwość sporządzania krzywych trendu przecieków, wspierających utrzymanie w stanie;
Pełnomiarowe pomiary bez konieczności przełączania zakresów, z parametrami dostosowywanymi w terenie;
Sygnał alarmu uzupełniania gazu i kontakt blokady przy niedociśnieniu.
Rysunek 2. Zasada działania cyfrowego relaya gęstościowego gazu
(Uwaga: Cząsteczki alfa w komorze jonizacji jonizują gaz SF6; elektrony migrują do anody, dodatnie jony wracają do emitera, generując prąd, który jest wzmacniany i wydawany)
2. Konieczność testów relayów gęstościowych w terenie
Relaye gęstościowe mogą być testowane zarówno w terenie, jak i w laboratorium. Chociaż testy laboratoryjne oferują wyższą precyzję, mają one kilka wad:
Rozmontowanie łamie oryginalnego zabezpieczenia, co sprawia, że ponowne zamontowanie i zabezpieczenie jest trudne do zapewnienia;
Precyzyjne instrumenty mogą stracić kalibrację z powodu szoków transportowych;
Ciasne harmonogramy konserwacji sprawiają, że rozmontowanie i ponowne montowanie jest czasochłonne.
Dlatego, gdy to możliwe, zaleca się testowanie w terenie, ponieważ jest bardziej efektywne i bezpieczne.
3. Instrumenty używane do testów w terenie
Ponieważ urządzenia elektryczne z gazem SF6 nie mogą być kontaminowane olejem ani innymi gazami, jako medium testowe można używać tylko gazu SF6. Idealny urządzenie kalibracyjne powinno posiadać:
Zintegrowaną butlę z gazem SF6;
Regulowane ciśnienie;
Automatyczną kompensację temperatury i konwersję.
Ten artykuł przedstawia JMD-1A Jednostkę Kalibracji Relayów Gęstościowych Gazu SF6, która ma następujące cechy:
Wbudowaną butlę z gazem SF6 i system regulacji ciśnienia;
Izoluje obwód gazu urządzenia podczas testów, korzystając z własnego zaopatrzenia w gaz;
Automatycznie konwertuje wartości pomiarowe na standardowe ciśnienie przy 20°C;
Wymaga rocznej kalibracji w fabryce, aby zapewnić dokładność;
Klasa dokładności 0,5, spełniająca wymóg, że „błąd standardowego instrumentu nie może przekraczać jednej trzeciej błędu testowanego instrumentu” (testowane relaye są zwykle poniżej klasy 1,5), w pełni spełniające wymagania w terenie.
4. Treść testów dla relayów gęstościowych gazu
4.1 Standardy i częstotliwość testów
Zgodnie z GB50150-1991 i DL/T596-1996:
Nowe urządzenia muszą poddać się testom relayów gęstościowych przed wprowadzeniem do eksploatacji;
Urządzenia w eksploatacji powinny być testowane co 1–3 lata, po dużej konserwacji lub w razie potrzeby;
Wartości akcji muszą odpowiadać specyfikacjom technicznym producenta;
Błąd wskazywania manometru i histereza muszą być w dopuszczalnych granicach dla określonej klasy dokładności.
4.2 Przedmioty testów
Główne przedmioty testów obejmują:
Ciśnienie aktywacji alarmu (uzupełniania gazu);
Ciśnienie aktywacji blokady;
Ciśnienie zwrotne blokady;
Ciśnienie zwrotne alarmu;
Jeśli wyposażone w manometr, jego wskazywanie również musi zostać przetestowane.
Wymagania dotyczące testów manometrów:
Co najmniej 5 punktów testowych równomiernie rozmieszczonych w zakresie;
Dwa pełne cykle zwiększania i zmniejszania ciśnienia;
Ciśnienie powinno być zwiększane powoli i stabilnie, a odczyty wykonane w każdym punkcie;
Maksymalny błąd wskazywania z dwóch cykli jest brany jako końcowy wynik.
Wymagania dotyczące wartości akcji:
Muszą odpowiadać specyfikacjom producenta;
Różnica między ciśnieniem aktywacji a ciśnieniem zwrotnym powinna być mniejsza niż 0,02 MPa;
Wszystkie wartości ciśnienia muszą być przeliczone na standardowe wartości przy 20°C;
Zarejestrować temperaturę otoczenia, zmierzone ciśnienie i przeliczone ciśnienie przy 20°C.
5. Metody połączeń między relayem gęstościowym a urządzeniem
Istnieje cztery typowe metody połączeń:
Z zaworem izolacyjnym
Zawór (FA) jest montowany między relayem a urządzeniem. Podczas testów, zamknij FA, podłącz głowicę testową, a następnie otwórz FB, aby rozpocząć testy.
