ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭЛЕГАЗА В АППАРАТАХ, ВЫПУЩЕННЫХ ДО ВВЕДЕНИЯ УСТАНОВЛЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

Определенное количество единиц элегазового оборудования было выпущено до введения в действие РД 16-066—83 и соответственно без тех конструкторских и технологических мер, которые определяют под­держание показателей качества элегаза на заданном уровне. Определе­ние состояния такого оборудования и соответствия параметров качества элегаза в нем нормативам качества особенно важно.

Для аппаратов внутренней установки основными отличиями могут быть использование более влажных изоляционных материалов и превы­шение лимита на уплотнения. Использование влажной изоляции непо­средственно отразится на результате анализа влажности, а нарушение лимита на уплотнения должно быть учтено в уравнении использованием конкретных данных по уплотнению. По аналогии с уравнением (4.33)

. (4.38)

Для аппаратов наружной установки, кроме нарушения лимита на уплотнения и неконтролируемой влажности изоляционных материалов, возможно размещение в аппаратах недостаточного количества цеолита или полное его отсутствие. В этом случае может идти речь о допусти­мой минимальной среднесуточной температуре t_м, при которой можно вести безопасную эксплуатацию оборудования без принятия каких-либо мер по осушке из условия поддержания двадцатиградусного интервала между этой температурой и температурой конденсации влаги.

Для аппарата наружной установки без адсорбента влажность элега­за зависит от колебания среднесуточной температуры. Поэтому в мо­мент измерения

Q = A_измV + 10(A_изм /)(g_к).

В момент, когда будет реализовываться нормативное условие при искомой температуре t_м,

Q = V + 10(/)(g_к).












Следовательно,

A_измV + 10(A_изм /)(g_к) + 25,4N(s/x) =

= V + 10(/)(g_к). (4.39)

Отсюда итерацией находят значение допустимой минимальной сред­несуточной температуры t_м (из по гигрометрической таблице).

Пример 4.20. Аппарат наружной установки, предназначенный для эксплуатации в те­чение 10 лет, объемом 150 л содержит 25 кг компаунда КЭ-3, давление 0,3 МПа (абс), на­ходится в эксплуатации 2 года, имеет три уплотнения резиной НО-68 (диаметром 300 мм), размер канавки под уплотнение 58 мм (размеры, до которых будет деформировано сече­ние резинового кольца, рис. 4.4). Измеренная влажность: точка росы –20 °С. Среднесуточ­ная температура 17 °С. Определить допустимую минимальную среднесуточную температуру.

Рассчитываем (s/x) = 3(ж30ж0,5 /0,8) = 176,7 см²/см.

Коэффициент влагопроницаемости для НО-68 (см. табл. 4.4) 1,3ж10–⁴ см³жсм / /(см²жМПажс). Лимит на уплотнения не соблюден, так как 1,3ж10–⁴ж176,7 > > 10–¹ж0,15/10. Определяем температуру конденсации и абсолютную влаж­ность элегаза в аппарате по измеренному значению точки росы (см. табл. 4.6): при –20 °С  A = 0,763 г/м³, при 0,3 МПа  A_изм = 0,763ж3 = 2,289 г/м³, темпера­тура конденсации – 8 °С.

Рассчитываем (g_к) (см. табл. 4.3): (g_к) = 25ж0,35 = 8,75.

Решаем уравнение (4.39):

2,289ж0,15 + 10(2,289/14,33)ж8,75 + (10 – 2)1,3ж10–⁴ж176,7ж25,4 =

= ж0,15 + 10(/)ж8,75,









+ 583,33(/) = 126,586.









Равенство выполняется при t_м = +10,6 °С ( = 9,4 г/м³). Это означает, что до среднесуточной температуры, равной 11 °С, аппарат будет сохранять способ­ность выдерживать резкое охлаждение на 20 °С без конденсации влаги. Эксплуатация такого аппарата может осуществляться до текущей температуры – 9 °С без конденсации и потребует ежесезонных измерений влажности для про­верки состояния.

Пример 4.21. Соединительный узел между аппаратами объемом 150 л содержит 70 кг компаунда КЭ-3 (два раза по пол-изолятора), давление 0,3 МПа (абс), имеет уплотнитель­ный узел с двумя последовательными резиновыми (НО-68) кольцами на диаметре 650 и 670 мм, размер канавки под уплотнение 58 мм (размеры, до которых будет деформирова­но сечение резинового кольца, рис. 4.4). После двух лет эксплуатации из десяти предписан­ных измерена точка росы элегаза: –20 °С. Среднесуточная температура равна 17 °С. Опре­делить допустимую минимальную среднесуточную температуру.

Рассчитываем (s/x) = [(65 + 67) /2]ж0,5 /(2ж0,8) = 64,8 см²/см. (Принимаем среднюю длину уплотнения и удваиваем диффузионный путь).

= 1,3ж10–⁴ см³жсм /(см²жМПажс).

при 17 °С равна 14,33 г/м³.

A_изм = 2,289 г/м³(см. предыдущий пример).

(g_к) = 70ж0,35 = 24,5 (табл. 4.3).

Решаем уравнение (4.39):

2,289ж0,15 + 10(2,289 /14,33)ж24,5 + 8ж1,3ж10–⁴ж64,8ж25,4 =

= ж0,15 + 10(/)ж24,5.









+ 1633,33(/) = 274,601.









= 4,34 г/м³,t_м = – 0,5 °С.

Обратим внимание, что двойное уплотнение вдвое снижает диффу­зионную характеристику уплотнения (s/x).

Из сравнения этих двух примеров, видно, что решающее значение в решении имеют члены, описывающие влагосодержание твердой изо­ляции: соединительный узел находится в лучших условиях, благодаря большей на единицу объема массе компаунда, который выполняет роль адсорбента, прослеживающего за сглаженным ходом среднесуточной температуры.

Для аппарата наружной установки с адсорбентом количество воды в аппарате в момент измерения влажности равно

Q = A_измV + 10(A/)(g_к) + qa_NaX,

где a_NaX рассчитывается при A_изм и текущей температуре. Неизвестное значение относительной влажности элегаза A/ при среднесуточной температуре, равновесное влажности изоляционных материалов, для некоторого упрощения и без заметной ошибки может быть заменено на A_изм/A_t (измеренным значением при текущей температуре)

Q = A_измV + 10(A_изм/A_t)(g_к) + qa_NaX,

где a_NaX расчитывается при A_изм и текущей температуре, не слишком от­личающейся от среднесуточной t_ср. Количество диффузионной воды — 25,4N(s/x). Абсолютная влажность при допустимой минимальной среднесуточной температуре t_м в аппарате должна соответствовать абсо­

лютной влажности при насыщении (p/p_s = 1*) при температуре на 20 °С ниже (t_м – 20). Учитывая уравнение адсорбции цеолита для p/p_s = 1 [уравнение (4.16)], уравнение материального баланса запишется

A_измV +10(A_изм/A_t)(g_к) + qa_NaX + 25,4N(s/x) = V +

+ 10(/)(g_к) + q0,81еxp[–1,35ж10–⁵(t_м + 253)²], (4.40)

где a_NaX рассчитывается при A_изм и текущей температуре.

Уравнение решается итерацией до согласования значений , и предельной адсорбционной емкости цеолита по воде при t_м – 20 (в виде 0,81еxp[–1,35ж10–⁵(t_м + 253)²]). Значение допустимой минималь­ной среднесуточной температуры t_м находят из по гигрометрической таблице.

Пример 4.22. Соединительный узел (см. предыдущий пример) оснащен патроном для предотвращения конденсации. Масса цеолита в патроне 80 г. Температура окружающей среды 18 °С. Остальные условия те же. Определить допустимую минимальную среднесуточ­ную температуру.

Адсорбционная емкость цеолита при A_изм = 2,289 г/м³ и 18 °С a_NaX = 0,174 г/г; A_t при 18 °С равна 15,26 г/м³.

Решаем уравнение (4.40):

2,289ж0,15 + 10(2,289/15,26)ж24,5 + 80ж0,174 + 25,4ж8ж1,3ж10–⁴ж64,8 =

= ж0,15 + 10(/)ж24,5 + 80ж0,81еxp[–1,35ж10–⁵ж(t_м + 253)²],









t_м = –53 °С.

Введение патрона с адсорбентом в соединительный узел позволяет отнести его в разряд неконтролируемых: при всех условиях норматив будет соблюден. Однако заметим, что для достижения такого результа­та потребовалось количество адсорбента намного больше того, которое потребовалось бы для соединительного узла, изготовленного с соблюде­

нием требований РД 16-066—83 (пункт 4 технических требований в п. 4.6).

Анализ соответствия влажности элегаза нормативу влажности для выключателей, выпущенных до введения РД 16-066—83, приводит к весьма громоздким выражениям. Учитывая, что до введения РД в вы­ключатель закладывалось значительно большее количество адсорбента, ожидать нарушения норматива влажности не приходится. Нарушение лимита на уплотнения выразится только в повышенном темпе увеличе­ния концентрации кислорода, что в качестве последствия может привес­ти к несколько большему разложению элегаза при коммутации.

Уравнения для определения соответствия влажности элегаза норма­тиву влажности приобретают особое значение в связи с разработкой системы автоматического контроля элегазового оборудования.

4.10. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОДГОТОВКИ ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
К ЭКСПЛУАТАЦИИ

Заполнение аппаратов элегазом на заводе-изготовителе про­изводится с целью подготовки их к испытаниям. В процессе подготовки осуществляют ряд измерений. Среди них — измерение натекания под вакуумом, измерение объема газового пространства для нового типа оборудования, выполняемое на промежуточной стадии заполнения азо­том, и измерение утечки элегаза. После испытаний элегаз частично уда­ляется и в таком состоянии с небольшим избыточным давлением обору­дование транспортируется, если не требует разукрупнения, на место эксплуатации. После установки на месте производится дозаполнение элегазом до номинальной плотности, вакуумирование и промывка азо­том стыковочных элементов, повторное вакуумирование и заполнение их элегазом. Пуску в эксплуатацию предшествуют только комплекс ана­лизов в соответствии с планом мероприятий и испытания на месте экс­плуатации (п. 4.7).

ВАКУУМИРОВАНИЕ ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Вакуумирование элегазового оборудования производится с целью удаления из него воздуха и влаги, и является процедурой, завершающей технологический цикл сборки единого газового объема. Откачка возду­ха осуществляется масляным ротационным насосом. Достижение хоро­шего разряжения может оказаться затруднительным. При понижении давления начинает испаряться со стенок адсорбированная вода, которая заполняет камеру разряжения масляного насоса, в результате чего он начинает работать вхолостую. С этим явлением легко бороться, если на­

сос снабжен устройством для продувки или если эту продувку прово­дить искусственно. И хотя удаление влаги из аппарата всегда целесооб­разно, стремиться к достижению глубокого вакуума не обязательно. Бы­ло показано (см. табл. 4.8), что последующая промывка азотом обеспе­чит хорошее удаление воздуха, даже если вакуум будет на уровне 5 гПа. Постараемся решить вопрос об эффективности этой меры в плане уда­ления адсорбированной влаги. Примем исходную влажность воздуха равной 10 г/м³ — примерно 40 % относительной влажности при 22 °С. Даже если предположить, что адсорбированная на стенках вода при первом вакуумировании до остаточного давления 5 гПа будет оставать­ся на стенках, то в результате вакуумирования в газовом пространстве аппарата будет создана влажность, равная

10ж5/1000 = 0,05 г/м³.

Последующее заполнение азотом с точкой росы – 55 °С (0,015 г/м³) до давления 0,1 МПа (абс) увеличит влажность в объеме до

0,05 + 0,015ж1 = 0,065 г/м³.

Повторное вакуумирование до 5 гПа обеспечит

0,065ж5/1000 = 0,00033 г/м³,

т.е. равновесное парциальное давление воды упадет в 30 тыс. раз. Это означает, что удаление влаги со стенок должно протекать эффективно и особенно если азот при заполнении подогревать, предотвращая его ох­лаждение за счет дросселирования, что создаст благоприятные условия к быстрому достижению состояния равновесия.

Если глубокая откачка воздуха вызывает большие трудности, то ее можно прекратить при достижении остаточного давления в пределах 5— 10 гПа, скомпенсировав это нарушение избыточным давлением азота.

Глубина вакуума в подготавливаемом для работы объеме электротехниче­ского аппарата является и технологическим фактором производства. Рассмот­рим этот вопрос на уже приведенном примере: вакуумирование до 5 гПа с по­следующим заполнением азотом до атмосферного давления и повторным ва­куумированием до 5 гПа обеспечивает снижение парциального давления воды в 30 тыс. раз (без учета изотерм и динамики сорбции—десорбции и без учета осо­бенности работы ротационного масляного насоса — с позиций чистой стати­ки!). Эквивалентом этого было бы прямое вакуумирование до 0,033 гПа. Рас­смотрим временной фактор. Теоретически, изменение давления в объеме во вре­мени подчиняется экспоненциальному закону

p = p₀ exp(–Ft/V)илиt = V/F ln(p₀/p),

где p₀ и р — начальное и текущее значение давления; F — производительность насоса; V — объем аппарата; t – время.

Выберем для примера: производительность насоса 40 м³/ч (666,7 л/мин), объем аппарата 2,5 м³. При вакуумировании аппарата от атмосферного давления (1000 гПа) до 0,033 гПа потребуется

t = 2500/666,7 ln(1000/0,03) = 39 мин.

При вакуумировании до 5 гПа — 20 мин, т.е. время двойного вакуумирова­ния до 5 гПа равно времени простого вакуумирования до 0,03 гПа (свойство экспоненты!). Так что остается сравнивать только времена заполнения аппарата азотом и реальное время вакуумирования аппаратов до достижения заданного вакуума. Первое лежит в пределах 10 минут, а второе — растягивается на часы. При этом и средства контроля меняются: в первом случае необходимо регист­рировать диапазон 1—5 мм рт. ст., а во втором — уже сотые доли.

ИЗМЕРЕНИЕ ГАЗОПЛОТНОСТИ НАТЕКАНИЕМ

Перед тем, как наполнить элегазовое оборудование азотом, необхо­димо провести измерение газоплотности натеканием в вакуум как этап определения газоплотности оборудования в целях обеспечения регла­ментированной утечки элегаза. Это измерение является грубым, не тре­бует каких-либо приспособлений, кроме тех же средств измерения ва­куума, которые используются при откачке. Сохранение вакуума в сис­теме за промежуток времени в 15 минут свидетельствует, что грубых нарушений газоплотности нет. Следует иметь в виду, что некоторое из­менение вакуума может происходить в герметичной системе из-за пере­распределения адсорбированной на поверхности влаги. Поскольку этот процесс имеет предел, то в случае, если первое определение показало натекание выше нормы (0,4 гПа за 1 час), его следует повторить при удалении азота.

ЗАПОЛНЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ АЗОТОМ

Эта операция выполняется от баллонной рампы со стандартными со­рокалитровыми баллонами и обеспечивает значительное сокращение времени подготовки аппарата к заполнению и увеличение эффективно­сти удаления примесей. Давление, до которого необходимо произво­дить наполнение, зависит от глубины вакуума и номинальной плотно­сти элегаза. Используя уравнение (4.1а) и исходя из условия, что загряз­нение аппарата воздухом не должно превышать 1,2—1,3 ppm-масс. (т.е. вчетверо больше чем, из расчета по кислороду — 0,3 ppm-масс. по табл. 4.8), получаем

= 1000()²/, (4.41)

где _— давление азота при промывке аппарата для обеспечения аде­кватности процедуры; — остаточное давление, достигнутое при удалении воздуха (гПа, мбар); — номинальная плотность элегаза,

кг/м³, при условии, что вакуум при откачке азота будет не хуже достиг­нутого при откачке воздуха.

Таким образом определяется давление азота в гПа (1 бар = 0,1МПа = = 1000 гПа), необходимое при заполнении для обеспечения эквивалент­ности подготовки аппарата. Так, если был достигнут вакуум 10 гПа и предполагается заполнить аппарат до плотности 20 кг/м³ элегазом, то давление заполнения азота должно быть равным

= 1000ж10²/20 = 5000 гПа (или 5 бар).

Естественно, что достижение лучшего вакуума будет способствовать снижению расхода азота. Если достигается вакуум менее 5 гПа (3,7 мм рт. ст.), то заполнение азотом выполняется до давления, немного превы­шающего атмосферное.

Удаление азота выкуумированием следует выполнять более тщатель­но и до меньшего остаточного давления (для чего уже созданы необходи­мые условия), чтобы остающийся азот не увеличивал балласта в элегазе.

Обобщающая рекомендация может выглядеть так: откачать воздух до 5—10 гПа, заполнить азотом оборудование до атмосферного давле­ния и откачать азот до 5 гПа.

жүктеу/скачать 0.85 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: