Hogyan lehet fenntartani az SF6 kapcsolók szigetelőképességét?

Az SF6 gáz tulajdonságainak megértése alapvető fontosságú a szigetelés integritásához

Dielektromos szilárdság és nyomás–hőmérséklet-függőség az SF6 esetében

A kéntetrafluorid (SF6) kiváló szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, mintegy 2,5–3-szor jobb, mint a normál levegő, amit molekuláinak elektronbefogási képessége eredményez. A szigetelés hatékonysága nagyban függ a gáz sűrűségétől, amely a nyomás és a környezeti hőmérséklet változásával módosul. A nyomás növekedésével a dielektrikus szilárdság egyenes arányban nő. Figyelni kell azonban, amikor a hőmérséklet mínusz 5 °C alá csökken: ezen a ponton az SF6 folyékony halmazállapotba kezd váltani, és a sűrűség hirtelen drasztikusan lecsökken. Még akkor is, ha a gáz sűrűsége csupán 10%-kal csökken – szivárgás, hideg miatti összehúzódás vagy helytelen töltés következtében – a átütési feszültség körülbelül 15–20 százalékkal csökkenhet, ezt igazolja a IEEE 2023-as kutatása. Az üzemelési nyomás 4–6 bar között tartása elengedhetetlen ahhoz, hogy elkerüljük a bosszantó részleges kisüléseket, amelyek hirtelen feszültségnövekedéskor jelentkeznek.

Hogyan befolyásolja a gáz tisztasága és nedvességtartalma közvetlenül az átütési feszültséget

Az szennyeződések jelenléte komolyan ronthatja az SF6 szigetelőtulajdonságait. Amikor a nedvességtartalom meghaladja a 200 ppm-et, ívkisülés során lebomlott anyagokkal egyesülve hidrogén-fluorid sav keletkezik. Ez felgyorsítja az érintkezők korrózióját, és akár 30–40 százalékkal csökkentheti az átütési feszültséget. A levegőszennyeződés is jelentős tényező. Ha az oxigén és nitrogén tartalom meghaladja az ötven százalékot, a szigetelőképesség körülbelül 15 százalékkal csökken. Ezek a gázok részecskéket hoznak magukkal, amelyek gyorsan szaporítják az elektronokat, ami nyilvánvalóan nem jó hír. Ahhoz, hogy a rendszerek hosszú távon működőképesek maradjanak, rendszeres gáztisztasági ellenőrzésekre van szükség gázkromatográfiával. A nedvességtartalomnak köszönhetően a beépített szárítószereknek köszönhetően 20 ppm alatt kell maradnia. A CIGRE 2022-es iparági adatai szerint minden 50 ppm-es páratartalom-növekedés 18 százalékkal növeli a meghibásodás esélyét. Ezért a nedvességtartalom szabályozása egyáltalán nem választható lehetőség. Nemcsak a szigetelés hatékonyságát befolyásolja, hanem azt is, hogy mennyi ideig szolgálnak ki az alkatrészek a cseréig.

Az SF6 gáz sűrűségének és a tömítettség integritásának biztosítása

Az SF6 megszakítókban a gáz sűrűségének megfelelő szinten tartása nagyon fontos biztonsági okokból. A dielektromos szilárdság jelentős csökkenést szenved, ha akár minimális sűrűségcsökkenés is történik, már 10% veszteség esetén is komoly problémák léphetnek fel. Ezért jelenleg legtöbb helyen már része a mindennapi gyakorlatnak a valós idejű monitorozás. Ezek a modern rendszerek hőmérsékletváltozásokhoz alkalmazkodó érzékelőkkel vannak felszerelve, és olyan algoritmusokat futtatnak, amelyeket kifejezetten az adott helyszín környezeti viszonyaihoz igazítottak. Alapvetően azt teszik, hogy nyomon követik a nyomás és a hőmérséklet közötti összefüggést időben, felismerik a szokatlan gázszivárgási mintákat, és figyelembe veszik, hogyan hat a külső hőmérséklet a megszakítón belüli folyamatokra. Az egész rendszer kb. minden 15 másodpercben frissül. Ha a gáz sűrűsége az előírt érték 90%-ára csökken, azonnal riasztás indul, és speciális szelepek automatikusan lezárják az érintett szakaszt. Azok a létesítmények, amelyek ilyen típusú monitorozó rendszereket telepítettek, általában körülbelül 72%-kal kevesebb váratlan leállást tapasztalnak azokhoz képest, ahol még negyedévente kézi ellenőrzéseket végeznek.

Valós idejű sűrűségfigyelés a szigetelés meghibásodásának megelőzésére

A sűrűségfigyelő rendszerek általában több, együttműködő érzékelőt használnak, melyek pontossága az egész működési tartományban körülbelül plusz-mínusz fél százalék. Ami ezeket a rendszereket igazán értékessé teszi, az több, mint csupán számok rögzítése. Ezek a rendszerek korábbi nyomásmintákat is elemznek, és képesek potenciális szivárgásokat akár több héttel korábban felismerni. Ez a korai figyelmeztetés lehetővé teszi a karbantartó személyzet számára, hogy a problémák kialakulása előtt közbeavatkozzon, mielőtt bármilyen kár keletkezne a szigetelőrétegekben. A rendszer akkor aktiválja a riasztást, ha az értékek több mint 2 százalékponttal térnek el a normál szintektől. Ez elegendő időt biztosít az üzemeltetők számára ahhoz, hogy vizsgálatot folytassanak anélkül, hogy le kellene állítaniuk az üzemeltetést vagy veszélyeztetniük az egész rendszer stabilitását.

Fejlett szivárgásérzékelés és gyökérok-elemzés zárt burkolatokhoz

A modern szivárgásérzékelés ultrahangos vizsgálatot kombinál hélium nyomjelző gáz módszerével, és rutinszerű karbantartás során megbízhatóan azonosítja a 10 μmbar·L/sec méretű szivárgásokat is. A gyökérok elemzés egy szigorú, háromfázisú módszertant követ:

Ez a megközelítés a karbantartást a reaktív javításról a tervezett ellenállóképességre helyezi át – ezzel 8–12 évvel meghosszabbítja a berendezések élettartamát, és olyan megoldásokkal, mint a fluoropolimer bevonatú tömítések és rezgésálló hegesztési kialakítások, megszünteti az ismétlődő szivárgások 95%-át.

Hosszú távú SF6 megszakítók megbízhatóságát biztosító nedvesség-ellenőrzési stratégiák

Tömítések és tömítőgyűrűk degradációs mechanizmusai és hatásuk a páratartalom-behatolásra

A tömítések és tömítőgyűrűk idővel, hőingadozás és vegyi anyagok hatására degradálódnak, mikropályákat hozva létre, amelyeken keresztül a légköri nedvesség behatolhat az SF6-tel töltött zárt térbe. Mivel a 200 ppm feletti nedvességtartalom akár 30%-kal csökkenti a dielektrikus szilárdságot, és ív alatt vezető képződmények kialakulását segíti elő, a behatolás ellenőrzése alapvető fontosságú az izoláció integritása szempontjából. A főbb degradációs formák a következők:

• Nyomásalakváltozási hiba : Az elasztomerek tartós terhelés alatt maradandóan deformálódnak, elveszítve a tömítőerőt
• Ózonrepedezés : A környezeti ózon támadja a gumi komponensek polimerláncait
• Hő okozta ridegedés : Az ismétlődő melegedési/hűlési ciklusok csökkentik az rugalmasságot és mikrotöréseket idéznek elő
• Kémiai duzzadás : Az olajokkal, oldószerekkel vagy tisztítószerekkel való érintkezés megváltoztatja a méreteket és rontja az illeszkedést

A szakmai adatok a szigetelőgáz (SF6) szivárgások 62%-át a tömítések hibájának tulajdonítják – és folyamatos 15%-os csökkenést mutatnak a átütési feszültségben minden 100 ppm-es nedvességnövekedésnél. Az öregedő tömítések proaktív cseréje ütemezett karbantartás során enyhíti ezt a domináns hibaforrást, fenntartva a szigetelés stabilitását és hosszú évtizedekig tartó megbízható működést támogat

GYIK

Milyen hatással vannak az alacsony hőmérsékletek az SF6 gázra?

Az alacsony hőmérséklet miatt az SF6 cseppfolyósodhat, ami jelentősen csökkenti sűrűségét és dielektromos szilárdságát, így rontva a szigetelés hatékonyságát.

Miért fontos az SF6 gáz sűrűségének figyelemmel kísérése megszakítóknál?

A monitorozás elengedhetetlen, mivel az SF6 gáz sűrűségének csökkenése szigetelési hibához vezethet. A valós idejű monitorozó rendszerek segítenek megelőzni ezeket a problémákat, ha korán észlelik a szivárgásokat.

Hogyan befolyásolja a nedvesség az SF6 szigetelőtulajdonságait?

A magas nedvességtartalom hidrogén-fluorid sav képződéséhez vezet, amely korróziót okoz a kapcsolók érintkezőin, és jelentősen csökkenti az átütési feszültséget.

Mik az SF6 szivárgásainak fő okai?

A legfontosabb okok közé tartozik a tömítések és tömítőgyűrűk idővel bekövetkező öregedése, a hőciklusok, a vegyi anyagok hatása, valamint a helytelen telepítés, amely a nedvesség bejutását eredményezi a légkörből.