ก๊าซ SF6 มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เสถียร คุณสมบัติของฉนวนที่ดีเยี่ยม และคุณสมบัติในการดับอาร์คที่ดีเยี่ยม และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง บทความนี้จะแนะนำวิธีทดสอบการตรวจจับทั่วไปของก๊าซ SF6
1. การตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซ SF6
สาเหตุหลักของการรั่วไหลของก๊าซคือรอยแตกหรือการปิดผนึกที่อ่อนแอที่พื้นผิวซีล รอยเชื่อม และข้อต่อท่อ สำหรับการตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซ SF6 ต้องใช้เครื่องตรวจจับการรั่วไหลโดยเฉพาะ
หากมีการรั่วไหลของก๊าซ SF6 จำนวนมาก ผู้ปฏิบัติงานไม่สามารถอยู่ภายในระยะ 10 เมตรจากจุดรั่วไหล หลังจากดำเนินการตามมาตรการเพื่อหยุดการรั่วไหลเท่านั้นที่สามารถเข้าสู่พื้นที่ได้ หากมีความผิดปกติภายในเครื่อง จะต้องมีผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของอาร์ค SF6 ในภาชนะ หลังจากแกะเปลือกออกแล้ว หากคุณอาจสัมผัสชิ้นส่วนที่ปนเปื้อนในระหว่างการทดสอบ คุณต้องใช้หน้ากากป้องกันแก๊สพิษและสวมชุดป้องกันการทำงาน
เพื่อความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานที่เข้ามาในห้องเบรกเกอร์ SF6 ห้องจะต้องมีการระบายอากาศ ตามข้อกำหนดความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศไม่ควรน้อยกว่า 18%
ในการตรวจหารอยรั่ว ให้ปฏิบัติตามคู่มือการใช้งานผลิตภัณฑ์อย่างเคร่งครัด โพรบเครื่องตรวจจับการรั่วไหลไม่ได้รับอนุญาตให้อยู่ใน SF6 ที่มีความเข้มข้นสูงเป็นเวลานาน แต่มักถูกละเลยในระหว่างการทำงาน เมื่อโพรบสัมผัสกับก๊าซ SF6 ที่มีความเข้มข้นสูง เข็มมาตรวัดจะเต็มสเกลทันทีและสัญญาณเตือนจะแรง ในกรณีนี้ ให้ปล่อยโพรบทันทีและวางไว้ในพื้นที่สะอาด จากนั้นตรวจสอบรอยรั่วหลังจากที่มือกลับสู่สภาวะปกติ
2. การตรวจจับปริมาณน้ำ SF6
เบรกเกอร์วงจรมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความบริสุทธิ์และปริมาณน้ำของ SF6 ในกรณีของ flashover ภายใน จะเกิดผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของ SF6 ที่หลากหลาย และความชื้นในบรรยากาศจะทะลุเข้าไปในอุปกรณ์ที่หุ้มฉนวนด้วยแก๊สในระหว่างการทำงานปกติ ที่ความดันอากาศที่สูงขึ้น ความชื้นที่มากเกินไปจะส่งผลกระทบร้ายแรงต่อแรงดันไฟฟ้าวาบไฟตามผิวของชิ้นส่วนฉนวนที่เป็นของแข็งในอุปกรณ์ที่หุ้มฉนวนด้วยแก๊ส และอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุวาบไฟตามผิวภายในได้ สิ่งเจือปนบางชนิด เช่น HF, SO2 เป็นต้น มีฤทธิ์กัดกร่อนต่อส่วนประกอบต่างๆ ในอุปกรณ์ที่หุ้มฉนวนก๊าซ ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของตะกรันบางชนิดก็เป็นพิษเช่นกัน เมื่อรั่วไหลจะก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและส่งผลกระทบต่อสุขภาพของคนงาน ความชื้นที่มากเกินไปจะลดความแข็งแรงของฉนวนของอุปกรณ์ฉนวนแก๊ส ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าก๊าซ SF6 ที่ชาร์จในอุปกรณ์ไฟฟ้ามีคุณสมบัติครบถ้วน ในระหว่างการชาร์จ ให้ป้องกันแก๊สไม่ให้เข้าไปในห้องแก๊สอย่างเคร่งครัด
กฎระเบียบที่เกี่ยวข้อง' ของประเทศของฉันกำหนดว่าก๊าซ SF6 ใหม่ที่ใช้สำหรับเบรกเกอร์วงจรต้องมีความชื้น ≤8ppm ปริมาณความชื้นของก๊าซ SF6 ในเบรกเกอร์วงจรระหว่างการทำงาน และความชื้นของก๊าซที่วัดได้หลังการทดสอบลักษณะทางกลไม่ควรเกิน 150 ppm
1. วิธีคุณภาพ
ในวิธีการวัดนี้ ปริมาตรที่วัดได้ของก๊าซ SF6 จะถูกส่งต่อไปยังหลอดทดสอบแบบสมดุลที่มีแมกนีเซียมที่เป็นกรดสูง (หรือฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์) เป็นสารดูดความชื้น และได้รับปริมาณความชื้นในก๊าซจากการเพิ่มมวลของการทดสอบ หลอด. วิธีนี้เป็นวิธีสัมบูรณ์ ซึ่งมักเรียกว่าวิธีอนุญาโตตุลาการ ซึ่งใช้ในการตรวจสอบและสอบเทียบความถูกต้องดั้งเดิมของเครื่องมือวัดความชื้นอื่นๆ การควบคุมสภาพแวดล้อมการทดสอบ การวัดปริมาตรก๊าซ และการชั่งน้ำหนักของระบบดูดซับล้วนมีความสำคัญอย่างยิ่ง
2. อิเล็กโทรไลซิส
วิธีการอิเล็กโทรลิซิสใช้อิเล็กโทรดคู่หนึ่ง (แพลตตินัมหรือโรเดียม) ที่เคลือบด้วยกรดฟอสฟอริกเพื่อสร้างเซลล์อิเล็กโทรไลต์ และใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงคงที่ระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง ความชื้นของก๊าซที่วัดได้จะถูกดูดซับโดยสารดูดความชื้น (P2O5) และลดลงด้วยไฟฟ้าภายใต้การกระทำของกระแสไฟฟ้า ปล่อยออกซิเจนและไฮโดรเจน เมื่อการดูดกลืนและอิเล็กโทรไลซิสถึงสมดุล สามารถใช้ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสอิเล็กโทรลิซิสกับความชื้นเพื่อให้ได้ปริมาณความชื้นของก๊าซ วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปและใช้ได้จริง เครื่องมือวัดสามารถอ่านเศษส่วนมวลของปริมาณน้ำขนาดเล็กได้โดยตรง การดำเนินการนั้นเรียบง่ายและเสถียร และเหมาะสำหรับการวิเคราะห์ออนไลน์อย่างต่อเนื่อง วิธีการอิเล็กโทรลิซิสมีปัจจัยรบกวนน้อย อัตราและความแม่นยำในการทำซ้ำของข้อมูลสูง และใช้งานง่ายเมื่อวัดปริมาณน้ำของก๊าซ SF6 มันแสดงให้เห็นความเหนือกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัดปริมาณน้ำต่ำ อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องที่ใหญ่ที่สุดของวิธีการอิเล็กโทรลิซิสคือประสิทธิภาพอิเล็กโทรลิซิสของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ลดลงตามเวลาใช้งานที่เพิ่มขึ้น ภายใต้สถานการณ์ปกติ หากประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลซิสต่ำกว่า 85% ควรหยุดเซลล์อิเล็กโทรไลต์
3. วิธีจุดน้ำค้าง (วิธีกระจกเย็น)
วิธีนี้เป็นการวัดการควบแน่นและความชื้นของความชื้นในแก๊ส ก๊าซที่วัดได้จะไหลผ่านกระจกโลหะในถังที่ปิดสนิท และความชื้นของกระจกจะถูกตรวจสอบด้วยตนเองหรือด้วยความช่วยเหลือของโฟโตเซลล์เพื่อรักษาการควบแน่นของความชื้นให้คงที่ เมื่ออุณหภูมิของระบบทดสอบต่ำกว่าอุณหภูมิอิ่มตัว (จุดน้ำค้าง) ของไอน้ำในก๊าซที่ทดสอบเล็กน้อย ไอน้ำจะควบแน่น อุณหภูมิกระจกที่วัดโดยเทอร์โมคัปเปิลคือจุดน้ำค้าง จากสูตรการแปลงหรือตารางเปรียบเทียบจุดน้ำค้างและความชื้นในก๊าซ สามารถรับความชื้นในก๊าซได้ เครื่องมือที่ใช้ในวิธีจุดน้ำค้างมีความซับซ้อนมากขึ้น ต้องใช้ไนโตรเจนเหลวเป็นสารทำความเย็น และมีราคาแพงและเทอะทะ ความแม่นยำในการวัดมีความสัมพันธ์ที่ดีกับคุณภาพของตัวเครื่องมือ ซึ่งไม่สะดวกสำหรับการใช้งานในสถานที่
สาม การตรวจจับความบริสุทธิ์ของก๊าซ
การควบคุมความบริสุทธิ์ของแก๊สของอุปกรณ์ไฟฟ้า SF6 ในการทำงานมีความสำคัญมาก ระดับความบริสุทธิ์ของก๊าซมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการดับอาร์ค ความแข็งแรงของฉนวน และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้า
ก๊าซ SF6 เป็นก๊าซที่ไม่ใช้งานอย่างมาก พันธะโควาเลนต์ฟลูออรีน-กำมะถันที่แข็งแกร่งและอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงขององค์ประกอบฟลูออรีนทำให้ก๊าซ SF6 มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและมีคุณสมบัติในการดับอาร์ค โดยทั่วไปก๊าซ SF6 นั้นแตกยาก อุณหภูมิการแตกร้าวนั้นสูงกว่า 2000K พลังงานการสลายตัวที่ต้องการโดยพลาสมา S- และ F+ สูงถึง 22.4ev และ SF6 สามารถสลายตัวได้ภายใน (10-5-10-4) วินาทีหลังจากการสลายตัว การลดสารประกอบอย่างรวดเร็วภายในระยะเวลาหนึ่ง เฉพาะเมื่อมี H2O, O2 และสารอินทรีย์ต่างๆ หรือโมเลกุลไอโลหะต่างๆ แยกออกโดยการเผาไหม้ในก๊าซ SF6 ในปริมาณหนึ่งเท่านั้น จะทำให้เกิด SF6 ที่ไม่สามารถกู้คืนได้ (องค์ประกอบมีความซับซ้อนมาก) หรือไม่ . วิธีการตรวจหาความบริสุทธิ์ของก๊าซ SF6 ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การวิเคราะห์แบบรวมแก๊สโครมาโตกราฟีและแก๊สโครมาโตกราฟี-แมสสเปกโตรเมทรี (GC-MS)
1. วิธีแก๊สโครมาโตกราฟี
หลักการพื้นฐานของการวิเคราะห์แก๊สโครมาโตกราฟีคือการใช้ความแตกต่างในความสามารถในการดูดซับและการคายดูดซับของโมเลกุลของสารต่างๆ ในตัวอย่างกับสารที่เป็นของแข็งบางชนิด (เรียกว่า เฟสคงที่ในเทคโนโลยีโครมาโตกราฟี) เมื่อตัวอย่างก๊าซอยู่ในสารก๊าซเฉื่อยบางชนิด ( เมื่อผ่านเฟสคงที่ภายใต้เทปพาหะที่เรียกว่า โมบายเฟส หรือ แก๊สพาหะ ในเทคโนโลยีโครมาโตกราฟี แต่ละองค์ประกอบจะปล่อยเฟสนิ่งที่ความเร็วและเวลาต่างกัน เทคโนโลยีโครมาโตกราฟี) ใช้วิธีการแปลงสัญญาณที่แตกต่างกันเพื่อตรวจจับแยกกันและบันทึกลงใน chromatogram ตามความแตกต่างของเวลาการเก็บรักษาแต่ละองค์ประกอบสามารถยืนยันในเชิงคุณภาพและความสูงและพื้นที่สูงสุดของแต่ละองค์ประกอบสามารถวิเคราะห์เชิงปริมาณตาม สเปกตรัม
2. การวิเคราะห์แบบรวม Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)
การวิเคราะห์โครมาโตกราฟี-แมสสเปกโตรเมทรีคือการแยกตัวอย่างก๊าซโดยใช้โครมาโตแกรม จากนั้นระบุด้วยแมสสเปกโตรเมทรี ซึ่งช่วยเพิ่มความไวของการวิเคราะห์และการตรวจจับได้อย่างมาก หลักการพื้นฐานของแมสสเปกโตรเมตรีคือการแตกตัวเป็นไอออนของสารเพื่อวิเคราะห์ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งเพื่อสร้างไอออนที่หลากหลายด้วยองค์ประกอบเฉพาะ จากนั้นดึงออกมาและโฟกัสไปที่ลำไอออน หลังจากเร่งความเร็วแล้ว มันจะผ่านสนามไฟฟ้าหรือ (และ) สนามแม่เหล็ก อัตราส่วนการชาร์จ (M/e) ต่างกัน และจะตรวจพบแยกกัน จากนั้นเปรียบเทียบกับสเปกตรัมมาตรฐานหรือวิเคราะห์สเปกตรัมตามลักษณะขององค์ประกอบไอออนเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์เชิงคุณภาพหรือเชิงปริมาณ แมสสเปกโตรเมทรีมีข้อดีของความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ ความไวสูง และอเนกประสงค์
การใช้การวิเคราะห์แก๊สโครมาโตกราฟี-แมสสเปกโตรเมตรีสามารถตรวจจับ SOF2, SOF4, CF4 และผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของก๊าซที่ผิดปกติอื่นๆ ได้ประมาณ 1ppm ได้ เช่น COS, Si(CH3)2F2