SF₆ Dolu GIS ve GIL Ekipmanında Nem İçeriği Nasıl Hesaplanır?

SF₆ Çiy Noktası, ppmv, Basınç, Sıcaklık ve Su Buharı İçeriğini Anlama

Gaz yalıtımlı şalt cihazlarında (GIS) ve gaz yalıtımlı iletim hatlarında (GIL), kükürt heksaflorür (SF₆), yalıtım ve ark söndürme ortamı olarak yaygın şekilde kullanılır. Güvenilir yalıtım performansı, ekipmanın hizmet ömrü ve güvenli çalışma için uygun gaz kalitesinin korunması şarttır.

Farklı SF₆ gaz kalitesi parametreleri arasında,nem içeriği izlenmesi gereken en önemli faktörlerden biridir.

Aşırı nem, gazın dielektrik performansını azaltabilir ve belirli koşullar altında aşındırıcı veya ayrışmaya bağlı yan ürünlerin oluşumuna katkıda bulunabilir. Bu nedenle GIS ve GIL üreticileri, devreye alma mühendisleri ve bakım ekipleri rutin olarak SF₆ çiğlenme noktası veya nem konsantrasyonunu ölçer.

Ancak sıklıkla önemli bir soru ortaya çıkıyor:

Bir SF₆ analizörü belirli bir nem konsantrasyonunu rapor ederse, GIS veya GIL bölmesinde gerçekte ne kadar su bulunur?

Cevap, aralarındaki ilişkinin anlaşılmasını gerektirir.çiğ noktası, ppmv, gaz basıncı, sıcaklık ve gaz hacmi.

1. SF₆ Nem İçeriği Ne Demektir?

Bir SF₆ gaz analizörü nemi rapor ettiğinde sonuç, cihaza ve uygulamaya bağlı olarak farklı birimlerle ifade edilebilir.

Ortak birimler şunları içerir:

• Çiy noktası (°C)
• Nem konsantrasyonu (ppmv)
• Nem konsantrasyonu (mg/m³)

Bu parametreler SF₆ gaz fazında mevcut olan su buharı miktarını tanımlar.

Örneğin şöyle bir okuma:

100 ppmv H₂O

su buharının, tanımlanan ölçüm koşulları altında gaz karışımının hacimce milyonda yaklaşık 100 parçasını kapladığı anlamına gelir.

öyleOlumsuzzorunlu olarak tüm GIS bölmesinin yalnızca hesaplanan gaz fazındaki suya eşit sabit miktarda su içerdiği anlamına gelir.

Bu ayrım önemlidir çünkü nem aynı zamanda yalıtım malzemeleri, contalar ve iç yüzeyler tarafından da emilebilir veya adsorbe edilebilir.

2. Çiy Noktası ve ppmv

Çiy noktası ve ppmv nemi farklı şekillerde tanımlar.

Çiy Noktası

çiğ noktasıbelirli bir basınç koşulu altında su buharının yoğunlaşmaya başladığı sıcaklıktır.

Daha düşük bir çiğlenme noktası genellikle daha düşük bir nem seviyesini gösterir.

Örneğin, -40°C çiğlenme noktasına sahip SF₆, -20°C çiğlenme noktasına sahip SF₆'den önemli ölçüde daha kurudur.

ppmv

ppmv (hacimce milyonda parça)Gazdaki su buharının bağıl konsantrasyonunu doğrudan ifade eder.

Ancak çiğ noktası ve ppmv, birbirinin yerine kullanılabilen sabit değerler olarak değerlendirilmemelidir.

Çiy noktası ile nem konsantrasyonu arasındaki ilişki aşağıdaki faktörlere bağlıdır:Gaz karışımının basıncı, sıcaklığı ve termodinamik özellikleri.

Bu nedenle çiğ noktası ölçümünü nem konsantrasyonuna dönüştürürken ölçüm koşulları açıkça tanımlanmalıdır.

3. Su Buharı Miktarı Nasıl Hesaplanır?

Nem konsantrasyonu zaten ppmv cinsinden mevcutsa, bir GIS veya GIL bölmesindeki yaklaşık su buharı miktarı ideal gaz denklemi kullanılarak hesaplanabilir.

Toplam gaz miktarı:

n = PV / RT

Neresi:

• N= toplam gaz miktarı, mol
• P= mutlak basınç, Pa
• V= gaz hacmi, m³
• R= evrensel gaz sabiti, 8,314 J/(mol·K)
• T= mutlak sıcaklık, K

Nem konsantrasyonu iseC ppmvyaklaşık su buharı miktarı:

n(H₂O) = n * C / 1.000.000

Karşılık gelen su kütlesi:

m(H₂O) = n(H₂O) * 18,015 g/mol

Bu, gaz fazında bulunan su buharının bir tahminini sağlar.

4. Örnek: 1 m³ GIS Bölmesi

Basitleştirilmiş bir örnek düşünün.

Bir GIS bölmesinde şunlar bulunur:

• Gaz hacmi:1 m³
• SF₆ mutlak basınç:0,6 MPa
• Gaz sıcaklığı:20°C
• Nem konsantrasyonu:100 ppmv

İlk önce sıcaklığı dönüştürün:

T = 20 + 273,15 = 293,15 K

Kullanarak:

n = PV / RT

yaklaşık olarak şunu elde ederiz:

n ≈ 246 mol

Bu nedenle su buharı miktarı yaklaşık olarak:

246 * 100 / 1.000.000 = 0,0246 mol

Suyun moleküler kütlesini kullanarak:

m ≈ 0,0246 * 18,015 ≈ 0,44 g

Bu nedenle, bu özel koşullar altında gaz fazı yaklaşık olarak şunları içerir:

0,44 g su buharı

Bu örnek önemli bir noktayı göstermektedir: gaz hacmi ve basıncı önemli olduğunda nispeten küçük bir nem konsantrasyonu bile ölçülebilir bir su miktarına karşılık gelebilir.

5. Basınç ve Sıcaklık Neden Önemlidir?

Yukarıdaki hesaplama evrensel olarak her GIS veya GIL sistemine uygulanamaz.

Aynı gaz hacmi ve nem konsantrasyonu için mutlak basıncın arttırılması, bölmede bulunan toplam gaz miktarını arttırır ve dolayısıyla karşılık gelen su buharı miktarını da arttırır.

Sıcaklık ayrıca gaz özellikleri, buhar basıncı ve çiğlenme noktası arasındaki ilişkiyi de etkiler.

Bu nedenle uygun bir nem değerlendirmesinin en azından aşağıdakileri kaydetmesi gerekir:

• Gaz basıncı
• Gaz sıcaklığı
• Toplam su miktarı tahmin edilirken gaz hacmi
• Nem konsantrasyonu veya çiğlenme noktası
• Ölçüm koşulları

Pratik SF₆ testinde analizörün ölçüm yöntemi ve numune alma koşulları da dikkate alınmalıdır.

6. Hesaplanan Değer CBS İçerisindeki Suyun Tamamını mı İfade Ediyor?

HAYIR.

SF₆ nem ölçümlerini yorumlarken belki de en önemli nokta budur.

Hesaplanan değer, bir tahmini temsil eder.Gaz fazında bulunan su buharı.

Bir GIS veya GIL sistemi aşağıdakilerle ilişkili nem de içerebilir:

• Katı yalıtım malzemeleri
• İç metal yüzeyler
• Sızdırmazlık malzemeleri
• Adsorbe edilmiş yüzey nemi
• Üretim veya kurulum sırasında oluşan artık nem

Bu malzemeler yavaş yavaş nemi SF₆ gazına salabilir.

Sonuç olarak nem değerleri, devreye alma, gaz dolumu, tahliye veya kurutma işlemlerinden sonra değişebilir.

Örneğin, bir GIS başlangıçta kuruduktan sonra nispeten düşük bir nem okuması gösterebilir, ancak daha sonra kalan nem iç malzemelerden SF₆ gazına geçtikçe değer daha sonra artabilir.

Bu nedenle nem testi tek seferlik bir hesaplama değildir.Trend izleme ve uygun devreye alma prosedürleri de aynı derecede önemlidir.

7. Uygulamada SF₆ Nemi Nasıl Ölçülüyor?

Sahada mühendisler normalde aşağıdaki gibi parametreleri ölçmek için bir SF₆ gaz analizörü kullanır:

• SF₆ saflığı
• Çiy noktası / nem
• SO₂
• Analizör konfigürasyonuna bağlı olarak diğer ayrışma ürünleri

Rutin GIS ve GIL devreye alma ve bakımı için taşınabilir analizörler, mühendislerin gaz yükünün tamamını çıkarmadan doğrudan ekipmandan ölçüm almasına olanak tanır.

Çok işlevli bir analizör özellikle yararlı olabilir çünkü gaz kalitesi nadiren yalnızca nem tarafından belirlenir.

Örneğin, KSTONE'unKS30-3 SF₆ Gaz AnalizörüSF₆ saflığı, çiğlenme noktası ve SO₂ gibi ölçümleri tek bir cihazda birleştirerek rutin SF₆ gaz kalitesi testleri için tasarlanmıştır.

Farklı gaz kalitesi parametreleri gerektiren uygulamalar için,KS30 modüler SF₆ gaz analiz cihazı serisimüşterinin test gereksinimlerine göre yapılandırılabilir.

8. Nem Ölçümünden Gaz Kalitesi Yönetimine

Nem kontrolü daha geniş bir SF₆ gaz yönetimi stratejisinin parçası olarak düşünülmelidir.

Tipik bir GIS/GIL gaz kalitesi iş akışı şunları içerebilir:

Gaz dolumu → devreye alma ölçümü → periyodik muayene → gaz geri kazanımı → gaz kalitesi testi → arıtma veya saflaştırma → yeniden kullanım

Bu işlemler sırasında doğru nem ölçümü, mühendislerin SF₆ gazının sürekli kullanıma uygun olup olmadığını veya daha fazla işlem gerektirip gerektirmediğini belirlemesine yardımcı olur.

Nem analizi, SF₆ geri kazanımı ve gaz işleme ekipmanıyla birleştirildiğinde, daha sistematik gaz yönetiminin desteklenmesine ve gereksiz SF₆ kayıplarının azaltılmasına da yardımcı olabilir.

Çözüm

SF₆ ile doldurulmuş GIS ve GIL ekipmanında nemin hesaplanması, bir analizörden bir sayının okunmasından daha fazlasını gerektirir.

Çiy noktası, ppmv, basınç, sıcaklık ve gaz hacmi yakından ilişkilidirve her parametre gazın durumu hakkında farklı bilgiler sağlar.

Nem konsantrasyonu ppmv cinsinden biliniyorsa, gaz fazındaki su buharı miktarını tahmin etmek için ideal gaz denklemi kullanılabilir. Ancak hesaplanan bu değer, GIS veya GIL sisteminin tamamında bulunan toplam nem miktarıyla karıştırılmamalıdır.

Güvenilir SF₆ gaz yönetimi için doğru ölçüm, tutarlı numune alma koşulları ve sonuçların uygun şekilde yorumlanması esastır.

KSTONE, GIS, GIL ve diğer SF₆ yalıtımlı elektrikli ekipmanlar için SF₆ gaz analizörleri ve gaz işleme ekipmanı sağlayarak mühendisleri destekler.SF₆ gaz kalitesi testi, geri kazanımı, arıtımı ve yeniden kullanımı.