Na-mestno preizkušanje gustomernih relejev SF6 plina: Relevantne vprašanja

Predstavitev

Plin SF6 se široko uporablja kot izolirajoča in ločevalna sredstva v električni opremi visoke in zelo visoke napetosti zaradi njegovih odličnih lastnosti izolacije, ugasnevanja loka in kemijske stabilnosti. Jakost izolacije in zmogljivost ločevanja električne opreme so odvisni od gostote plina SF6. Padec gostote plina SF6 lahko vodi do dveh glavnih tveganj:

• Zmanjšana dielektrična trdota opreme;

• Zmanjšana prekinitvena zmogljivost presokovnikov.

Dodatno pristanište plina pogosto vodi do vstopa vlage, kar poveča vlažnost plina SF6 in dodatno onesnažuje lastnosti izolacije. Zato je ključnega pomena nadzor gostote plina SF6 za zagotavljanje varne delovanje opreme.

Relé gostote plina SF6 (tudi znano kot monitor gostote, kontroler ali merilnik gostote) je nameščen na električni opremi SF6, da odraža spremembe notranje gostote plina. Detekcija sprememb tlaka kaže na spremembe gostote in izda alarmni signal, ko gostota pada pod prednastavljen alarmni prag, ter zaklene operacije preklapljanja, če se dalje zniža do stopnje zaklepanja. Ker njegove lastnosti neposredno vplivajo na varnost opreme, je redno testiranje njegove zanesljivosti in natančnosti ključnega pomena.

1. Vrste in načini delovanja relé gostote plina SF6

1.1 Mehanska relé gostote plina

Mehanske relé se lahko razdelijo glede na strukturo na vrtnične in bourdon cevnice, in glede na funkcijo na tiste s prikazom tlaka in brez. Oba tipa uporabljata temperaturno kompenzacijo za nadzor gostote plina.

Vzemimo za primer tipično vrtnično (glej Sliko 1):

• Prednapeto komora je napolnjena z plinom SF6 pod istim tlakom kot nadzorovana komora;

• Metalna vrtnica je povezana z nadzorovano komoro;

• Ob nastanku pristanišča se notranji tlak v vrtnici zmanjša, kar ustvari tlakov razliko, ki stisne vrtnico. Ta gibanje aktivira mikroključ preko mehanske vezave, s čimer se izvede alarmni ali zaklepni signal.

Ker je prednapeta komora v istem okolju, temperature spremembe vplivajo enako na obe strani, omogočajo samodejno temperaturno kompenzacijo.

Slika 1. Način delovanja mehanskega relé gostote plina
(Opomba: 4—mikroključ; 3—dvometalna trčica; 2—metalna vrtnica; 1—prednapeta komora)

1.2 Digitalna relé gostote plina

Ti relé izkoriščajo močno elektronegativnost molekul SF6. V ionizacijski komori vir alfa delcev ionizira plin, in pod uporabljenim DC električnim poljem se oblikuje ionski tok. Ta tok je sorazmeren z gostoto plina. Ko gostota pada, padne tudi izhodni tok, kar omogoča trenutni nadzor.

Prednosti digitalnih relé gostote vključujejo:

• Direkten digitalni prikaz tlaka, ekvivalentnega tlaka pri 20°C in temperature opreme;

• Kompatibilnost s računalniškimi sistemi za spletni nadzor;

• Možnost risanja krivulj trenda pristanišča, ki podpira vzdrževanje na osnovi stanja;

• Merjenje brez spreminjanja obsega, z parametri, ki jih je mogoče prilagoditi na mestu;

• Izhod alarmnega signala za ponovno napolnjevanje plina in kontakt signala za zaklep pri premajhnem tlaku.

Slika 2. Način delovanja digitalnega relé gostote plina
(Opomba: Alfa delci v ionizacijski komori ionizirajo plin SF6; elektroni migrirajo k anodu, pozitivni jon preko emiterja, generira torek, ki se pojača in izvede)

2. Potreba po lokalnem testiranju relé gostote

Relé gostote se lahko testirajo bodisi lokalno bodisi v laboratoriju. Čeprav laboratorijsko testiranje ponuja višjo natančnost, ima nekaj pomanjkljivosti:

• Razmontiranje prekine originalno zaprtje, kar težko zagotavlja ponovno montažo in zaprtje;

• Natančni instrumenti lahko izgubijo kalibracijo zaradi udarcov med prevozom;

• Tihotapni programi vzdrževanja naredijo razmontiranje in ponovno montažo časovno zahtevno.

Zato se priporoča lokalno testiranje, kadar je to mogoče, ker je bolj učinkovito in varno.

3. Instrumenti, uporabljeni za lokalno testiranje

Ker električna oprema SF6 ne sme biti kontaminirana z oljem ali drugimi plini, se lahko za testno sredstvo uporablja samo plin SF6. Idealni kalibracijski instrument bi moral imeti:

• Integrirano bombono plina SF6;

• Prilagodljiv tlak;

• Samodejna kompenzacija temperature in pretvorba.

Ta članek predstavlja JMD-1A SF6 Gas Density Relay Calibration Unit, ki ima naslednje značilnosti:

• Vgrajen posod SF6 in sistem za regulacijo tlaka;

• Med testiranjem izolira plinski krog opreme, uporablja lastno plinsko oskrbo;

• Samodejno pretvori meritve v standardni tlak pri 20°C;

• Za zagotovitev natančnosti je potrebna letna ponovna kalibracija v tovarni;

• Natančnost razreda 0,5, kar zadostuje zahtevi, da "napaka standardnega instrumenta ne sme presegati tretjine napake testiranega instrumenta" (testirani reléji so običajno pod razredom 1,5), popolnoma zadovoljuje naštevne zahteve.

4. Vsebina testiranja gostote plinov

4.1 Standardi in frekvenca testiranja

Glede na GB50150-1991 in DL/T596-1996:

• Nova oprema mora biti pred uvedbo v uporabo preskušana glede na gostoto plinov;

• Oprema v uporabi mora biti preskušana vsako 1–3 leta, ali po večjih popravilih ali kadar je potrebno;

• Dejanski vrednosti morajo biti v skladu s tehničnimi specifikacijami proizvajalca;

• Napaka kazalca tlaka in zapustnost morata biti znotraj dovoljenih mej za določen razred natančnosti.

4.2 Testni elementi

Glavni testni elementi vključujejo:

• Tlak aktivacije alarmu (doplnjevanje plina);

• Tlak aktivacije zaključitve;

• Tlak vračanja zaključitve;

• Tlak vračanja alarmu;

• Če je opremljeno s kazalcem tlaka, mora biti tudi njegova kazalna vrednost preverjena.

Zahteve za testiranje kazalca tlaka:

• Vsaj 5 testnih točk enakomerno porazdeljenih po obsegu;

• Dva polna cikla povečevanja in zmanjševanja tlaka;

• Tlak se postopoma in stalno povečuje, meritve se izvajajo na vsaki točki;

• Največja napaka kazalca iz dveh ciklov se upošteva kot končni rezultat.

Zahteve za dejanske vrednosti:

• Morajo biti v skladu s specifikacijami proizvajalca;

• Razlika med tlakom aktivacije in tlakom vračanja mora biti manjša od 0,02 MPa;

• Vse vrednosti tlaka morajo biti pretvorjene v standardne vrednosti pri 20°C;

• Zabeležite okoliško temperaturo, meritveni tlak in pretvorjeni tlak pri 20°C.

5. Povezovalne metode med reléjem gostote in opremo

Obstaja štiri pogoste povezave:

• S ločevalnim ventilom
       Ventil (FA) je nameščen med reléjem in opremo. Med testiranjem zaprite FA, povežite testno glavo, nato odprite FB za začetek testiranja.

• S protoklapičnim ventilom
       Po odstranitvi reléja se protoklapični ventil samodejno zapre na strani opreme, omogoča neposredni stik testne naprave s splošnim vhodom.

• S protoklapičnim ventilom + plun (glej Sliko 3)
       Ni potrebno razmontiranja. Odvijte plun na W2; protoklapični ventil F1 samodejno izolira plinski tok, omogoča neposredni stik testne glave.

Slika 3. Shema reléja gostote s protoklapičnim ventilom in plunom
(Oznake: B1—reléj gostote; W1—polnilni priključek; W2—testni priključek; MA—kazalec tlaka; F1—protoklapični ventil)

• Neposredna povezava brez ločevanja
       To je nerazumljiv dizajn. Če reléj odpade, ga ni mogoče zamenjati ali testirati on-line in je potrebno počakati na večjo prenovico. Priporočljivo je namestiti ločevalne ventile med prenovico za prihodnje vzdrževanje.

Zaključek: Prve tri vrste povezav omogočajo testiranje na mestu; četrta vrsta ne.

6. Previdnost pri kalibraciji na mestu

• Operacija izklopa: Preizkušanje mora biti izvedeno, ko je oprema deenergizirana. Odpojite napajanje nadzora in izolirajte stikala za alarm/zblokiranje na terminalnem bloku, da preprečite nenamerno delovanje sekundarnega kruga.

• Potrdite tip povezave: Strukture povezav se razlikujejo med različno opremo. Pred razmontažo potrdite tip, da preprečite napačno delovanje in utrpitev plina.

• Obnovite ventile za izolacijo: Po preizkusu poskrbite, da so vsi ventili za izolacijo obnovljeni v pravilne položaje in to preverjeno.

• Očistite priključke: Očistite vse priključke cevi pred in po preizkusu. Če je potrebno, spustite z malo SF6 plina, da preprečite onesnaženost ali vstop vlage.

• Zaščita zapornih površin: Zaščitite zaporne površine, zamenjajte s novimi zapornimi gumenicami in po ponovni montaži izvedite preverjanje utrdb.

• Pretvorba enot tlaka: Merilnik JMD-1A prikazuje relativni tlak. Če rele koristi absolutni tlak (npr. ABB LTB145D prekinitveni ventil), pretvorite enote pred primerjavo.

7. Zaključek

Relé za gostoto SF6 plina je ključna komponenta, ki zagotavlja varno delovanje električne opreme z SF6. Njegovo delovanje neposredno vpliva na zanesljivost sistema. Zato je treba redno izvajati preizkuse na mestu v skladu z ustreznimi predpisi, da se zagotovi natančnost in zanesljivost. Med preizkusi je bistveno strogo upoštevati določene cikle, postopke in varnostne ukrepe, da se izognemo varnostnim tveganjem in napačnim zaključkom.