Как да се поддържа изолационната способност на SF6 прекъсвачи?

Разбирането на свойствата на SF6 газа е от решаващо значение за цялостната изолация

Диелектрична якост и зависимост от налягане–температура на SF6

Шестофлуоридът на сярата (SF6) притежава изключителни изолационни свойства, около 2,5 до 3 пъти по-добри от тези на обикновения въздух, поради начина, по който молекулите му улавят електрони. Ефективността на тази изолация зависи в голяма степен от плътността на газа, която се променя според налягането и температурата на околната среда. Когато налягането нараства, диелектричната якост също се увеличава линейно. Но имайте предвид, че при температури под минус 5 градуса по Целзий — SF6 започва да се превръща в течно състояние и плътността рязко намалява. Дори губенето само на 10% от плътността на газа поради течове, свиване при студено време или неправилно зареждане може да намали пробивното напрежение с около 15 до 20 процента, според изследване на IEEE от 2023 година. Поддържането на работното налягане между 4 и 6 бара остава от решаващо значение за предотвратяване на досадните частични разряди, които възникват при внезапни скокове на напрежението.

Как газовата чистота и съдържанието на влага директно влияят на пробивното напрежение

Наличието на примеси наистина оказва негативно влияние върху изолационните свойства на SF6. Когато нивата на влага надвишат 200 части на милион, тя реагира с разградените материали по време на електрически дъги и образува флуорводородна киселина. Това води до по-бърза корозия на контактите и може да понижи пробивното напрежение с между 30 и 40 процента. Замърсяването с въздух също има голямо значение. Ако съдържанието на кислород и азот надвишава половин процент, диелектричната якост намалява приблизително с 15%. Тези газове внасят частици, които предизвикват бързо умножаване на електрони, което, както всички знаем, не е добре. За да имат системите продължителна експлоатация, е необходимо редовно проверяване на чистотата на газа чрез газова хроматография. Съдържанието на влага трябва да остава под 20 ppm благодарение на вградените адсорбционни уловители. Данни от индустрията показват, че според проучване на CIGRE от 2022 г., всяко увеличение на влажността с 50 ppm повишава вероятността от повреда с 18%. Затова контролът на влагата изобщо не е опция. Той засяга не само качеството на изолацията, но и продължителността на живот на компонентите преди те да се нуждаят от подмяна.

Осигуряване на плътността на SF6 газа и цялостността на уплътнението

Поддържането на правилните нива на плътност на газа в прекъсвачите с SF6 има голямо значение за безопасността. Диелектричната якост намалява значително при всяка загуба на плътност, като дори и спад от 10% може да доведе до сериозни проблеми. Затова в повечето места днес мониторингът в реално време е част от рутинните процедури. Тези модерни системи разполагат със сензори, които компенсират промените в температурата и изпълняват алгоритми, адаптирани специално към околната среда на всяко местоположение. Те всъщност следят как налягането се изменя във връзка с температурата във времето, откриват необичайни модели при скоростта на изтичане на газа и вземат предвид влиянието на външната температура върху процесите вътре в прекъсвача. Цялата система се актуализира приблизително на всеки 15 секунди. Ако плътността на газа падне до 90% от зададената стойност, незабавно се активират аларми, а специални клапани се задействат автоматично, за да изолират засегнатия участък. Обектите, които са инсталирали такива системи за наблюдение, обикновено регистрират около 72% по-малко непредвидени спирания в сравнение с по-стари съоръжения, все още използващи тримесечни ръчни проверки.

Мониторинг на плътността в реално време за предотвратяване на повреди по изолацията

Системите за мониторинг на плътността обикновено използват няколко сензора, които работят заедно, с точност около плюс или минус половин процента в целия им диапазон на работа. Онова, което прави тези системи ценни, надхвърля просто записването на числови стойности. Те всъщност анализират минали модели на налягане и могат да засекат възможни течове още седмици предварително. Това ранно предупреждение позволява на екипите за поддръжка да реагират преди да е настъпила каквато и да е повреда по изолационните слоеве. Системата активира сигнали при отклонение на показанията с повече от 2 процентни пункта от нормалните нива. Това дава на операторите на инсталациите достатъчно време да разследват проблемите, без да е необходимо спиране на производството или рискове от дестабилизиране на цялата система.

Напреднала детекция на течове и анализ на първоначалните причини за запечатани корпуси

Съвременното откриване на течове комбинира ултразвуково сканиране с методи за проследяване с хелиев газ, което надеждно идентифицира течове с размери до 10 μmbar·L/sec по време на рутинна поддръжка. Анализът на първоначалната причина следва строга трифазова методология:

Този подход премества поддръжката от реактивно поправяне към инженерна устойчивост — удължавайки живота на оборудването с 8–12 години и елиминирайки 95% от повтарящите се течове чрез решения като флуорполимерно покрити уплътнения и заваръчни конструкции, устойчиви на вибрации.

Стратегии за контрол на влагата за дългосрочна надеждност на SF6 прекъсвачи

Механизми на деградация на уплътнения и техният ефект върху навлизането на влага

Уплътненията деградират поради стареене, термично циклиране и химически въздействия — създавайки микроскопични пътища, по които атмосферната влага може да проникне в запечатаните SF6 компартименти. Тъй като влагата над 200 ppm намалява диелектричната якост до 30% и допринася за образуването на проводими странични продукти по време на електрическа дъга, контролът на нейното навлизане е основополагащ за целостта на изолацията. Основните видове деградация включват:

• Отказ вследствие загуба на еластичност при компресия еластомерите постоянно се деформират под постоянен натовар, губейки уплътнителната си сила
• Пукане от озон околната среда озон атакува полимерните вериги в гумени компоненти
• Топлинно омекване повтарящите се цикли на нагряване/охлаждане намаляват еластичността и предизвикват микротръпвания
• Химично набъбване въздействието на масла, разтворители или почистващи препарати променя размерите и компрометира прилепването

Данни от индустрията сочат, че 62% от инцидентите с изтичане на SF6 се дължат на повреда на уплътненията — като показват последователно намаление с 15% на пробивното напрежение при увеличение на влагата с 100 ppm. Превантивната смяна на стареещите уплътнения по време на планирана поддръжка намалява този доминиращ път на повреди, запазвайки стабилността на изолацията и осигурявайки десетилетия надеждна работа.

ЧЗВ

Какъв е ефектът от ниските температури върху газа SF6?

Ниските температури могат да накарат SF6 да се превърне в течност, значително намалявайки плътността и диелектричната му якост, което компрометира ефективността на изолацията.

Защо е от решаващо значение да се следи плътността на газа SF6 в прекъсвачите?

Наблюдението е от съществено значение, тъй като намаляването на плътността на SF6 газ може да доведе до изолационен пробой. Системите за наблюдение в реално време помагат за предотвратяване на такива инциденти чрез ранно откриване на течове.

Как влагата влияе на изолационните свойства на SF6?

Високото съдържание на влага води до образуването на флуорводородна киселина, която разяжда контактите и значително намалява пробивното напрежение.

Какви са основните причини за изтичане на SF6?

Основните причини включват деградация на уплътнения и пръстени поради стареене, термично циклиране, химически въздействия и неправилна инсталация, което води до проникване на влага от атмосферата.