گاز SF6 دارای خواص فیزیکی و شیمیایی پایدار، خواص عایق بندی عالی و خواص خاموش کننده قوس عالی است، و به طور گسترده ای در تجهیزات الکتریکی با ولتاژ بالا استفاده می شود. در این مقاله روش های آزمایش تشخیص معمولی گاز SF6 معرفی شده است.
1. تشخیص نشت گاز SF6
علت اصلی نشت گاز ترک ها یا آب بندی ضعیف در سطح آب بندی، قالب ها و مفاصل لوله ای است. برای تشخیص نشت گاز SF6 باید از یک آشکارساز نشت اختصاصی استفاده شود.
اگر مقدار زیادی نشت گاز SF6 وجود داشته باشد، اپراتور نمی تواند در فاصله ۱۰ متر از نقطه نشت باقی بماند. تنها پس از اقداماتی برای متوقف کردن نشت می توان منطقه را وارد کرد. اگر در داخل دستگاه خرابی وجود داشته باشد، باید محصولات تجزیه قوس SF6 در ظرف وجود داشته باشد. پس از باز کردن پوسته برای برداشتن آن، اگر ممکن است در حین آزمایش قطعات آلوده را لمس کنید، باید از ماسک گاز استفاده کنید و لباس های کاری محافظ بپوشید.
برای اطمینان از ایمنی کارگرانی که وارد اتاق مدارشکن SF6 می شوند، باید اتاق تهویه شود. با توجه به الزامات، غلظت اکسیژن در هوا نباید کمتر از ۱۸٪ باشد.
در تشخیص نشت، به شدت کتابچه راهنمای آموزش محصول را دنبال کنید. کاوشگرهای آشکارساز نشت اجازه ندارند برای مدت طولانی در SF6 با غلظت بالا بمانند، اما اغلب در طول کار نادیده گرفته می شوند. هنگامی که کاوشگر گاز SF6 با غلظت بالا را لمس می کند، سوزن سنج بلافاصله در مقیاس کامل است و زنگ خطر قوی است. در این حالت بلافاصله کاوشگر را ترک کنید و در یک منطقه تمیز قرار داده و سپس پس از بازگشت دست ها به حالت عادی، نشت را بررسی کنید.
2. SF6 تشخیص محتوای آب
مدارشکن ها الزامات سختگیرانه ای بر خلوص و محتوای آب SF6 دارند. در مورد فلاشوور داخلی، انواع محصولات تجزیه SF6 تولید خواهد شد، و رطوبت موجود در جو نیز در طول عملیات عادی به داخل تجهیزات عایق گاز نفوذ خواهد کرد. در فشارهای بالاتر هوا، رطوبت بیش از حد تأثیر جدی بر ولتاژ فلاشور سطحی قطعات عایق جامد در تجهیزات عایق گاز دارد، و حتی ممکن است باعث تصادفات فلاشور داخلی شود. برخی از impurities فعال، مانند HF، SO2، و غیره، اثر خورنده بر اجزای مختلف در تجهیزات عایق گاز. برخی از محصولات تجزیه مقیاس نیز سمی هستند. پس از نشت، محیط زیست را آلوده خواهند کرد و بر سلامت کارگران تأثیر خواهند گذارد. رطوبت بیش از حد باعث کاهش استحکام عایق تجهیزات عایق گاز خواهد شد. بنابراین، لازم است تا اطمینان حاصل شود که گاز SF6 شارژ شده به تجهیزات الکتریکی واجد شرایط است. در طول عملیات شارژ، به شدت از ورود گاز به محفظه گاز جلوگیری کنید.
مقررات مربوط به کشور من است که گاز SF6 جدید مورد استفاده برای مدار شکن باید محتوای رطوبت از ≤8ppm داشته باشد. رطوبت گاز SF6 در مدارشکن در طول عمل، و رطوبت گاز اندازه گیری شده پس از آزمون مشخصه مکانیکی نباید از 150 ppm تجاوز کند.
1. روش کیفیت
در این روش اندازه گیری، حجم اندازه گیری شده گاز SF6 به یک لوله آزمایش متعادل با منیزیم اسید بالا وزنی (یا پنت اکسید فسفر) به عنوان یک نمک زدایی منتقل می شود، و میزان رطوبت در گاز از افزایش جرم لوله آزمایش به دست می آید. این روش روش مطلق است که اغلب روش داوری نامیده می شود، برای تأیید و کالیبره کردن دقت اصلی دیگر ابزارهای اندازه گیری رطوبت استفاده می شود. کنترل محیط آزمایش، اندازه گیری حجم گاز، و وزن سیستم جذب همگی بسیار مهم هستند.
2. الکترولیز
روش الکترولیز از یک جفت الکترود (پلاتین یا رودیوم) که با اسید فسفریک پوشش داده شده اند برای تشکیل یک سلول الکترولیتی استفاده می کند و یک ولتاژ DC ثابت بین دو الکترود اعمال می شود. رطوبت گاز اندازه گیری شده توسط عامل هیگروسکوپی (P2O5) جذب می شود، و به صورت الکترولیتی تحت عمل جریان الکتریکی، آزاد کردن اکسیژن و هیدروژن کاهش می یابد. هنگامی که جذب و الکترولیز به تعادل می رسند، می توان از رابطه جریان الکترولیز و محتوای رطوبت برای به دست آوردن رطوبت گاز استفاده کرد. این روش یک روش رایج و عملی است. ابزار اندازه گیری می تواند به طور مستقیم کسر جرمی محتوای میکرو آب را بخواند. عملیات ساده و پایدار است، و برای تجزیه و تحلیل آنلاین مداوم مناسب است. روش الکترولیز دارای عوامل تداخل کمی، سرعت تکرار و دقت بالای داده ها و بهره برداری ساده در هنگام اندازه گیری محتوای آب گاز SF6 است. برتری خود را به ویژه در هنگام اندازه گیری محتوای کم آب نشان می دهد. با این حال، بزرگترین کاستی روش الکترولیز این است که کارایی الکترولیز سلول الکترولیتی با افزایش زمان استفاده کاهش می یابد. در شرایط عادی، اگر بازده الکترولیز کمتر از ۸۵٪ باشد، سلول الکترولیتی باید متوقف شود.
3. روش نقطه ای (روش آینه سرد)
این روش اندازه گیری تراکم و رطوبت رطوبت در گاز است. گاز اندازه گیری شده از یک آینه فلزی در یک مخزن مهر و موم شده عبور می کند، و رطوبت آینه به صورت دستی یا به کمک فتوسل ها برای حفظ یک میانز رطوبت پایدار نظارت می شود. هنگامی که دمای سیستم آزمایش کمی پایین تر از دمای اشباع (نقطه دو) بخار آب در گاز تحت آزمایش باشد، بخار آب متراکم خواهد شد. دمای آینه اندازه گیری شده توسط ترموکوپل نقطه dew است. از فرمول تبدیل یا جدول مقایسه نقطه دو و رطوبت گاز می توان میزان رطوبت در گاز را به دست آورد. ابزار مورد استفاده در روش نقطه دوی پیچیده تر است، نیاز به نیتروژن مایع به عنوان مبرید، و گران قیمت و حجیم است. دقت اندازه گیری رابطه زیادی با کیفیت خود ابزار دارد که برای استفاده در محل مناسب نیست.
سه، تشخیص خلوص گاز
کنترل خلوص گاز تجهیزات الکتریکی SF6 در حال بهره برداری بسیار مهم است. سطح خلوص گاز تاثیر زیادی بر عملکرد خاموش کننده قوس، قدرت عایق و عمر تجهیزات الکتریکی دارد.
گاز SF6 یک گاز بسیار غیر فعال است. پیوند قوی کووالین فلورین-گوگرد و الکترونگاتیوی بالای عنصر فلوئور باعث می شود گاز SF6 خواص عایق الکتریکی عالی و خواص خاموش کننده قوس داشته باشد. به طور کلی ترک خوردن گاز SF6 دشوار است. دمای ترک خوردگی آن بالاتر از ۲۰۰۰K است. انرژی تجزیه مورد نیاز پلاسمای S- و F+ به اندازه 22.4ev است، و SF6 را می توان در (10-5-10-4) ثانیه پس از تجزیه تجزیه. کاهش سریع ترکیب در عرض زمان، تنها زمانی که مقدار مشخصی از H2O، O2 و مواد آلی مختلف و یا مولکول های بخار فلزی تقسیم شده توسط سوزاندن در گاز SF6 وجود دارد، آیا آن را تولید انواع مختلف SF6 غیر قابل جبران (ترکیب آن بسیار پیچیده است) محصولات ترک خورده است. روش های تشخیص خلوص گاز SF6 معمولاً شامل کروماتوگرافی گاز و کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی (GC-MS) تجزیه و تحلیل ترکیبی است.
1. روش کروماتوگرافی گاز
اصل اساسی تجزیه و تحلیل کروماتوگراف گاز استفاده از تفاوت در جذب و ظرفیت جذب مولکول های مواد مختلف در نمونه به یک ماده جامد خاص (به نام فاز ثابت در فناوری کروماتوگرافی) است. هنگامی که نمونه گاز در یک ماده گاز بی اثر خاص باشد ( هنگام عبور فاز ثابت در زیر یک نوار حامل به نام فاز متحرک یا گاز حامل در فناوری کروماتوگرافی، هر جزء در آن فاز ثابت را در سرعت ها و زمان های مختلف (به نام زمان نگهداری در فناوری کروماتوگرافی) ترک خواهد کرد. از روش های مختلف تبدیل سیگنال برای تشخیص آنها به طور جداگانه و ثبت آنها بر روی کروماتوگرام استفاده کنید. با توجه به تفاوت زمان نگهداری، هر جزء را می توان از نظر کیفی تأیید کرد، و ارتفاع اوج و مساحت هر جزء را می توان با توجه به طیف به طور کمی تجزیه و تحلیل کرد.
2. کروماتوگرافی گاز طیف سنجی جرمی (GC-MS) تجزیه و تحلیل ترکیبی
تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی-طیف سنجی جرمی، جدا کردن نمونه گاز توسط کروماتوگرام و سپس شناسایی آن توسط طیف سنجی جرمی است که حساسیت تجزیه و تحلیل و تشخیص را تا حد زیادی بهبود می بخشد. اصل اساسی طیف سنجی جرمی این است که ماده را به صورت خاصی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد تا انواعی ازیون ها را با ترکیب خاصی تشکیل دهد، و سپس آن ها را بیرون بکشد و آن ها را به یک پرتوییون متمرکز کند. پس از شتاب گرفتن از یک میدان الکتریکی یا (و) یک میدان مغناطیسی عبور می کند. نسبت بار (M/e) متفاوت است، و آنها به طور جداگانه تشخیص داده می شوند. سپس با مقایسه با طیف استاندارد و یا تجزیه و تحلیل طیف با توجه به ویژگی های ترکیب ion، به منظور دستیابی به هدف از تجزیه و تحلیل کیفی یا کمی. طیف سنجی جرمی دارای مزایای دقت، قابلیت اطمینان، حساسیت بالا، و چند منظوره است.
با استفاده از تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی می تواند حدود 1ppm SOF2، SOF4، CF4 و دیگر محصولات تجزیه گاز غیرمعمول مانند COS، Si(CH3)2F2 را تشخیص دهد.