Pagsusuri sa Lokal ng IIE-Business SF6 Gas Density Relays: Mga Relevante na Isyu

Pagpapakilala

Ang gas na SF6 ay malawakang ginagamit bilang isang insulating at arc-quenching medium sa mataas na bolteheng at lalo pang mataas na bolteheng electrical equipment dahil sa kanyang napakagandang insulation, arc-extinguishing properties, at chemical stability. Ang lakas ng insulation at arc-quenching capability ng electrical equipment ay depende sa density ng gas na SF6. Ang pagbaba ng density ng gas na SF6 ay maaaring magresulta sa dalawang pangunahing panganib:

• Nabawasan na dielectric strength ng equipment;

• Nabawasan na interrupting capacity ng mga circuit breakers.

Karagdagan pa, ang pagtulo ng gas madalas nagresulta sa pagpasok ng moisture, na nagpapataas ng moisture content ng gas na SF6 at nagpapahirap pa ng insulation performance. Kaya, ang pag-monitor ng density ng gas na SF6 ay mahalaga para masiguro ang ligtas na operasyon ng equipment.

Ang isang SF6 gas density relay (kilala rin bilang density monitor, controller, o density gauge) ay nakainstalla sa electrical equipment na may gas na SF6 upang ipakita ang mga pagbabago sa internal gas density. Ito ay nagsusuri ng mga pagbabago sa presyon upang ipakita ang mga pagbabago sa density, na nagpapadala ng alarm signal kapag ang density ay bumaba sa isang preset na antas ng alarm, at naglo-lockout ng switching operations kung ito ay patuloy na bumababa hanggang sa maabot ang lockout level. Dahil ang kanyang performance ay direktang nakakaapekto sa seguridad ng equipment, mahalaga ang regular na pagsusuri ng kanyang reliability at accuracy.

1. Uri at Mekanismo ng SF6 Gas Density Relays

1.1 Mekanikal na Gas Density Relays

Ang mga mekanikal na relays ay maaaring ikategorya batay sa istraktura sa bellows-type at bourdon-tube-type, at batay sa function sa mga may pressure display at walang. Ang parehong uri ay gumagamit ng temperature compensation upang monitorin ang gas density.

Tinutukoy ang typical na bellows-type bilang halimbawa (tingnan ang Figure 1):

• Isang pre-charged chamber na puno ng gas na SF6 sa parehong presyon ng monitored chamber;

• Isang metal bellows na konektado sa monitored chamber;

• Kapag may tulo, ang internal pressure sa bellows ay bumababa, na nagreresulta sa pressure differential na pumipindot sa bellows. Ang kilos na ito ay nagpapabilis ng microswitch sa pamamagitan ng mekanikal na linkage, na nagtrigger ng alarm o lockout signal.

Dahil ang pre-charged chamber ay nasa parehong kapaligiran, ang mga pagbabago sa temperatura ay nakakaapekto sa parehong bahagi, na nagbibigay ng automatic temperature compensation.

Figure 1. Prinsipyong Mekanikal na Gas Density Relay
(Note: 4—microswitch; 3—bimetal strip; 2—metal bellows; 1—pre-charged chamber)

1.2 Digital na Gas Density Relays

Ang mga relays na ito ay gumagamit ng matibay na electronegativity ng mga molekula ng SF6. Isang alpha particle source sa ionization chamber ay ionizes ang gas, at sa ilalim ng DC electric field, nabubuo ang ion current. Ang current na ito ay proporsyonal sa gas density. Kapag bumaba ang density, ang output current ay bumababa, na nagbibigay ng real-time monitoring.

Mga Advantages ng digital na density relays include:

• Direktang digital display ng pressure, equivalent pressure sa 20°C, at equipment temperature;

• Compatibility sa computer systems para sa online monitoring;

• Kakayahang plotin ang leakage trend curves, na sumusuporta sa condition-based maintenance;

• Full-scale measurement nang walang range switching, na may field-adjustable parameters;

• Output ng gas-refill alarm at under-pressure lockout contact signals.

Figure 2. Prinsipyong Digital na Gas Density Relay
(Note: Alpha particles sa ionization chamber ay ionize ang gas na SF6; electrons migrate sa anode, positive ions bumabalik sa emitter, na naggenerate ng current na inaamplify at inoutput)

2. Kalagayan ng On-Site Testing ng Density Relays

Ang mga density relays ay maaaring ma-test on-site o sa laboratory. Bagama't ang laboratory testing ay nagbibigay ng mas mataas na precision, ito ay may ilang drawbacks:

• Ang pag-uninstall ay nagbubunsod ng pagkabali ng orihinal na seal, na nagpapahirap ng reassembly at sealing;

• Ang mga precision instruments maaaring mawalan ng calibration dahil sa mga shock sa transportation;

• Ang tiyak na maintenance schedules ay nagpapahirap ng pag-uninstall at reassembly.

Kaya, inirerekomenda ang on-site testing kapag posible, dahil ito ay mas epektibo at ligtas.

3. Mga Instrument na Ginagamit sa On-Site Testing

Dahil ang SF6 electrical equipment ay hindi dapat kontaminado ng oil o ibang gases, tanging ang gas na SF6 lamang ang maaaring gamitin bilang test medium. Ang ideal na calibration device ay dapat mayroon:

• Integrated na SF6 gas cylinder;

• Adjustable pressure;

• Automatic temperature compensation at conversion.

Ang artikulong ito ay ipinakilala ang JMD-1A SF6 Gas Density Relay Calibration Unit, na may features:

• Built-in na SF6 cylinder at pressure regulation system;

• Nag-isolate ng equipment’s gas circuit sa panahon ng testing, na gumagamit ng sariling gas supply;

• Automatically converts measured values to standard pressure sa 20°C;

• Nangangailangan ng annual factory recalibration upang masiguruhin ang accuracy;

• Accuracy class 0.5, na sumasang-ayon sa requirement na “standard instrument error shall not exceed one-third of the tested instrument’s error” (tested relays are typically below class 1.5), fully satisfying on-site requirements.

4. Nilalaman ng Pagsusuri para sa Gas Density Relays

4.1 Pagsusuri Standards at Frequency

Ayon sa GB50150-1991 at DL/T596-1996:

• Ang bagong equipment ay dapat ma-test ang density relay bago ito commissioning;

• Ang in-service equipment ay dapat ma-test every 1–3 years, o pagkatapos ng major maintenance o kapag kinakailangan;

• Ang action values ay dapat sumunod sa manufacturer’s technical specifications;

• Ang pressure gauge indication error at hysteresis ay dapat nasa allowable limits para sa specified accuracy class.

4.2 Test Items

Ang pangunahing test items ay kasama:

• Alarm (gas refill) activation pressure;

• Lockout activation pressure;

• Lockout return pressure;

• Alarm return pressure;

• Kung may pressure gauge, ang indication nito ay dapat din ma-test.

Pressure gauge testing requirements:

• At least 5 test points evenly distributed across the range;

• Dalawang buong siklo ng pressurization at depressurization;

• Ang pressure ay dapat ipinapatong nang mabagal at steady, at ang readings ay dapat kinuha sa bawat point;

• Ang pinakamataas na indication error mula sa dalawang siklo ay kinukuha bilang final result.

Action value requirements:

• Dapat sumunod sa manufacturer’s specifications;

• Ang difference between activation at return pressure ay dapat less than 0.02 MPa;

• Lahat ng pressure values ay dapat iconverted sa standard values sa 20°C;

• I-record ang ambient temperature, measured pressure, at converted 20°C pressure.

5. Connection Methods Between Density Relay and Equipment

May apat na karaniwang connection types:

• With Isolation Valve
       Isang valve (FA) ay nakainstalla sa pagitan ng relay at equipment. Sa panahon ng testing, isara ang FA, i-connect ang test head, at buksan ang FB upang magsimula ang testing.

• With Check Valve
       Pagkatanggal ng relay, ang check valve ay awtomatikong nagseseguro ng equipment side, na nagbibigay-daan sa direct connection ng test device sa external port.

• With Check Valve + Plunger Bolt (see Figure 3)
       Walang kailangang disassemble. I-unscrew ang plunger bolt sa W2; ang check valve F1 ay awtomatikong nagseseguro ng gas path, na nagbibigay-daan sa direct connection ng test head.

Figure 3. Schematic ng Density Relay with Check Valve and Plunger Bolt
(Labels: B1—density relay; W1—gas charging port; W2—test port; MA—pressure gauge; F1—check valve)

• Direct Connection Without Isolation
       Ito ay isang unreasonable design. Kung ang relay ay mabigo, ito ay hindi maaaring palitan o ma-test online at kailangang hintayin ang major overhaul. Inirerekomenda ang installation ng isolation valves sa panahon ng overhaul para sa future maintenance.

Conclusion: Ang unang tatlong uri ng connection ay nagbibigay-daan sa on-site testing; ang ika-apat ay hindi.

6. Precautions for On-Site Calibration

• Power-Off Operation: Ang testing ay dapat gawin nang walang enerhiya ang equipment. I-disconnect ang control power at isolate ang alarm/lockout contacts sa terminal block upang maiwasan ang unintended secondary circuit operation.

• Confirm Connection Type: Ang connection structures ay iba-iba sa bawat equipment. I-confirm ang tipo bago ang disassembly upang maiwasan ang misoperation at gas leakage.

• Restore Isolation Valves: Pagkatapos ng testing, siguraduhin na lahat ng isolation valves ay nirestore sa kanilang tamang posisyon at verified.

• Clean Connectors: I-clean ang lahat ng piping connectors bago at pagkatapos ng testing. I-flush ng kaunti ng gas na SF6 kung kinakailangan upang maiwasan ang contamination o moisture ingress.

• Sealing Protection: Protektahan ang sealing surfaces, palitan ng bagong gaskets, at perform leak detection pagkatapos ng reassembly.

• Pressure Unit Conversion: Ang JMD-1A tester ay nagdisplay ng gauge pressure. Kung ang relay ay gumagamit ng absolute pressure (halimbawa, ABB LTB145D circuit breaker), iconvert ang units bago ang comparison.

7. Conclusion

Ang SF6 gas density relay ay isang critical component na nag-aasikaso sa ligtas na operasyon ng SF6 electrical equipment. Ang kanyang operational performance ay direktang nakakaapekto sa reliability ng sistema. Kaya, ang regular na on-site testing ay dapat gawin ayon sa relevant regulations upang masiguruhin ang accuracy at reliability. Sa panahon ng testing, mahalaga ang strict adherence sa prescribed test cycles, procedures, at precautions upang maiwasan ang safety hazards at mali-maling conclusions.