Testiranje na mestu reljaja za gustinu SF6 gasa: relevantni pitanja

Uvod

SF6 gas se široko koristi kao izolacioni i ugaseći medijum u visokonaponskom i ekstremno visokonaponskom električnom opremu zbog svojih odličnih izolacionih, ugasećih osobina i hemijske stabilnosti. Jačina izolacije i sposobnost ugaseća ovisi o gustoći SF6 gasa. Smanjenje gustoće SF6 gasa može dovesti do dve glavne opasnosti:

• Smanjena dielektrična čvrstoća opreme;

• Smanjena prekidna sposobnost prekidača.

Dodatno, curenje gasa često dovodi do unosa vlage, povećavanja vlažnosti SF6 gasa i daljeg smanjenja izolacione performanse. Stoga je nadgledanje gustoće SF6 gasa neophodno za osiguranje sigurnog rada opreme.

Relé za gustoću SF6 gasa (poznato i kao monitor gustoće, kontroler ili merilo gustoće) se instalira na opremu sa SF6 da bi odražao promene interne gustoće gasa. Detektuje promene pritiska kako bi indikovalo promene gustoće, ispušta alarmni signal kada gustoća pada do predpostavljenog nivoa alarma, i blokira operacije prekidanja ako se dodatno smanji do nivoa zaključavanja. Budući da njegova performansa direktno utiče na sigurnost opreme, redovno testiranje njegove pouzdanosti i tačnosti je ključno.

1. Vrste i principi rada reléa za gustoću SF6 gasa

1.1 Mekanički reléi za gustoću gasa

Mekanički reléi mogu biti klasificirani prema strukturi kao tip s mehanizmom gumbe i tip s spiralnim cevom, a prema funkciji kao oni s prikazom pritiska i bez. Obje vrste koriste temperaturnu kompenzaciju za nadgledanje gustoće gasa.

Kao primer uzimamo tipičan tip s mehanizmom gumbe (vidi Sliku 1):

• Prenapunjena komora je napunjena SF6 gasom pod istim pritiskom kao i nadgledana komora;

• Metalni gumb je povezan sa nadgledanom komorom;

• Kada dođe do curenja, unutrašnji pritisak u gumbu smanji, stvarajući razliku pritiska koja kompresuje gumb. Ova pokretljivost aktivira mikro prekidač putem mehaničke veze, što dovodi do ispuštanja alarmnog ili zaključavnog signala.

Budući da je prenapunjena komora u istom okruženju, promene temperature utiču jednako na obe strane, omogućujući automatsku temperaturnu kompenzaciju.

Slika 1. Princip rada mehaničkog reléa za gustoću gasa
(Napomena: 4—mikro prekidač; 3—dvometalna traka; 2—metalni gumb; 1—prenapunjena komora)

1.2 Digitalni reléi za gustoću gasa

Ovi reléi koriste jaku elektronegativnost molekula SF6. Izvor alfa čestica u jonizacijskoj komori jonizuje gas, i pod primjenjenim DC električnim poljem, formira se ionski tok. Ovaj tok je proporcionalan gustoći gasa. Kada gustoća smanji, izlazni tok smanji, omogućavajući stvarno-vremensko nadgledanje.

Prednosti digitalnih reléa za gustoću uključuju:

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

• Kompatibilnost sa računarskim sistemima za online nadgledanje;

• Mogućnost crtanja trend krivih curenja, podrška za održavanje uslovljeno stanjem;

• Merila bez promene opsega, sa parametrima koji se mogu podešavati na terenu;

• Izlaz alarmnog signala za dopunjavanje gasa i kontakt signala za zaključavanje pod pritiskom.

Slika 2. Princip rada digitalnog reléa za gustoću gasa
(Napomena: Alfa čestice u jonizacijskoj komori jonizuju SF6 gas; elektroni migriraju ka anodu, pozitivni joni vraćaju se na emitent, generišući tok koji se pojačava i izlazi)

2. Neophodnost terenskog testiranja reléa za gustoću

Reléi za gustoću mogu se testirati na terenu ili u laboratoriji. Dok laboratorijsko testiranje nudi veću preciznost, ima nekoliko nedostataka:

• Demontiranje ruši originalnu zapečatljavinu, čime postaje teško garantovati ponovno montiranje i zapečatljavanje;

• Precizni instrumenti mogu izgubiti kalibraciju zbog šoka pri transportu;

• Tight maintenance schedules make disassembly and reassembly time-consuming.

Stoga se preporučuje terensko testiranje kada je to moguće, jer je učinkovitije i sigurnije.

3. Instrumenti korišćeni za terensko testiranje

Budući da električna oprema sa SF6 ne smije biti kontaminirana uljem ili drugim gasovima, jedino se SF6 gas može koristiti kao probni medijum. Idealni kalibracioni uređaj treba da ima:

• Integriranu bočvicu sa SF6 gasom;

• Podešiv pritisak;

• Automatska kompenzacija temperature i konverzija.

Ovaj članak predstavlja JMD-1A SF6 Gas Density Relay Calibration Unit, sa sledećim karakteristikama:

• Ugrađena bočica SF6 i sistem za regulaciju pritiska;

• Izoluje gasnu mrežu opreme tokom testiranja, koristeći sopstvenu snabdevačku mrežu gasa;

• Automatski pretvara merene vrednosti u standardni pritisak na 20°C;

• Zahteva godišnju fabričnu rekaliciraciju kako bi se osigurala tačnost;

• Klasa tačnosti 0.5, što ispunjava zahtev da „greška standardnog instrumenta ne sme premašiti trećinu greške testiranog instrumenta“ (testirani releji su tipično ispod klase 1.5), potpuno zadovoljavajući zahteve na mestu.

4. Sadržaj testiranja gasnih relaja gustoće

4.1 Standardi i učestalost testiranja

Prema GB50150-1991 i DL/T596-1996:

• Nova oprema mora proći testiranje relaja gustoće pre upotrebe;

• Opisana oprema treba da se testira svake 1–3 godine, ili nakon velikog održavanja ili kada je potrebno;

• Vrednosti akcija moraju da budu u skladu sa tehničkim specifikacijama proizvođača;

• Greška u pokazanju manometra i histerereza moraju biti unutar dozvoljenih granica za navedenu klasu tačnosti.

4.2 Testirane stavke

Glavne testirane stavke uključuju:

• Pritisak aktivacije alarm (napunjavanje gasa);

• Pritisak aktivacije zaključavanja;

• Pritisak povratka zaključavanja;

• Pritisak povratka alarm;

• Ako je opremljen manometar, njegovo pokazanje takođe treba da se testira.

Zahtevi za testiranje manometara:

• Najmanje 5 testnih tačaka ravnomerno raspoređenih po opsegu;

• Dva puna ciklusa povećanja i smanjenja pritiska;

• Pritisak se postupačno i stabilno primenjuje, uz očitavanje podataka na svakoj tački;

• Maksimalna greška u pokazanju iz dva ciklusa uzima se kao konačni rezultat.

Zahtevi za vrednosti akcija:

• Moraju da budu u skladu sa specifikacijama proizvođača;

• Razlika između pritiska aktivacije i povratka treba da bude manja od 0.02 MPa;

• Sve vrednosti pritiska moraju biti pretvorene u standardne vrednosti na 20°C;

• Snimite temperaturu okruženja, mereni pritisak i pretvoreni pritisak na 20°C.

5. Metode veze između relaja gustoće i opreme

Postoje četiri česte vrste veza:

• Sa izolacionim ventilom
       Ventil (FA) je instaliran između relaja i opreme. Tokom testiranja, zatvorite FA, spojite testni glavni deo, zatim otvorite FB da započnete testiranje.

• Sa jednosmernim ventilom
       Nakon uklanjanja relaja, jednosmerni ventil automatski zatvara stranu opreme, omogućavajući direktnu vezu testnog uređaja sa spoljnim ulazom.

• Sa jednosmernim ventilom + štapić (vidi Sliku 3)
       Ne zahteva demontazu. Oskrnuti štapić na W2; jednosmerni ventil F1 automatski izoluje gasnu putanju, omogućavajući direktnu vezu testnog glavnog dela.

Slika 3. Shema relaja gustoće sa jednosmernim ventilom i štapićem
(Oznake: B1—relaj gustoće; W1—ulaz za napunjavanje gasa; W2—testni ulaz; MA—manometar; F1—jednosmerni ventil)

• Direktna veza bez izolacije
       Ovo je neprijatan dizajn. Ako relaj izneši, ne može se zameniti ili testirati on-line i mora se čekati do velikog održavanja. Preporučljivo je da se tijekom održavanja instaliraju izolacioni ventil za buduće održavanje.

Zaključak: Prve tri vrste veza dozvoljavaju testiranje na mestu; četvrta ne dozvoljava.

6. Precautije za kalibraciju na mestu

• Isključivanje napajaća: Testiranje mora biti izvršeno sa deaktiviranim opremama. Odspojite kontrolni tok i izolujte kontakte za alarm/zblokiranje na terminalnoj ploči kako bi se spriječilo neželjeno radnje sekundarnog kruga.

• Potvrđivanje tipa veze: Strukture veza razlikuju se među opremama. Potvrdite tip pre rastavljanja kako biste spriječili pogrešnu operaciju i curenje gasa.

• Vraćanje ventila za izolaciju: Nakon testiranja, osigurajte da su svi ventil za izolaciju vraćeni u svoje ispravne pozicije i provereni.

• Čišćenje spojeva: Očistite sve spojeve cevi prije i nakon testiranja. Ako je potrebno, ispirajte malom količinom SF6 gasa kako biste spriječili kontaminaciju ili penetraciju vlage.

• Zaštita zatvarajućih površina: Zaštiti zatvarajuće površine, zamijenite novim prstenima i obavite detekciju curenja nakon ponovnog montaže.

• Konverzija jedinica pritiska: Tester JMD-1A prikazuje relativni pritisak. Ako rele koristi apsolutni pritisak (na primjer, prekidnik ABB LTB145D), konvertujte jedinice prije upoređivanja.

7. Zaključak

Relé za gustoću SF6 gasa je ključni komponent koji osigurava siguran rad SF6 električne opreme. Njegove performanse direktno utiču na pouzdanost sistema. Stoga, redovni terenski testovi moraju biti sprovodjeni u skladu sa relevantnim propisima kako bi se osigurala tačnost i pouzdanost. Tijekom testiranja, strogo je nužno pridržavati predviđene cikluse testiranja, procedure i oprezne mjere kako bi se eliminirali opasni događaji i spriječena greška u zaključcima.