Gaz SF6 ma stabilne właściwości fizyczne i chemiczne, doskonałe właściwości izolacyjne i doskonałe właściwości gaszenia łuku i jest szeroko stosowany w urządzeniach elektrycznych wysokiego napięcia. W tym artykule przedstawiono konwencjonalne metody testowania wykrywania gazu SF6.
1. Wykrywanie wycieku gazu SF6
Główną przyczyną wycieku gazu są pęknięcia lub słabe uszczelnienie na powierzchni uszczelniającej, spawach i połączeniach rur. Do wykrywania nieszczelności gazu SF6 należy użyć dedykowanego wykrywacza nieszczelności.
W przypadku dużej ilości wycieku gazu SF6 operator nie może pozostać w odległości 10 m od miejsca wycieku. Dopiero po podjęciu działań mających na celu zatrzymanie wycieku można wejść do obszaru. W przypadku awarii wewnątrz urządzenia, w pojemniku muszą znajdować się produkty rozkładu łukowego SF6. Po otwarciu osłony w celu jej zdjęcia, jeśli podczas testu możesz dotknąć zanieczyszczonych części, musisz użyć maski przeciwgazowej i nosić ochronną odzież roboczą.
W celu zapewnienia bezpieczeństwa pracowników wchodzących do pomieszczenia wyłącznika SF6, pomieszczenie musi być wentylowane. Zgodnie z wymaganiami stężenie tlenu w powietrzu nie powinno być mniejsze niż 18%.
Podczas wykrywania nieszczelności należy ściśle przestrzegać instrukcji obsługi produktu. Sondy wykrywające wycieki nie mogą przebywać długo w wysokim stężeniu SF6, ale często są ignorowane podczas pracy. Gdy sonda dotknie gazu SF6 o wysokim stężeniu, igła miernika natychmiast osiąga pełną skalę i alarm jest silny. W takim przypadku natychmiast opuść sondę i umieść ją w czystym miejscu, a następnie sprawdź, czy nie ma wycieków, gdy ręce wrócą do normy.
2. Wykrywanie zawartości wody SF6
Wyłączniki mają surowe wymagania dotyczące czystości i zawartości wody w SF6. W przypadku rozgorzenia wewnętrznego generowane będą różne produkty rozkładu SF6, a wilgoć z atmosfery będzie również przenikać do urządzeń z izolacją gazową podczas normalnej pracy. Przy wyższym ciśnieniu powietrza nadmierna wilgoć ma poważny wpływ na napięcie powierzchniowego przeskoku przeskoku stałych części izolacyjnych w urządzeniach z izolacją gazową, a nawet może powodować wewnętrzne wypadki z przeskokiem. Niektóre aktywne zanieczyszczenia, takie jak HF, SO2 itp., działają korozyjnie na różne elementy sprzętu z izolacją gazową. Niektóre produkty rozkładu w skali są również toksyczne. Po wycieku zanieczyszczają środowisko i wpływają na zdrowie pracowników. Nadmierna wilgoć zmniejszy wytrzymałość izolacji sprzętu izolowanego gazem. Dlatego konieczne jest upewnienie się, że gaz SF6 ładowany do urządzeń elektrycznych jest kwalifikowany. Podczas operacji ładowania należy ściśle zapobiegać przedostawaniu się gazu do komory gazowej.
Odpowiednie przepisy mojego kraju' określają, że nowy gaz SF6 używany do wyłączników musi mieć zawartość wilgoci ≤8 ppm. Zawartość wilgoci gazu SF6 w wyłączniku podczas pracy oraz wilgotność mierzonego gazu po teście charakterystyki mechanicznej nie powinna przekraczać 150 ppm.
1. Metoda jakości
W tej metodzie pomiarowej zmierzona objętość gazu SF6 jest podawana do zrównoważonej probówki z odważonym wysokokwasowym magnezem (lub pięciotlenkiem fosforu) jako osuszaczem, a zawartość wilgoci w gazie jest uzyskiwana ze wzrostu masy próbki rura. Metoda ta jest metodą bezwzględną, często nazywaną metodą arbitrażową, służącą do weryfikacji i kalibracji pierwotnej dokładności innych przyrządów do pomiaru wilgotności. Kontrola środowiska testowego, pomiar objętości gazu i ważenie systemu absorpcyjnego są niezwykle ważne.
2. Elektroliza
Metoda elektrolizy wykorzystuje parę elektrod (platynowych lub rodowych) pokrytych kwasem fosforowym w celu utworzenia ogniwa elektrolitycznego, a między dwie elektrody przykładane jest stałe napięcie prądu stałego. Wilgoć mierzonego gazu jest absorbowana przez środek higroskopijny (P2O5) i elektrolitycznie redukowana pod wpływem prądu elektrycznego, uwalniając tlen i wodór. Gdy absorpcja i elektroliza osiągną równowagę, zależność między prądem elektrolizy a zawartością wilgoci można wykorzystać do uzyskania zawartości wilgoci w gazie. Ta metoda jest powszechną i praktyczną metodą. Przyrząd pomiarowy może bezpośrednio odczytać ułamek masowy zawartości mikro wody. Operacja jest prosta i stabilna i nadaje się do ciągłej analizy online. Metoda elektrolizy ma niewiele czynników zakłócających, wysoką częstotliwość i dokładność powtarzania danych oraz prostą obsługę podczas pomiaru zawartości wody w gazie SF6. Swoją przewagę wykazuje zwłaszcza przy pomiarach niskiej zawartości wody. Jednak największą wadą metody elektrolizy jest to, że wydajność elektrolizy ogniwa elektrolitycznego maleje wraz ze wzrostem czasu użytkowania. W normalnych warunkach, jeśli wydajność elektrolizy jest niższa niż 85%, ogniwo elektrolityczne należy zatrzymać.
3. Metoda punktu rosy (metoda zimnego lustra)
Ta metoda polega na pomiarze kondensacji i wilgotności wilgoci w gazie. Mierzony gaz przechodzi przez metalowe lustro w szczelnym zbiorniku, a wilgotność lustra jest monitorowana ręcznie lub za pomocą fotokomórek w celu utrzymania stabilnej kondensacji wilgoci. Gdy temperatura układu badawczego jest nieco niższa niż temperatura nasycenia (punkt rosy) pary wodnej w badanym gazie, para wodna ulegnie kondensacji. Temperatura lustra mierzona przez termoparę to punkt rosy. Na podstawie wzoru przeliczeniowego lub tabeli porównawczej punktu rosy i zawartości wilgoci w gazie można uzyskać zawartość wilgoci w gazie. Urządzenie stosowane w metodzie punktu rosy jest bardziej skomplikowane, wymaga ciekłego azotu jako czynnika chłodniczego oraz jest drogie i nieporęczne. Dokładność pomiaru ma świetny związek z jakością samego przyrządu, co nie jest wygodne w użyciu na miejscu.
Trzy, wykrywanie czystości gazu
Bardzo ważna jest kontrola czystości gazu pracujących urządzeń elektrycznych SF6. Poziom czystości gazu ma ogromny wpływ na skuteczność gaszenia łuku, wytrzymałość izolacji i żywotność urządzeń elektrycznych.
Gaz SF6 jest gazem skrajnie nieaktywnym. Silne wiązanie kowalencyjne fluor-siarka i wysoka elektroujemność pierwiastka fluorowego sprawiają, że gaz SF6 ma doskonałe właściwości izolacji elektrycznej i właściwości gaszenia łuku. Generalnie gaz SF6 jest trudny do złamania. Jego temperatura pękania przekracza 2000K. Energia rozkładu wymagana przez plazmę S- i F+ wynosi aż 22,4 ev, a SF6 może zostać rozłożony w ciągu (10-5-10-4) sekund po rozkładzie. Gwałtowna redukcja związku w czasie, tylko wtedy, gdy pewna ilość H2O, O2 i różnych substancji organicznych lub cząsteczek par metalu rozszczepionych przez spalanie w gazie SF6, będzie wytwarzać różne nieodwracalne SF6 (jego skład jest bardzo złożony) Produkty krakowane . Powszechnie stosowane metody wykrywania czystości gazu SF6 obejmują chromatografię gazową i analizę połączoną chromatografią gazową ze spektrometrią mas (GC-MS).
1. Metoda chromatografu gazowego
Podstawową zasadą analizy chromatografem gazowym jest wykorzystanie różnicy zdolności adsorpcji i desorpcji cząsteczek różnych substancji w próbce do określonej substancji stałej (zwanej w technologii chromatograficznej fazą stacjonarną). Gdy próbka gazu znajduje się w pewnej substancji gazu obojętnego (podczas przechodzenia fazy stacjonarnej pod taśmą nośną zwaną fazą ruchomą lub gazem nośnym w technologii chromatograficznej, każdy jej składnik opuści fazę stacjonarną z różnymi prędkościami i czasami (zwanymi czasem retencji w technologii chromatograficznej) Stosować różne metody konwersji sygnałów w celu ich oddzielnego wykrywania i rejestrowania na chromatogramie Zgodnie z różnicą czasu retencji każdy składnik można potwierdzić jakościowo, a wysokość i powierzchnię piku każdego składnika można ilościowo analizować zgodnie z widmo.
2. Analiza połączona z chromatografią gazową i spektrometrią mas (GC-MS)
Analiza chromatograficzno-spektrometrii masowej polega na oddzieleniu próbki gazu za pomocą chromatogramu, a następnie zidentyfikowaniu jej za pomocą spektrometrii masowej, co znacznie poprawia czułość analizy i detekcji. Podstawową zasadą spektrometrii mas jest jonizacja badanej substancji w określony sposób w celu utworzenia różnych jonów o określonym składzie, a następnie wyciąganie ich i skupianie w wiązkę jonów. Po przyspieszeniu przechodzi przez pole elektryczne lub (i) pole magnetyczne. Stosunek ładunku (M/e) jest inny i są one wykrywane oddzielnie. Następnie porównując z widmem standardowym lub analizując widmo zgodnie z charakterystyką składu jonów, w celu osiągnięcia celu analizy jakościowej lub ilościowej. Spektrometria mas ma zalety dokładności, niezawodności, wysokiej czułości i wielofunkcyjności.
Stosując chromatografię gazową i analizę spektrometrii masowej można wykryć około 1 ppm SOF2, SOF4, CF4 i innych nietypowych produktów rozkładu gazu, takich jak COS, Si(CH3)2F2.