تشير الكثافة إلى كتلة مادة معينة في ظروف محددة لكل وحدة حجم. يُحفظ غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) في قاطع الدائرة الكهربائية SF6 داخل حاوية محكمة الإغلاق. عند الضغط المقنن ودرجة حرارة 20 درجة مئوية، يتمتع هذا الغاز بقيمة كثافة محددة. ضمن نطاق جميع ظروف التشغيل المسموح بها لقاطع الدائرة، وعلى الرغم من تغير ضغط غاز SF6 بتغير درجة الحرارة، تظل قيمة كثافته ثابتة. ويعود ذلك إلى أن أداء العزل وإخماد القوس الكهربائي لقاطع الدائرة الكهربائية SF6 يعتمد بشكل كبير على نقاء وكثافة غاز SF6. لذا، يُعدّ الكشف عن نقاء غاز SF6 ومراقبة كثافته أمرًا بالغ الأهمية.

يُرمز للكثافة بالرمز ρ، ووحدتها هي كجم/م³ أو جم/لتر. وفقًا لتعريف الكثافة، ينبغي أن تكون القيمة الموضحة في جدول كثافة غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) هي وحدة الكثافة. مع ذلك، فإن القيم الموضحة في جداول الكثافة المُنتجة والمستخدمة حاليًا محليًا ودوليًا مُستمدة من وحدة الضغط: ميجا باسكال (MPa).

وفقًا لمعادلة حالة الغاز المثالي pv=nRT، يتضح أن الضغط p يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه. عند تغير درجة حرارة الغاز في معدات SF6، تتغير أيضًا القيم التي يشير إليها مقياس الضغط، ولا تعكس بدقة حالة المعدات.

إذا تم استخدام مقياس ضغط عادي لـ مراقبة تسربات غاز SF6سيكون من الصعب التمييز بين ما إذا كان ذلك بسبب تسرب حقيقي أو تغير في درجة حرارة البيئة مما يؤدي إلى تغير في ضغط غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6). ولتحقيق غرض مراقبة الكثافة بشكل متكرر، تنص المعايير الوطنية على ضرورة تزويد قواطع الدائرة الكهربائية الخاصة بغاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) بمقاييس ضغط أو مقاييس كثافة غاز SF6 و مرحلات الكثافةتُستخدم مقاييس الضغط أو مقاييس كثافة غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) للمراقبة، بينما تُستخدم مرحلات الكثافة للتحكم والحماية. جهاز معايرة مرحلات SF6 هو جهاز مُصمم خصيصًا لاختبار جميع أنواع مرحلات SF6. وتتمثل وظيفته الرئيسية في قياس قيم ضغط التشغيل لملامسات مرحلات SF6، وتحويل قيم ضغط غاز SF6 ودرجة حرارته المُخزنة في الجهاز لحظة التشغيل إلى قيم ضغط قياسية مُقابلة لدرجة حرارة 20 درجة مئوية.

مبدأ هيكل مرحل SF6

يتكون مرحل SF6 (الجدول) بشكل أساسي من أنابيب معدنية زنبركية منحنية، وآليات تروس، ومؤشرات، وأشرطة معدنية مزدوجة، وما إلى ذلك. واستنادًا إلى مبدأ هيكل مقياس ضغط الأنبوب الزنبركي، تمت إضافة شريط معدني مزدوج يتمدد وينكمش وفقًا لتغيرات درجة الحرارة المحيطة كجهاز تعويض حراري. وهذا يؤدي إلى تمدد وانكماش الأنبوب الزنبركي والشريط المعدني المزدوج بزيادات متساوية ومتعاكسة مع تغيرات درجة الحرارة، وبالتالي لا تتغير قراءة الكثافة (الضغط) مع تغيرات درجة الحرارة المحيطة.

مبدأ تعويض درجة الحرارة في هيكل مرحل SF6 هو كما يلي:

مرحل SF6

إن مرحل SF6 هو في الواقع مرحل ضغط مزود بتعويض حراري، حيث يستخدم قيمة الضغط المقابلة عند 20 درجة مئوية لتمثيل قيمة الكثافة. عند تغير درجة الحرارة، يتغير أنبوب بوردون المرن والشريط المعدني في آن واحد، وبالتالي يبقى مؤشر العرض ثابتًا.

في ظل حجم ثابت، يمكن تعويض أي تغيير في الضغط ناتج فقط عن تغير درجة الحرارة من خلال تغييرات مماثلة في أنبوب بوردون والشريط المعدني، لذلك لن يتسبب ذلك في انحراف المؤشر، مما يضمن دقة مؤشر الضغط.

ستُحوَّل استجابة مُكوِّن الضغط لأي تغيير في الضغط ناتج عن تغيرات غير ناتجة عن تغيرات في درجة الحرارة إلى حركة مؤشر مرحل كثافة الغاز، وستنعكس هذه الحركة على القرص، حيث يمكنه اكتشاف قيم الضغط التي تتجاوز الحد الأدنى أو الأقصى المسموح به في النظام. تُظهر الصورة أدناه حالة تسرب.

اللوائح ذات الصلة بصيانة المعدات الكهربائية التي تعمل بغاز سادس فلوريد الكبريت (SF6)

المتطلبات العامة للمعدات الكهربائية المحتوية على سداسي فلوريد الكبريت

وفقًا للمعيار DL/T728-2013 "الإرشادات الفنية لطلب مفاتيح كهربائية معدنية مغلقة معزولة بالغاز" و"لوائح تشغيل قواطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد العالي" الصادرة عن وزارة الطاقة الأصلية وغيرها من المعايير، فإن المتطلبات العامة للمعدات الكهربائية التي تعمل بسادس فلوريد الكبريت (والتي تشير بشكل أساسي إلى قواطع الدائرة الكهربائية SF6 وأنظمة العزل الغازي GIS) هي:

ينبغي تركيب أجهزة قياس الكثافة أو مقاييس كثافة الغاز لمراقبة التغيرات في ضغط غاز SF6.

يمكن أن تكون أجهزة مراقبة الكثافة إما مقاييس كثافة أو مرحلات كثافة. في حال اختيار مرحل الكثافة، يجب تركيب مقياس كثافة الغاز أيضاً.

قم بفحص وتسجيل ضغط ودرجة حرارة غاز SF6 يوميًا.

النسخة الجديدة من التدابير المضادة الثمانية عشر لشبكة الدولة فيما يتعلق بمتطلبات هيكل مرحل SF6: يجب تركيب مرحل الكثافة في مكان يكون فيه عند نفس درجة حرارة بيئة التشغيل مثل غرفة الغاز المراقبة.

إذا كانت درجة حرارة بيئة التشغيل مختلفة، فقد يتسبب ذلك في عدم اتساق درجة الحرارة في تعويض أنبوب بوردون والقضيب المعدني، مما يؤدي إلى عدم دقة عددية.