Képesítés villamos berendezésekben alkalmazott SF 6 tartalmú gáz használatára és kezelésére

Átírás

1 Képesítés villamos berendezésekben alkalmazott SF 6 tartalmú gáz használatára és kezelésére Tanfolyami jegyzet Minden jog fenntartva! 5. javított kiadás: szeptember

2 Tartalomjegyzék Bevezetés 3 1. Az SF 6 gáz alkalmazása: Környezetvédelmi és jogszabály alapismeretek Az éghajlatváltozás veszélye Az 517/2014/EU és a 2015/2066 rendeletek Magyar jogszabályok 7 2. Az SF 6 minőségi jellemzői a szabványok alapján A kereskedelmi forgalmazású ipari minőségű SF 6 gáz tisztasága Az SF 6 gázban keletkező másodlagos szennyező anyagok eredete 8 3. Az SF 6 kén-hexafluorid gáz fizikai és kémiai jellemzői, környezeti hatásai Az SF 6 fizikai, kémiai jellemzői Az SF 6 villamos tulajdonságai Stabilitás és reakciókészség Az SF 6 környezeti hatásai Az SF 6 gáz szennyeződési lehetőségei, bomlástermékei és környezetre gyakorolt hatásuk Az SF 6 emberi szervezetre gyakorolt hatása Az SF 6 tárolása és szállítása Tárolás Szállítás Az SF 6 minőségének ellenőrzése Az SF 6 gáz minőségének vizsgálati lehetőségei Helyszíni vizsgálatok Laboratóriumi vizsgálatok A berendezés életciklusához kötött SF 6 gáz minőség ellenőrzés Szállítás, létesítés, üzembe-helyezés Üzemeltetés során állapot ismereti célból elvégzendő mérések Karbantartás alkalmával elvégzendő vizsgálatok Üzemzavar elhárítás alkalmával elvégzendő vizsgálatok A gyakorlatban használatos mérőeszközök Helyszíni, gyors bomlástermék vizsgálat Laboratóriumi vizsgálatok Az SF 6 használata villamos berendezésekben (szigetelés, ívoltás) SF 6 gáz villamos alkalmazás szempontjából lényeges jellemzői SF 6 gáz alkalmazása villamos szigetelésre A villamos ív és oltása Az SF 6 tartalmú gázkeverékek alkalmazása ívoltásra SF 6 gázt tartalmazó villamos berendezések szerkezete SF 6 gázrekeszek SF 6 ívoltás-mentes berendezéselemek 29 1

3 Egy és háromfázisú áramvezető összekötések Átvezető szigetelők Kábelek Áramváltók Feszültségváltók Túlfeszültség-korlátozók Transzformátorok SF 6 gázos ívoltású készülékek Készülékek kis teljesítményű ívekkel Készülékek nagy teljesítményű ívekkel SF 6 berendezések Középfeszültségű tokozott berendezések Nagyfeszültségű tokozott berendezések Nagyfeszültségű készülékkombinációk SF 6 és SF 6 gáz keverékek visszanyerése SF 6 visszanyerésére szolgáló berendezés kezelése SF 6 gázutántöltő és vákuumozó berendezés ismertetése DILO B120R22 típusú gáztöltő, ürítő és nyomástároló szervizkocsi ismertetője Mobil szervizkocsi Az SF 6 újrafelhasználása és a különböző újrafelhasználási kategóriák Gáztér szivárgások javítása Gázszivárgás mérési módszerek: A gáztér tömítés javítására alkalmazott módszerek: A gáztér megbontása nélkül: Gáztér megbontással történő javítás: Munkavégzés nyitott SF 6 kamrával Általános követelmények Munkafolyamat Gázterek megnyitása Munkavégzési sorrend és védőfelszerelések leírása Főbb veszélyforrások: Általános előírások: A munkavégzéshez szükséges anyagok: A munkavégzéshez szükséges eszközök: A megszakító illetve rendellenes működés (zárlat) miatt meghibásodott gáztér és/vagy készülék megbontása előtt elvégzendő tevékenységek A megszakító illetve meghibásodott, sérült gáztér megbontása alkalmával betartandó előírások: A munkavégzés után (szétszerelés, karbantartás, javítás) elvégzendő tevékenységek: SF 6.melléktermékek közömbösítése Az SF 6 nyomon követése, valamint a nyilvántartási kötelezettségekre vonatkozó nemzeti és közösségi jogszabályok, illetve nemzetközi megállapodások Vizsgakérdések A szövegben alkalmazott képletek, rövidítések magyarázata 67 Felhasznált irodalom: 68 2

4 Bevezetés A kén-hexafluorid (SF 6 ) gázt több mint 50 éve használják különféle ipari célokra, többek között közép és nagyfeszültségű villamos berendezések szigetelésére, megszakítókban ívoltó közegként. Sokáig a gyártók és üzemeltetők kizárólag a berendezések műszaki színvonala, üzemzavar mentessége, valamint az SF 6 gáz viszonylagos drágasága miatt törekedtek a gáz szivárgások lehető legkisebb mértékére. A kapcsolóberendezések gyártó által szavatolt adatai között előkelő helyet foglal el az éves szinten garantált gázveszteség. A környezetvédelem, illetve a kapcsolódó tudományok fejlődésével egyre inkább a figyelem előterébe kerültek a mesterségesen előállított gázok, illetve azok hatása a környezetre. A hűtőgépiparból már jelentős részben száműzték a fluorozott szénhidrogéneket és a kénhexafluoridról is kiderültek kedvezőtlen hatások (lásd 1. fejezet). Az Európai Unió (EK) hatalomgyakorló és irányító szervei (Európai Parlament és Tanács, illetve Bizottság) rendeleteket alkottak egyes fluortartalmú üvegházhatású gázokról. Hazánk az EU tagja és kötelessége alkalmazni a közösségi jogszabályokat. A villamos szakterületre külön rendelet született, amely egyes fluortartalmú üvegházhatású gázok elektromos kapcsolóberendezésekből való visszanyerését végző szakemberek képesítésére határoz meg minimum követelményeket. (A Bizottság (EU) 2015/2066 Végrehajtási Rendelete) július 4. után az előző bekezdésben meghatározott tevékenységet csak képesítéssel rendelkező személy végezhet. Kiadványunk a 2015/2066 végrehajtási rendeletben meghatározott követelményeknek megfelelő összetételű ismeretanyagot tartalmaz, amelynek elsajátításával a szakmai alapképzettséggel és gyakorlattal rendelkezők sikeres képesítő vizsgát tehetnek. A kiadott képesítés érvényes bármely EU tagállamban. A képzések és a vizsgák lebonyolítása, valamint a képesítések kiadása a 14/2015. (II.10.) Korm. rendelet (a továbbiakban: Korm. rendelet) a 4. (4) bekezdés b) pontja értelmében Nemzeti Klímavédelmi Hatóságot feladata. Az ismeretanyag készítői szűkebb szakterületükön elismert szakemberek az elérhető legfrissebb források, valamint szabványok felhasználásával készítették el a fejezeteket. A szakmai tartalom helyenként túlmutat a képesítéshez szükséges ismereteken, ezért a jegyzet végén a fejezetekhez kapcsolt vizsgakérdéseket állítottunk össze. A fejezetek tartalma megegyezik a vizsgakövetelményekkel, sorrendjük azonban oktatástechnikai és logikai okokból eltérő. A jegyzet hasznos a gázszigetelésű kapcsolóberendezéseket létesítő, karbantartó szakmunkásokon kívül az őket irányítók számára is, de azok az üzemeltetők is használhatják, akik az üzemeltetési gyakorlatban SF 6 gáz-utántöltéssel foglalkoznak. A jegyzet alapján elsajátított ismeretanyagból megszerzett képesítés 5 évig érvényes. 3

5 1. Az SF 6 gáz alkalmazása: Környezetvédelmi és jogszabály alapismeretek A kén-hexafluorid szintetikus gáz, amely 1947 óta kapható kereskedelmi forgalomban. Színtelen, szagtalan, nem gyúlékony, kémiailag stabil vegyület erős elektronegativitással. Az elektromos elosztó rendszereknél a legjobb megszakító-képességű és szigetelő tulajdonságú anyagnak bizonyult. E kedvező tulajdonságai mellett a levegőbe kerülve azonban káros a környezetünkre, mert globális felmelegedési potenciálja (GWP) a fluortartalmú üvegházhatású gázok közül a legnagyobb: A globális felmelegedési potenciál az üvegházhatású gázok éghajlat melegedést okozó, szén-dioxidhoz viszonyított potenciálja. A globális felmelegedési potenciált úgy kell kiszámítani, hogy egy gáz egy kilogrammjának 100 év időszakra vonatkozó felmelegedési potenciálját viszonyítani kell 1 kg CO 2 ugyanezen potenciáljához Az éghajlatváltozás veszélye A Föld légköre bonyolult hidro-termodinamikai rendszer. Szoros kölcsönhatásban áll a Föld felszínével, amelynek mintegy kétharmadát víz alkotja, a többi szilárd illetve hó borította. A levegő a Föld légkörét alkotó gázelegy, amelynek viszonylag állandó összetevői a nitrogén (78,084%), az oxigén (20,946%) és az argon (0,934%). Változó összetevői például a vízgőz (0-4%), a szén-dioxid (0,038%) és a metán (0,0002%), s gáz halmazállapotú nyomanyag még szép számmal található benne. Az üvegházhatás a légkör alsó rétegének felmelegedése annak következtében, hogy a napsugárzás relatíve rövid hullámhosszú része jelentősebb elnyelődés nélkül hatol át a légkörön és csak a Föld felszínén nyelődik el. Ugyanakkor a hosszúhullámú kisugárzást lényegesen nagyobb mértékben nyeli el a légkör. A kisugárzás elnyelésében jelentős szerepet játszanak az üvegházhatású gázok (ÜHG). Ezek közé tartozik a vízgőz, a CO 2, a CH 4, a N 2 O, az ózon, amelyek mind természetes, mind antropogén úton kerülhetnek a légkörbe, valamint számos halogénezett szénhidrogén, mint például az ózonkárosító anyagok (CFC, HCFC, HBFC, CCl 4, metil-bromid stb.), a kénhexafluorid, a PFC-k és a HFC-k. Az éghajlatváltozás fokozatos, hosszú időn át tartó, egyirányú eltolódás az éghajlat statisztikai jellemzőiben, amelynek mértéke a korábbi állapothoz való viszonylag gyors visszatérést már nem teszi lehetővé. Ismerünk tényeket, amelyek kétségessé teszik, hogy valódi éghajlatváltozás zajlik-e mostanában. Ugyanakkor léteznek olyan tények is, amelyek az egyirányú eltolódást látszanak alátámasztani. Ilyen a légkör szén-dioxid koncentrációjának monoton emelkedése az ipari forradalom óta és a globális felszínhőmérséklet tartós emelkedése az utolsó három évtizedben. Az időjárási szélsőségek, anomáliák gyakoriságának a növekedése is azt sejteti, hogy valami zavar került a rendszerbe. Ma már az éghajlatkutatók zöme megegyezik abban, hogy megkezdődött a globális felmelegedés korszaka. Akik esetleg még nincsenek teljesen meggyőződve róla, azok is a jobb félni, mint megijedni bölcsesség alapján belátják, hogy az üvegházhatású gázok légköri emisszióját célszerű csökkenteni. 4

6 Az üvegházhatás 1.1. ábra Az üvegházhatás. Az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése nemzetközi összefogással lehetséges. Ezt a célt szolgálja az ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezménye (1992) Kiotói Jegyzőkönyve (a továbbiakban: Jegyzőkönyv) (1997). Ebben az Európai Közösség azt vállalta, hogy a Jegyzőkönyv A. mellékletében felsorolt üvegházhatású gázok összesített, antropogén kibocsátását a 2008-tól 2012-ig tartó időszakban 8%-kal csökkentik az évi szinthez képest. Magyarország vállalása ettől egy kissé eltér, az évek átlagát kell 6%-kal csökkenteni. Lényeges politikai vállalást tettek az Európai Unió tagországai, amikor eldöntötték: az EU önkéntes és egyoldalú vállalás alapján 2020-ig 20 százalékkal csökkenti szén-dioxid kibocsátását valamennyi országának átlagában. Az EU szándékozik továbbá a megújuló energiaforrások arányát is 12%-ról 20%-ra emelni 2020-ig Az 517/2014/EU és a 2015/2066 végrehajtási rendeletek A fluortartalmú üvegházhatású gázokról és a 842/2006/EK rendelet hatályon kívül helyezéséről szóló az Európai Parlament és a Tanács 517/2014/EU Rendelete (a továbbiakban: 517/2014/EU Rendelet) azt kívánja elérni, hogy megfelelő tárolási és megelőzési intézkedésekkel ösztönözze a fluortartalmú üvegházhatású gázok (F-gázok) légköri kibocsátásának csökkentését. Hangsúlyt fektet a berendezések szivárgásvizsgálatára, a berendezésekben tárolt F-gázok visszanyerésére, valamint kiváltásukra olyan területeken, ahol megfelelő, a környezetre kevésbé ártalmas helyettesítő már létezik. Az évente 1 metrikus tonna vagy 100 tonna CO 2 -egyenérték mennyiségű F-gáznál többet importáló vagy exportáló gazdálkodó szervezeteknek erről jelentést kell küldeniük a Bizottságnak. Címkével kell ellátni az 517/2014/EU rendelet 12. cikk. (1) bekezdésében meghatározott termékeket és berendezésekete többek között az SF 6 gázt tartalmazó új kapcsolószerkezeteket. Az 517/2014/EU európai parlamenti és tanácsi rendelet alapján a fluortartalmú üvegházhatású gázokat tartalmazó elektromos kapcsolóberendezések telepítését, szervizelését, karbantartását, javítását vagy használaton kívül helyezését vagy a fluortartalmú üvegházhatású gázok helyhez kötött elektromos kapcsolóberendezésekből való visszanyerését végző természetes személyek képesítésére vonatkozó minimumkövetelmények és kölcsönös 5

7 elismerési feltételek meghatározásáról szóló a Bizottság 2015/2066 végrehajtási rendelete (a továbbiakban: 2015/2066 végrehajtási rendelet) szerint a címkének január 1-jéig az alábbi információt kell tartalmaznia: - a Kiotói Jegyzőkönyv hatálya alá tartozó fluortartalmú üvegházhatású gázt tartalmaz - az F-gáz kémiai nevét és mennyiségét kilogrammban - hermetikusan zárt, amennyiben ilyen a berendezés január 1-jét követően a címkéknek az alábbi információt kell tartalmaznia: - tájékoztatás arról, hogy a termék vagy berendezés fluortartalmú üvegházhatású gázokat tartalmaz, illetve ilyen gázokkal működik; - az adott fluortartalmú üvegházhatású gázok elfogadott ipari megnevezése, vagy ilyen megnevezés hiányában kémiai neve; január 1-jétől a termékben vagy berendezésben lévő fluortartalmú üvegházhatású gázok tömegben és CO2-egyenértékben kifejezett mennyisége, illetve az a fluortartalmú üvegházhatású gáz mennyiség, amelyre a berendezést tervezték, valamint e gázok globális felmelegedési potenciálja. A címke elhelyezése: Az 517/2014/EU rendelet 12. cikk (4) bekezdése értelmében a címkének a címkének jól olvashatónak és eltávolíthatatlannak kell lennie, a) a fluortartalmú üvegházhatású gázok töltésére vagy visszanyerésére létesített csatlakozók mellett; vagy b) a termék, illetve berendezés azon részén kell elhelyezni, amely a fluortartalmú üvegházhatású gázokat tartalmazza. A címkét azon tagállam hivatalos nyelvein kell feltüntetni, amelyben a terméket vagy berendezést forgalomba hozzák 1.2. ábra Példa egy angol nyelvű, 514 kg SF 6 -ot tartalmazó berendezés címkéjére (2017. január 1-jéig) Az 517/2014/EU rendelet fő célja az elektromos kapcsolóberendezések szektorában az, hogy megakadályozza a rendszerekből az SF 6 gáz szökését telepítés, karbantartás, lefejtés, tisztítás, ártalmatlanítás során. Ennek érdekében minimumkövetelményeket kell bevezetni a fluortartalmú oltógázokat kezelő szakemberek részére. Ezt és a 27 európai uniós tagállamban kiadott képesítések kölcsönös elismerésének feltételeit a 2015/2066 bizottsági végrehajtási rendelet szabályozza. 6

8 Az 517/2014/EU rendelet értelmében elektromos kapcsolóberendezés minden olyan kapcsolókészülék, illetve annak vezérlő-, mérő-, védő- és szabályozóberendezéssel ellátott szerelvénye, a hozzá tartozó csatlakozókkal, tartozékokkal, készülékházzal és tartószerkezetekkel együtt, amely villamos energia termelésére, átvitelére, elosztására és átalakítására szolgál Magyar jogszabályok A Korm. rendelet 4. mellékletében meghatározott E-I. személyképesítési kategória által meghatározott tevékenység az elektromos kapcsolóberendezések telepítésére, szivárgásvizsgálatra, szervizelésére, karbantartására, javítására, használaton kívül helyezésére vagy a fluortartalmú üvegházhatású gázok helyhez kötött elektromos kapcsolóberendezésekből való visszanyerésére jogosít. 2. Az SF 6 minőségi jellemzői a szabványok alapján A villamos berendezésekben alkalmazott, ipari minőségű kén-hexafluorid (SF 6 ) jellemzőit az MSZ EN szabvány tárgyalja. Az SF 6 normál szobahőmérsékleten és nyomáson gáz halmazállapotú, a sűrűsége ötször nagyobb, mint a levegőé. Színtelen, szagtalan és konténerekben, mint folyékony gáz szállítható. Bár nem toxikus, mégsem tárolható megfelelő szellőztetés nélkül. Mivel sűrűbb a levegőnél, alacsonyan fekvő területeken, árkokban magasabb koncentrációban megrekedhet, ami közvetve fulladást okozhat (kiszorítja a levegőt). A villamos energia szolgáltatásban kiváló szigetelő- és ívoltó tulajdonságait hasznosítják (lásd 6. és 7. fejezetek). Korábban felhasználták olyan nem villamos területeken is, mint pl. kohászatban, repüléstechnikában, ablakszigetelésnél és lábbeli gyártásban is. Meg kell jegyezni, hogy a nem villamos célú alkalmazások erősen visszaszorultak tudatos technológiaváltás révén, mióta az SF 6 gáz erős üvegház hatása nyilvánosságra került. Az EUban hatályos jogszabályok szerint az SF 6 gáz villamos berendezésekben használható, valamint magnézium ötvözetek gyártásában, de ott megszorító feltételekkel A SF 6 inert és hőstabil gáz normál hőmérsékleten. Kb. 180 celsius fok - összeférhető azokkal a fémekkel, amelyeket a villamos berendezésekben vannak. Magasabb hőmérsékleten is lehet üzemeltetni a berendezést, de ebben az esetben az SF 6 elbomlik A kereskedelmi forgalmazású ipari minőségű SF 6 gáz tisztasága Minden kereskedelmi forgalomban kapható SF 6 gáz tartalmaz csekély mennyiségű szennyeződést. Ezek a szennyeződések ronthatják az SF 6 gáz alkalmazhatóságát pl. a villamos szilárdságot. Az ipari minőségű SF 6 gázban található főbb szennyező anyagokat és azoknak még megengedhető mértékét a 2.1. táblázat tartalmazza. (IEC old. 1 táblázat egyszerűsítve) Tartalom Előírás Levegő 2 g/kg (1%) Szén-tetrafluorid (CF 4 ) Víz (H 2 O) Ásványolaj mg/kg 25 mg/kg 10 mg/kg

9 Teljes savszám hidrogénfluoridban (HF) kifejezve 1 mg/kg 2.1. Táblázat: Megengedhető szennyeződések az ipari minőségű SF 6 gázban Az SF 6 gázban keletkező másodlagos szennyező anyagok eredete Az SF 6 gáz kezelése, tárolása és a berendezések működtetése során további szennyező anyagok kerülhetnek a gázba. (2.2. táblázat)(iec old. 1. táblázat kivonatosan) előfordulása Üzemelés és gázkezelés során Villamos szigetelésben Kapcsoló berendezésekben Belső ívelés során Szennyeződés eredete Szivárgás, tökéletlen ürítés Részleges kisülés (korona, szikra) 2.2. Táblázat. Az SF 6 gázban előforduló szennyező anyagok és eredetük. Az üzemelés és gázkezelés során előforduló szennyeződések: A belső felületeken és a szigetelőanyagokban előforduló maradék nedvességtartalom tökéletlen vákuumozás miatt kerülhet az SF 6 gáztérbe. Kompresszorokból, vákuumszivattyúkból olaj kerülhet a gáztérbe. A villamos szigetelésben üzem közben az SF 6 gázban előforduló részleges kisülés hatására az SF 6 molekulák részlegesen felbomlanak, majd újra egyesülnek. Az SF 6 gázból ideiglenesen létrejövő kén és fluor a nyomokban nedvességből származó hidrogénnel és oxigénnel új tartós vegyületeket képeznek (lásd a 2.2. táblázatot). A gyakorlatban a részleges kisülések kis energiája miatt az így keletkező bomlástermékek mennyisége elhanyagolható mértékű. A kapcsoló-berendezésekben az áram-megszakítás során keletkező nagyobb energiájú ívek hatására az előzőekben említett bomlástermékek mellett, további szennyező anyagok keletkeznek. A több ezer fokos villamos ív hatására megolvadt fémek (réz, volfrám, alumínium, vas), műanyagok, valamint az SF 6 és vízgőz bomlástermékei egymással sokféle kémiai vegyületet képeznek. Ezek mennyiségét a megengedhető működések számával, valamint elnyelő anyagok (abszorbensek) alkalmazásával lehet korlátok közt tartani. A szennyező anyagok másik forrása az érintkezők súrlódása során létrejövő kopás, amelyből fém részecskék kerülhetnek a gáztérbe. 8 Keletkező szennyezőanyagok Levegő, olaj, víz HF, SO 2, SOF 2, SOF 4, SO 2 F 2, A villamos ív okozta hőhatás és víz, HF, SO 2, SOF 2, SOF 4, erózió SO 2 F 2, CuF 2, SF 4, WO 3, CF 4, AlF 3 Mechanikai eredetű kopás Fémpor, szilárd részecskék A zárlati ív hőhatása, anyagok bomlása, megolvadása és elgőzölgése. Levegő, H 2 O, HF, SO 2, SOF 2, SOF 4, SO 2 F 2, SF 4, CF 4 Fémpor, szilárd részecskék: AlF 3, FeF 3, WO 3, CuF 2

10 A belső ívelés nagyon ritkán fordul elő. Az ilyenkor keletkező vegyületek összetétele hasonló az árammegszakítás során keletkezőkéhez. A különbség a mennyiségben van, amely egy bizonyos határ felett mérgező lehet. A működés során keletkező szennyező anyagok műszaki, egészségügyi és környezeti hatásaival a 3. fejezet, közömbösítésükkel pedig a 13. fejezet foglalkozik. 9

11 3. Az SF 6 kén-hexafluorid gáz fizikai és kémiai jellemzői, környezeti hatásai A kén-hexafluorid gáz - továbbiakban SF 6 a villamos energia szolgáltatásban széles körben alkalmazott nagy-és közép feszültségű, hermetikusan zárt kapcsolószerkezetekben, kábelek, transzformátorok, szakaszolók szigetelésére és hűtésére. Az így felhasználásra kerülő SF 6 mennyisége a termelt gáz 80%-a. Alkalmazzák még precíziós öntéseknél, korábban lábbeli gyártásban, gumiabroncsok töltésére, hőszigetelő ablakokban, stb. Az SF óta kapható kereskedelmi forgalomban. Az elektromos elosztó rendszereknél a legjobb megszakító képességű és szigetelőtulajdonságú anyagnak bizonyult. Hármaspont: Forráspont (1bar): -50,8 C (2,258 bar) -63,9 C-on szublimál (szilárd halmazállapotból légnemű halmazállapotba való átmenet) Kritikus hőmérséklet: 45,6 C (37,59 bar, 740 kg/m 3 ) Gázsűrűség: (20 C-on 1 bar) 6,1 kg/ m 3 Vízben oldhatóság: (0 C) 40 mg/l Gőznyomás: (20 C) 21,4 bar 3.1. Az SF 6 fizikai, kémiai jellemzői Az SF 6 gáz színtelen, szagtalan, a levegőnél ötször nehezebb gáz, mely palackban, nyomás alatt sűrítve kerül forgalomba. Nem gyúlékony, kémiailag stabil vegyület erős elektronegativitással. Az SF 6 villamos tulajdonságai Részletesen a 6. fejezetben olvasható Stabilitás és reakciókészség Az SF 6 nem reakcióképes gáz. Veszélyes reakciók csak acetilénnel és fluorral alakulhatnak ki Az SF 6 környezeti hatásai Az SF 6 a fluorozott üvegházhatású gázok közé tartozik. Nem vesz részt a sztratoszferikus ózon pusztításában. Az SF 6 -ból a többi üvegházhatású vegyülethez (CO 2, CH 4, N 2 O) képest jóval kevesebb kerül a légkörbe, globális felmelegedési potenciálja azonban lényegesen (24000-szeresen) meghaladja azokét, ezért gyártását és felhasználását korlátozni kell. Az SF 6 inert gáz. Vízben nagyon rosszul oldódik. Nincs biológiai felhalmozódása a táplálék láncban, ezért az SF 6 nem okoz mérgezést Az SF 6 gáz szennyeződési lehetőségei, bomlástermékei és környezetre gyakorolt hatásuk Eredeti szennyeződés A villamos berendezésben keletkező szennyeződéseknek 6 forrása van: - Gáz-kezelés 10

12 - Szivárgás (tömítetlenség) - Szilárd anyagok leválása és megkötődése a felületen - Részleges kisülés hatására bomlás - Szennyeződések mechanikai keletkezése - Belső ív alkalmával keletkező termékek másodlagos reakciói A kezelés és üzemelés közben keletkező lehetséges szennyeződések táblázatos összefoglalása A szennyeződések a kezelés során és üzem közben képződhetnek a gázban. pl. az olaj a pumpából, vagy a kompresszorból. Szennyeződés Műszaki hatás Egészségügyi hatás Környezeti hatás Levegő, olaj, víz Szigetelési - - problémák Szigetelő funkcióból keletkező szennyeződések táblázatos összefoglalása Korona és szikrakisüléskor az SF 6 gáz bomlik. A melléktermékek oxigénnel és vízzel reagálnak. Ezen termékek mennyisége jelentéktelen. Szennyeződés Műszaki hatás Egészségügyi hatás Környezeti hatás H 2 O, HF, SO 2, SOF 2, Szilárd szigetelés mérgező mérgező SOF 4, SO 2 F 2, CuF 2, károsodása SF 4, WO 3, CF 4, AlF 3 Kapcsoló berendezésben keletkező szennyeződések táblázatos összefoglalása A kapcsolások során keletkező SF 6 bomlástermékek, elporlott elektród fémek, műanyagszennyezések. A kapcsoló berendezések tartalmazhatnak fém hulladékot. Szennyeződés Műszaki hatás Egészségügyi hatás Környezeti hatás H 2 O, HF, SO 2, SOF 2, Szilárd szigetelés mérgező mérgező SOF 4, SO 2 F 2, CuF 2, károsodása SF 4, WO 3, CF 4, AlF 3 Belső ívből keletkező szennyeződések táblázatos összefoglalása A belső ív előfordulása rendkívül ritka. Hibás berendezésben a várt SF 6 szennyeződés olyan, mint amit a kapcsolókban találunk. A különbség a komponensek mennyiségében van. amelyek a lehetséges toxikus veszélyt okozzák. Szennyeződés Műszaki hatás Egészségügyi hatás Környezeti hatás Levegő, H 2 O, HF, Szilárd szigetelés mérgező mérgező SO 2, SOF 2, SOF 4, károsodása SO 2 F 2, SF 4, CF 4, A villamos kisülés bomlástermékei A villamos ív hatására a molekula törik, de visszaalakulhat az eredeti molekulára. 11

13 A probléma az oxigén, víz és a fém felszín, melyek reakciót okozhatnak. Csak kis mennyiségben keletkeznek toxikus anyagok. Termikus bomlás 500 C felett az a gáz elemeire bomlik. Fém jelenlétében nő a katalitikus hatás Az SF 6 emberi szervezetre gyakorolt hatása Az SF 6 gáz 5x nehezebb a levegőnél, ezért ha a szabadban dolgoznak vele, és a gáz nagy mennyiségben a levegőbe kerül, a mélyen ülő részekben, pl. árkokban megülhet. Ha a villamos berendezés zárt térben található, és az oxigén koncentráció 16% alá esik, fulladás léphet fel, ezért csak jól szellőztetett helyiségben történhet munkavégzés SF 6 gázzal. Ha a palackban összenyomott SF 6 hirtelen áramlik ki a palackból, a kilépés helyén lehűti az eszközt 0 C alá és fagyási sérüléseket okozhat a vele dolgozónak. Normál üzemben az SF 6 gáz bomlástermékei a berendezésben maradnak, ahol megkötődhetnek a berendezés belső felszínén. A mérgező bomlástermékek villamos ív és hő hatására keletkezhetnek. Ha gázminta vételénél a gáz záptojás szagú, akkor kéndioxidot tartalmaz és az összes felsorolt gázt és porállagú szennyeződést is tartalmazza. A fehér színű por alakú bomlástermékek érintése és belélegzése komoly egészségügyi kockázattal jár. A bomlástermékeket lásd a 2.2 táblázatban. A villamos berendezés élete végén a melléktermékeket a természetben is megtalálható termékekké kell átalakítani, semlegesíteni, amelyek nem jelentenek veszélyt a környezetre. 4. Az SF 6 tárolása és szállítása 4.1. Tárolás Az SF 6 tartalmú gázpalackok tárolása hűvös helyen, nyílt lángtól, hőforrástól és hőhatástól elkülönítve és közvetlen napfénytől védve tárolandó. A tárolás lehet szabadban, vagy az erre elkülönített helyen. Az SF 6 gőzei a levegőnél nehezebbek, a padozaton, a mélyebb területeken összegyűlhetnek. A palackokat csak védőkupakkal szabad tárolni. Tárolásakor és kezelésének időtartama alatt hőtől, gyújtóforrástól és vele összeférhetetlen, vagy gyúlékony anyagoktól, oxidálószerektől távol kell tartani. A gázpalack hőmérséklete az 50 C-ot ne haladja meg. A használt SF 6 gáz tárolására ugyan azok az előírások vonatkoznak, mint az új gázt tartalmazó palackokéra, de a megkülönböztetés végett a palackokat speciális színkóddal kell ellátni, hogy véletlenül se keveredhessék az új gázt tartalmazó palackokkal Szállítás gáz szállítására a veszélyes anyagokra vonatkozó szabályozás érvényes. Mindenképpen biztosítani kell, hogy a jármű vezetője ismerje a szállítmány lehetséges veszélyességét és tudja, hogy baleset, vészhelyzet esetén mi a teendő. A szállítás előtt meg kell győződni arról, hogy a palackok a járművön jól rögzített állapotban vannak, a szelepek legyenek jól elzárva és ne eresszenek át, valamint a szelepvédők legyenek jól felszerelve. 12

14 UN szám: ADR/RID: GGYE/GGVS: DKV: 1080 (veszélyes áruk jelzése) 2/2A (veszélyes áruk szállítására vonatkozó bárcák, címkék, táblák) 2/5a (a jármű vezetője ismerje a szállítmány lehetséges veszélyességét és tudja, hogy baleset, vészhelyzet esetén mi a teendő) Z2,5a A használt SF 6 gáz szállítása és tárolása is a nemzeti szabályozás szerint történik. Elkerülhetetlen a használt és újra felhasználásra kerülő gáz, palackokban történő tárolása. Ezeket a palackokat speciális szín-kóddal kell ellátni mind a tárolás, mint a szállítás során és kerülni kell az új gázt tartalmazó palackokkal való keveredés lehetőségét is. (4.1. ábra) Sok kezelő berendezésnél ugyanazt a gázpalackot lehet alkalmazni, mint amit az új gáz tárolására használnak. Ezekben a palackokban az SF 6 nyomása 5 MPa lehet. Az üres, SF 6 gázt már nem tartalmazó palackok veszélyes hulladéknak minősülnek. A beszállító céggel kötött szállítási szerződésben rögzíteni kell az üres palackok visszavételét is. (2000. évi XLIII. törvény) 4.1. ábra SF 6 gázpalack. 13

15 5. Az SF 6 minőségének ellenőrzése Az SF 6 gáz minőségének ellenőrzése nagyon fontos a karbantartás során, mivel a berendezés üzemelése közben a szennyeződésnek számos típusa keletkezhet. A megengedett szennyeződések mennyiségét lásd az SF 6 gáz minőségi jellemzésénél. (MSZ-EN táblázat) Az analitikai vizsgálatok célja az, hogy a villamos berendezésben levő SF 6 gáz alkalmas-e a további üzemelésre, vagy az újrafelhasználásra. Az SF 6 gáz paramétereinek ellenőrzése helyszíni és laboratóriumban elvégezhető mérésekkel történhet Az SF 6 gáz minőségének vizsgálati lehetőségei Helyszíni vizsgálatok A helyszínen végezhető vizsgálatok gyorsak, csak a gáz tesztelésére alkalmasak. Az analízishez a lehető legkevesebb mennyiségű gázt kell használni, ügyelve arra, hogy a mintavételkor csak kevés jusson a légtérbe, valamint a mintavevő egészségére és biztonságára. A helyszínen végzett analíziseket mindig a gyártó utasításai alapján kell kivitelezni, figyelembe véve az alkalmazott mérőműszer pontosságát. A használt SF 6 gáz bomlástermékei mérgezőek az emberi szervezetre és a műszert korrodálják. A helyszíni mérésekhez alkalmazható lehetőségek és az általuk mérhető komponensek: 1. Teszt cső: SO 2, SOF 2, HF, víz, olaj, 2. Hordozható gázkromatográf: SO 2, SOF 2, SO 2 F 2, levegő, CF 4 3. Sűrűség mérő az SF 6 % meghatározására 4. Elektrokémiai szenzor, elektronikus higrométer, harmatpontmérő, hűtött tükör higrométer: víz (nedvesség) Laboratóriumi vizsgálatok Amennyiben nincs lehetőség helyszíni vizsgálatok elvégzésére, a gázmintát kémiai vizsgáló laboratóriumba kell szállítani. A víztartalom meghatározást lehetőleg a helyszínen kell elvégezni, mert a nedvesség megkötődhet a mintavevő edény falán és a vizsgálati eredmények így nem lesznek pontosak. A laboratóriumi mérésekben segít a gáz és ion kromatográfia, valamint az infravörös spektroszkópia A berendezés életciklusához kötött SF 6 gáz minőség ellenőrzés A létesítés és üzemeltetés során az SF 6 gáz minőségét mérésekkel kell ellenőrizni a vonatkozó szabvány és a gyártók előírásai szerint, akik a gépkönyvben, Kezelési, karbantartási utasítás - ban írják elő az elvégzendő méréseket és azok időpontjait Szállítás, létesítés, üzembe-helyezés - a gáz nedvességének mérés valamennyi gáztérben - a gáz tisztaságának mérése a gázterek %-ban - a bomlástermék mentesség mérése szúrópróba szerűen, de minden esetben olyan gáztér esetében, ahol pl. a helyszíni feszültségpróba alkalmával rendellenességet tapasztaltunk. 14

16 Üzemeltetés során állapot ismereti célból elvégzendő mérések - a gáz nedvességének mérése az üzembe helyezés után 1 hónappal, majd évente a gázterek 30 %-ára kiterjedően. Olyan gáztér esetében, ahol valamilyen beavatkozás történt pl. gázutántöltés, a ciklusidőn belül is mérést kell végezni. - a gáz tisztaságának mérését csak olyan gáztér esetében kell elvégezni, ahol valamilyen beavatkozás pl. gázutántöltés történt. - bomlástermék ellenőrzését valamilyen rendellenességet tapasztalva kell végezni: pl. rendellenes zaj, zörej üzem közben, ami pl. meglazult árnyékolás, kötőelem okozta rezgés miatt jöhet létre. A lazulás részleges kisülést indíthat be, a szikrázás a gáz szigetelési képességét lerontja, átíveléshez vezethet. Ha ilyet tapasztalunk a rezgésmérés és az akusztikus hibahely behatárolás mellett bomlástermék vizsgálatot végzünk diagnosztikai célból Karbantartás alkalmával elvégzendő vizsgálatok - minden megbontásra kerülő és a szomszédos gáztér esetében, ahol gázleeresztés és visszatöltés történt el kell végezni a gáz nedvességtartalmának mérését és a gáz tisztaságának ellenőrzését. - a megbontásra kerülő gázterek esetében megbontás előtt elvégezzük a bomlástermékek ellenőrzését, annak megállapítására, hogy a szerelési munka során környezetvédelmi és munkavédelmi szempontból milyen óvintézkedéseket kell megtenni. (lásd még a 12. fejezetben leírtakat). Fokozottan vonatkozik ez a megszakító pólusok karbantartására, mivel a kapcsolási műveletek alkalmával minden esetben keletkeznek bomlástermékek, melyek annak ellenére megtalálhatók az SF 6 gázban, hogy a megszakítók belsejébe a gyártók általában szűrőket építenek be Üzemzavar elhárítás alkalmával elvégzendő vizsgálatok - belső átívelés, zárlat, egyéb meghibásodás esetén törekedni kell arra, hogy a sérült gáztér, vagy gáz rekesz csak a minimálisan szükséges legkisebb mértékig legyen a helyszínen megbontva. Az üzemzavar elhárítása lehetőleg készülék cserével, vagy a sérült szállítási egység, gázrekesz komplett cseréjével történjen. Így biztosítható, hogy a környezetvédelmi és munkavédelmi szempontból is megfelelőbb, erre a célra kialakított műhelyben történjen a javítás, ennek keretében végezzék a sérült géztér megbontását, a sérült és szennyezett alkatrészek kiszerelését, tisztítását. Az ilyen jellegű munkavégzésre vonatkozó részletes előírásokat lásd a 12. fejezetben. - elvégzendő a gáz nedvesség tartalmának és tisztaságának vizsgálata minősítés céljából, az újra felhasználhatóság feltételeinek (milyen mértékű gázkezelés, gáztisztítás szükséges) megállapítására és a bomlástermék vizsgálat laboratóriumban. A bomlástermékek milyenségének és mennyiségének ismeretében kell meghatározni a munkavégzés során betartandó környezetvédelmi és munkavédelmi óvintézkedéseket. 15

17 5.3. A gyakorlatban használatos mérőeszközök Gáznedvesség mérő műszer: DILO R002 nedvességmérő 5.1. ábra SF 6 gáz jelenlétét érzékelő készülék. DILO R002 Az SF 6 nedvesség mérő készülék a harmat-pont meghatározására szolgál, új vagy használt gázban egyaránt. A készülék minden mérést a légköri nyomáson végez. Ez biztosítja a megbízható mérést, függetlenül a berendezés tényleges nyomásától. A harmatpont értéke Celsius fokban jelenik meg. Ezt az érték könnyen átváltható (a készülék tetején található diagram segítségével) tömeg, illetve térfogat arányra (ppmm, ppmv). A mérési érzékelő egy henger alakú egység egy nedvesség szívó anyaggal töltve. Amikor nem használjuk, az érzékelőt szárazon kell tartani. A DILO R002 SF 6 gázkoncentráció jelző készüléket használjuk zárt terek rendszeres ellenőrzésére. Ha zárt térben a kapcsolóberendezésből szivárog az SF 6 gáz, a levegő SF 6 koncentráció elfogadhatatlanul magas lehet. A készülék állandó használatra is telepíthető, rendelkezik jelzésadó kontaktusokkal is. Válaszidő: kb. 1 perc, 2 m hosszú bevezető tömlő alkalmazásával. Ébresztés: 2,0% SF 6 térfogat % 5.2. ábra Pontosság: ± 0,5% SF 6 térfogat SF 6 /levegő térfogatszázalék mérő műszer: DILO R002 A készülék könnyen kezelhető, a mérés független a légköri nyomástól. A mérés a különböző gázelegyben terjedő hang sebességének eltérésének értékelésén alapul. A mikroprocesszor konvertálja a mért értékeket SF 6 térfogat százalékra és digitálisan kijelzi. Az SF 6 térfogat-százalék mérőeszközt DN8 és DN20 DILO összekötő tömlővel szállítják. A beépített, ürítő szelep lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy kiszellőztesse a gázkeveréket az összekötő tömlőből ábra Helyszíni, gyors bomlástermék vizsgálat A helyszínen úgy nevezett reagens csövek segítségével, gyors teszttel végezhetünk 16

18 bomlástermék vizsgálatot. A kémcsövön áramoltatott SF 6 gázban lévő bomlástermékek jelenléte esetén az elszíneződés mértéke mutatja meg a %-os mennyiséget ábra Reagens csövek Laboratóriumi vizsgálatok A bomlástermékek, és a levegőtartalom nagy pontosságú mérése laboratóriumban, gázkromatográfiás eljárással történik. A gáztérből gázmintát kell venni az 5.5. ábrán látható üveg edénybe és laboratóriumba elszállítani ábra Gáz mintavevő üvegedény 17

19 A mintavétel reduktoron keresztül történik a gáztér DILO szelepére csatlakoztatott tömlőn keresztül. A mintavevő mindkét csapját kinyitjuk, majd a nyomáscsökkentő csapját lassan megnyitva beállítjuk a 0,2 bar túlnyomást. A kiáramló gázzal átöblítjük a mintavevőt, majd elzárjuk először a távolabbi csapot, majd a reduktor csapját, azután a mintavevő gáztérhez közelebbi csapját is. Végül a csatlakozó tömlőt leszereljük a DILO szelepről. A csapok nyitási és zárási sorrendjének pontos betartása a korrekt mintavételen kívül az átöblítéshez szükséges gázmennyiségének minimalizálásához szükséges, reduktor alkalmazása pedig nyomáskorlátozás miatt, a mintavevő üvegedény megóvása érdekében. A kevés SF 6 gázt tartalmazó, úgy nevezett kis gázterek esetében ügyelni kell a mintavétel alatt történő gázvesztésre, gondoskodni kell a pótlásról. A vizsgálat dokumentumait a következő ábrákon mutatjuk be. Az 5.6. ábra a gázkromatográfiás vizsgálat diagramját mutatja, az 5.7. ábra a gázvizsgálati jegyzőkönyvet a mért értékekkel és a minősítéssel ábra Gázkromatográfiás vizsgálat diagramja. 18

20 5.7. ábra gázvizsgálati jegyzőkönyv 19

21 6. Az SF 6 használata villamos berendezésekben (szigetelés, ívoltás) 6.1. SF 6 gáz villamos alkalmazás szempontjából lényeges jellemzői Az SF 6 gáz alkalmazását villamos berendezésekben két kiemelkedő tulajdonsága indokolja: kiváló szigetelőképessége és egyedülálló ívoltási képessége. Az SF 6 gáz állapot-diagramja a 6.1. ábrán látható. Villamos iparban az SF 6 -ot gázhalmazállapotban (-40 C és 80 C közötti hőmérséklet és 0,8MPa (8bar) alatti nyomástartományban) alkalmazzák ábra Az SF 6 gáz állapot-diagramja. Halmazállapot változás a nyomás, hőmérséklet és sűrűség függvényében SF 6 gáz alkalmazása villamos szigetelésre. Közép- és még inkább a nagyfeszültségű fémtokozott berendezésekben alkalmazandó biztonságos szigetelési távolságok megtartása igen nagy, gazdaságtalan méreteket eredményezne. A berendezések, alállomások méreteinek, és költségeinek jelentős csökkentése vált lehetővé az SF 6 gáz szigetelőként való alkalmazása révén. Gázok villamos szilárdsága a környezeti körülmények közül elsősorban a gáz sűrűségétől függ, vagyis attól, hogy a molekulák milyen közel vannak egymáshoz. Villamos átütés során a mindig jelen lévő szabad elektronok a villamos tér hatására felgyorsulnak és ütközéssel újabb szabad elektronokat hoznak létre. Ha az így keletkezett elektron-lavina eléri a pozitív elektródát, létrejön az átütés. Az SF 6 gáz kiváló szigetelőképessége elsősorban annak a tulajdonságának köszönhető, hogy a semleges molekula hajlamos befogni a szabad elektronokat és azokkal viszonylag stabil negatív töltésű iont alkotni (elektronegatív jelleg). 20

22 Átüté si feszülts ég [kv] A másik kedvező tulajdonsága az SF 6 molekula stabil tulajdonságából következik, azaz a szétbontásához (disszociáció, ionizáció) nagy energiára van szükség, (amely az üközésekből származhat). Ennek ellenkezője, a bomlástermékek újra egyesülése (rekombináció) viszont könnyedén végbemegy. Mivel az azonos hőmérsékletű és tömegű gáz a sűrűsége arányos a nyomással, ezért a gyakorlatban a villamos szilárdság nyomásfüggését szokták megadni állandó hőmérséklet (pl. szobahőmérséklet) esetén. 600 Levegő, 28at SF 6, 7at Transzformátor olaj Nagy vákuum Porcelán 100 SF 6, 10 5 Pa 0 Levegő, 10 5 Pa Elektródák közötti távolság [mm] 6.2. ábra Különböző szigetelőanyagok és az SF 6 gáz jellemző átütési feszültségei az elektródatávolság függvényében. A 6.2. ábrából látható, hogy az SF 6 gáz villamos szilárdsága (azonos nyomáson) 2,5-3- szorosa a levegőének és néhány atmoszféra nyomáson már egyenértékű az olajéval. Levegőben, légköri nyomáson 1 m-es szigetelési távolság egy SF 6 gázzal szigetelt 3,6 bár nyomású villamos berendezésben kb. 8,5 cm szigetelési távolsággal egyenértékű állandó villamos tér esetén. A 6.1. ábrából megfigyelhető, hogy az SF 6 gáz már nem túl alacsony hőmérsékleten cseppfolyóssá válik. Ez a cseppfolyósodási hőmérséklet küszöb a nyomással növekszik. A gáz cseppfolyósodásakor zárt térben a nyomás és ennek következményeképpen a villamos szilárdság jelentősen lecsökken, ami átütéshez vezethet. Az SF 6 gáznak ez a kedvezőtlen tulajdonsága szab határt alkalmazásnak hideg éghajlati környezetben. Sarkvidéki körülmények között éppen ezért más gázokkal, leggyakrabban nitrogénnel (N 2 ) vagy széntetrafluoriddal (CF 4 ) keverve használják. A 6.3. ábrából látható, hogy viszonylag kis SF 6 gáz tartalom már jelenős mértékben javítja a gázkeverék szigetelőképességét és csökkenti a cseppfolyósodási hőmérsékletet. Szigetelőképesség tekintetében a nitrogén (N 2 ) gázösszetevő felülmúlja a széntetrafuorid (CF 4 ) tulajdonságait. A gázkeverék szigetelőképességének csökkenését a nyomás csekély növelésével szokás ellensúlyozni. 21

23 6.3. ábra A villamos szilárdság változása az SF 6 -N 2 és SF 6 -CF 4 gázkeverékekben az SF 6 - éhoz viszonyítva, a gázkeverék SF 6 tartalmának függvényében. Másik indoka a gázkeverékek használatának, az erősen üvegházhatású SF 6 gáz mennyiségének a csökkentése, mivel a légkörbe történő szivárgás mértéke az alkalmazott gáz mennyiségével arányos. Jellemző alkalmazási példa a nagyfeszültségű gázszigetelésű kábelek, sínek (GIB=gas insulated busbar) és tápvonalak (GIL=gas insulated line), ahol az igen nagy gáztérfogatot 15-20% SF 6 tartalmú nitrogén gázzal töltik fel. A drága SF 6 gáz mennyiség megtakarítása fedezheti a nyomásnövelés miatt szükséges erősebb burkolat költségét A villamos ív és oltása. Az érintkezők szétválásakor villamos ív keletkezik, ha mind az áramkörben folyó áram, mind a tápfeszültség meghalad egy kritikus értéket. A villamos ívkisülésnek nevezzük az igen magas hőmérsékletű szabad töltéseket (ionok, elektronok) is tartalmazó (plazma állapotú) gázelegyet. A villamos ív ideális kapcsoló elem, mivel villamos vezetőképessége tág határok között változhat a jó villamos vezetőtől, a szigetelőig. Az ívben lévő gázok villamos vezető-képessége elsősorban a hőmérséklettől és kisebb mértékben a nyomástól függ. Az SF 6 gáz kb K-ig jó szigetelő, 4000 K felett pedig jó villamos vezető (6.4. ábra). A nagyáramú kapcsolási ívek magjában a hőmérséklet akár K is elérhet. A forró magot hidegebb rétegekből álló gázburok szigeteli el a környezettől (6.4 ábra). Ilyen magas hőmérsékletnek huzamosabb ideig semmilyen szerkezeti anyag nem tudna ellenállni. Ezért az ívoltó készülékekben a néhányszor 10 ezred másodpercig fennálló ívet erőteljes gázáramlással hűtik és szigetelik el a környezettől. A váltakozóáramú ív oltása tulajdonképpen az áramfélhullám nulla-átmenetekor magától kialvó ív újragyulladásának megakadályozását jelenti. A váltakozóáramú ív újragyulladhat ha: - az ív csatorna helyén maradó forró gáz csökkent szigetelőképessége nem tud ellenállni az érintkezők közt megjelenő meredek feszültség hullámnak (visszaszökő feszültségnek) és átütés következik be (villamos újragyulladás); - az ívcsatorna helyén maradó gáz hőmérséklete nulla-átmenetekor olyan nagy, hogy az villamosan vezető marad. Ekkor az érintkezők közt megjelenő feszültség hullám hatására folyó utóáram a forró gázt tovább fűti, így az villamosan vezető marad, ami az ív újragyulladását eredményezi (termikus újragyulladás). 22

24 6.4. ábra Nagyfeszültségű megszakító oltószerkezetében égő ív szerkezete és hőmérsékleteloszlása. Az előzőekből nyilvánvaló, hogy az ív oltását, azaz az ív újragyulladásának megakadályozását az ívcsatorna erőteljes hűtésével érhetjük el. Az ívcsatorna hűtését legeredményesebben a gázközeg nagy sebességű áramoltatásával szokás megoldani. Az SF 6 gáz egyedülálló ívoltási tulajdonságai a jó hővezető képességének (6.5. ábra) és a nagy hőmérsékleten is kiváló szigetelési tulajdonságának köszönhető ábra Különböző anyagok és az SF 6 gáz hővezetési együtthatóinak jellemző változása a közeg áramlási sebességének függvényében. A 6.6. ábra az SF 6 gáz kritikus redukált, azaz nyomásegységre vonatkoztatott átütő feszültségét mutatja a hőmérséklet függvényében. A kritikus érték az ívkisülés kezdetére utal. Az ábrából látható, hogy 2000K körül az SF 6 gáz szigetelőképessége rohamosan csökken. 23

25 6.6. ábra SF 6 gáz kritikus redukált, azaz nyomásegységre vonatkoztatott átütő feszültségét mutatja a hőmérséklet függvényében. A kritikus érték az ívkisülés kezdetét jelenti. Az SF 6 gázos ívoltó szerkezetekben az ív gázáramban történő hűtésére kétféle megoldás terjedt el: vagy az ívet mozgatják nagy sebességgel, vagy pedig a gázt áramoltatják, illetve mind a két módszert vegyesen alkalmazzák. Nagyfeszültségű ívoltó szerkezetekben az ív a tengelyével párhuzamos gázáramban ég. Ismeretes, hogy gázok csőben való áramlását a hangsebesség korlátozza. A kezdetben szűkülő, majd táguló keresztmetszetű un. Laval csőben a hangsebesség többszörösét is el lehet érni, amely lehetővé teszi az ívcsatorna igen hatásos hűtését és így az újragyulladásának megakadályozását. Az gázáramlást létrehozó nagy nyomást dugattyú segítségével, külső mechanikus energiával, illetve az ív saját hőenergiájának hatására bekövetkező nyomásnöveléssel oldják meg. A nagy nyomás létrehozásához szükséges mechanikus energia csökkentésére, az ív által kisugárzott energia elnyelésekor a teflon (PTFE) fúvókából fejlődő gázok okozta nyomásnövekedést is hasznosítják. Nagyfeszültségű SF 6 gázos megszakítókban alkalmazott jellegzetes ívoltási elvek láthatók a 6.7. ábrán. Az újabb fejlesztésű megszakítókban egy különálló un. termikus kamrát, alkalmaznak, ahol az ív hőhatása által gerjesztett nagy gáznyomás jön létre. Kisebb áramoknál a gáznyomás nem elegendő, ezért egy kis teljesítményű segéd-dugattyút is alkalmaznak 24

26 Nagyáramú ív Álló érintkező Álló dugattyú Sűrítő kamra Mozgó henger és érintkező A sűrítő és termikus kamra szétválasztása 6.7. ábra Nagyfeszültségű SF 6 gázos megszakítók jellegzetes ívoltó-szerkezeteinek elvi felépítése és működése. Az ív mozgatása álló SF 6 gázban főleg középfeszültségű, nem túl nagy áramú ívoltószerkezetekben terjedt el, ahol is az ív, mint villamos vezető, mágneses tér hatására az SF 6 gázban nagy sebességgel forog. Az ívet a tengelyére merőleges gázáram hűti. Egy ilyen jellegzetes ívoltó-szerkezet elvét mutatja a 6.8. ábra. Egyenáramú ívek megszakításra ritkán kerül sor. Ekkor mesterséges áram-nulla átmenetet kell létrehozni az ívhúzás során pl. egy ellenkező polaritású kondenzátortelep kisütésével. Az SF 6 gázos megszakítók és kapcsolók gyakorlati megvalósítását a 7. fejezetben ismertetjük. 25

27 6.8. ábra Forgóíves SF 6 gázos ívoltó-szerkezet elvi felépítése és működése. 26

28 képesség relatív értéke Kistávolsági zárlati megszakító Az SF 6 tartalmú gázkeverékek alkalmazása ívoltásra. Szigetelési célú gázkeverékeknél gyakran alkalmazott nitrogén (N 2 ) összetevő ívoltásra nem alkalmazható, mivel nagyon lerontja a tiszta SF 6 gázhoz képest a keverék ívoltási képességét. Ezért hideg időjárású területeken a megszakítókban a nagynyomású SF 6 gáz cseppfolyósodásának megakadályozására hozzá széntetrafluorid (CF 4 ) gázt kevernek. A 6.9. ábrán látható az N 2 és CF 4 gázösszetevők hatása a kistávolságú zárlati megszakító képességre. Meg kell jegyezni, hogy a CF 4 gáz szintén üvegházhatású (GWP értéke kb. negyede) viszont SF 6 gáz tartalom % 6.9. ábra Az N 2 és CF 4 gázösszetevők hatása a kistávolságú zárlati megszakító képességre gázkeverékben az SF 6 gáz tartalom függvényében. 7. SF 6 gázt tartalmazó villamos berendezések szerkezete 7.1. SF 6 gázrekeszek Az SF 6 gázt, mint szigetelő, ill. ívoltó anyagot mindig tömítetten zárt, a légköri nyomásnál nagyobb belső nyomású térben- terekben használjuk fel. A villamos berendezések és gyártmányok tereinek nagyságát, nyomását a gyártó írja elő benne lévő tárgyak feladatai szerint. Egy-egy berendezésben a gyártók méretektől és beépített elemektől függően több, egymástól független teret alakítanak ki, ezeket nevezzük rekesznek. Gázrekeszek jellemzői: - A gázrekeszek felosztását - esetleg egyes adatokat, mint térfogat, gázsűrűség, gázmennyiség, - a gyártó által átadott gázsémából ismerhetjük meg. - A rekeszek külső része fémburkolat, lezáró peremekkel, amelyeket a peremekbe elhelyezett tömítésekkel zárnak le. - A rekeszek tömítő peremeinek gyűrűi, tárcsái különleges műgumiból készülnek. A peremeket csavarkötések szorítják össze, a csavarok a meghúzási nyomatékot gyártó 27

29 megadja. A tömítéseknek biztosítaniuk kell a szivárgásmentességet - szivárgás max 0,5 súly % /év - a környezeti hőmérséklethatárok és a legnagyobb áramterhelések esetén is. A gázveszteséget rendszeresen ellenőrizni kell. - A tömítésekhez felhasznált és a szereléshez szükséges tisztító és segédanyagok minőségét a gyártó írja elő, ettől eltérni nem szabad. - A rekeszek gáztöltéséhez, leszívásához, átöblítéséhez a rekesz két végén vagy ahhoz közel egy-egy különleges lezáró szelepet építenek be, amelyhez közvetlenül nyomás alatt is lehet csatlakoztatni a különleges végszelepekkel ellátott csatlakozó csöveket. Ugyanilyen módon lehet csatlakoztatni a rekeszeket összekötő csöveket is. A csatlakozók típusát és helyeit a gázsémák is feltüntetik. - A rekeszekben lévő gáz sűrűségét hőkiegyenlítéssel ellátott sűrűségjelző készülék ellenőrzi és villamos érintkezők útján adja át a villamos segédüzemi rendszernek a jelzést, elegendő-e a gáznyomás, vagy a meg nem engedett érték alá esett. Minden önálló rekeszen van sűrűségjelző, esetleg hosszú csőösszekötéseknél több rekeszhez csak egy sűrűségjelző tartozik. A sűrűségjelző helyét és típusát a gázséma feltünteti. - A gyártók a rekeszek belsejében nedvesség, ill. gáz bomlásterméket lekötő abszorbens anyagot helyezhetnek el, időközönként ezt is ellenőrizni, ill. cserélni kell. - A rekeszek, kötőelemek, tömítési helyek korrózió-állóságáról gondoskodni kell. - A rekeszek elővigyázat nélküli, gyors nyomás alá helyezése mechanikailag és gázszivárgás szempontjából is veszélyes lehet, a gyártó utasítását követni kell. - A rekeszekbe lezárás után légnedvesség nem hatolhat be, ezt mintavételezéssel rendszeresen ellenőrizni kell, mert a légnedvesség növekedése a villamos szilárdságot jelentősen csökkentheti, a fém alkatrészek korrózióját meggyorsítja. - Belső villamos zárlat, vagy folyamatos belső kisülések esetén, a rekeszen belüli gáznyomás a rekeszfalak által megengedett nyomásállóságot messze túllépheti, ezért a gyártók hasadó membránt, vagy leeresztő szelepet helyeznek el. Ezek megszólalása után a berendezés védelme az áramvezetés azonnali megszüntetését eredményezi, emellett az ilyen rekesz környékét csak a munkavédelmi előírások szerint lehet megközelíteni. 28

30 7.1. ábra kapcsolóberendezés rekeszekre osztva SF 6 ívoltás-mentes berendezéselemek A gyakorlatban kétféle elhelyezési változata lehet az elemeknek vagy készülékeknek: - az elem a burkolattal önálló rekeszt képez vagy - az elemet a kapcsolóberendezés szerkezeti részeként egy nagyobb méretű rekeszbe építik be, más áramköri elemekkel együtt. Minden olyan áramköri elemnél, készüléknél, ahol a külső méretek csökkentése kívánatos, azokat lezárt burkolatba helyezik el és ezt burkolatot megfelelő nyomású SF 6 gázzal töltik fel, így biztosítani lehet a villamos szilárdságot. Egy-egy burkolat képez egy SF 6 rekeszt. Az ívoltás-mentesség azt jelenti, hogy az egyes elemeknél üzem közben semmilyen szikra vagy villogás nem lép fel, vagyis az SF 6 gáz bomlásával, bomlástermékek megjelenésével, részleges kisüléssel nem kell számolni, az SF 6 gáz villamos szilárdsága az idővel nem változik. Gondoskodni kell feltétlenül, hogy a lezárt rekeszbe levegőnedvesség ne hatoljon be, a belső kezdeti nedvességtartalom ne változzon. A nedvesség vagy levegő behatolása az SF 6 villamos szilárdságát lecsökkentheti és ez belső átíveléshez, átütéshez vezethet, vagyis villamos zárlat keletkezik. Az egyes elemeket részletesebben is áttekintjük Egy és háromfázisú áramvezető összekötések. Egymástól távolabb eső készülékek, nagyobb távolságú gyűjtősín szakaszok, nagytávolságú kizárólag áramvezetőt tartalmazó összeköttetések, önálló rekesz (ek)ből álló síneket alkotnak. Ilyenek találhatók - elsősorban nagyobb névleges feszültségen - olyan elrendezésnél, ahol a 29

31 kapcsolóberendezés és a transzformátor, vagy a vonali SF 6 levegőátvezető egymástól nagy távolságra van. Szerkezetileg ezek 245 kv-ig háromfázisúan, felette egyfázisúan tokozott csősínek, amelyeket viszonylag sűrűn elhelyezett merev szigetelőtárcsák tartanak. A nagy távolságok miatt ezeket több önálló szakaszra, - lásd a gázsémát - rekeszre osztják, a rekeszeket nagy szilárdságú és teljes tömítést biztosító szigetelő tárcsák választják el. Általában mindegyik rekesznek önálló nyomásvédelme van kivéve, ha - a gyors védelmi beavatkozást tekintetbe véve - a számítások szerint zárlatnál fellépő nagy nyomást a burkolat mechanikailag el tudja viselni. A gáznyomás védelem egyszerűsítésére és nyomáskiegyenlítéshez a szomszédos rekeszeket kis keresztmetszetű rézcsővel a szerelés végén átkötik, ezzel a gázsűrűség jelzők számát csökkenthetik Átvezető szigetelők Az SF 6 berendezés csatlakozhat szabadvezetékhez, kábelhez, transzformátorhoz. Az SF 6 csatlakozó vége lehet egy vagy háromfázisú. Az átvezető kialakítása a fenti adottságokhoz igazodik. A szabadvezetéki csatlakozáshoz SF 6 levegő átvezető alkalmazunk. Ezek külső szigetelése ernyőzött kúp, vagy henger alakú. Anyaga porcelán, vagy műanyag, a felső végén teljesen zárt, áram-csatlakozó csappal vagy zászlóval. Az átvezető szigetelő belső oldalán fut a csupasz, vagy potenciálvezérléssel ellátott áramvezető cső. Az SF 6 berendezéshez csatlakozó áramvezető véget az átvezető gyártó adja, az SF 6 külső szigetelő közötti csatlakozást az SF 6 gyártónak kell kialakítania. Az átvezető belső része üres, az esetlegesen hozzá szerelt csatlakozó SF 6 burkolatelemmel közös, általában önálló rekeszt képez, amit a berendezés feltöltésekor nyomás alá kell helyezni. Az SF 6 kábel csatlakozónál a kábel különleges végszigetelését a fémperemmel, a kábel végelzáró gyártó szállítja, a külső fémburkolatot az SF 6 berendezés gyártó adja. A szigetelésből nyúlik ki az áramcsatlakozó tuskó, vagy hasonló szerkezet. Az SF 6 kapcsolóberendezés szállítójának az áramcsatlakozás további részét, valamint az SF 6 gázzal feltöltött külső burkolatot kell biztosítania Ez a tér az esetleg közvetlenül csatlakozó más burkolati résszel együtt célszerűen önálló rekesz legyen. Az SF 6 transzformátor átvezető különösen kényes, mert a transzformátor olajat abszolút biztonsággal el kell választani az SF 6 gáztól. Az átvezető gyártó egy testben képezi ki az SF 6 oldali kúposan szigetelt áramcsatlakozást, az SF 6 -ot az olajtól elválasztó egységet és transzformátor oldali áramcsatlakozót. Az átvezető mindkét végen csak egyszerű áramcsatlakozó tuskó van, ezért SF 6 oldali áram csatlakozást a gyártónak kell szállítania, valamint olyan burkolattal kell ellátnia, amely a két nagy egység hő okozta mozgását is ki tudja egyenlíteni Kábelek Az SF 6 gázszigetelésű kábelek különleges gyártmányok mind a külső szigetelés, mind a végelzárók tekintetében. Különösen kényesek a hajlítási sugárra. Nagyon hosszú szakaszt több részre kell osztani biztonsági, hő okozta hosszváltozások és szerelési okokból. 30

32 Áramváltók Az esetek többségében az áramváltókat a kapcsolóberendezés belső részében, a megszakítók közelében helyezik el. Az SF 6 szigetelésű áramváltók azonosak a transzformátor jellegű olajszigetelésű hermetikusan zárt hagyományos áramváltókkal, csak a tömítés és a lezárás technológiája más. Ennél nem kell gondoskodni táguló térről, az SF 6 tér erre elegendő Feszültségváltók A feszültségváltók általában önálló, zárt egységek, azaz önálló rekeszt képeznek, a gyártó által előírt gázsűrűséggel, ill. nyomással. A feszültségváltók általában egyfázisú kivitelűek. A feszültségváltókat a gyártója teljes feszültségpróba után szállítja a helyszínre, a gázteret nem szabad felnyitni. A feszültségváltóknak önálló töltőszelepe és sűrűségjelzője van. A feszültségváltókat csak a kész berendezésre, annak feszültségvizsgálata után szerelik fel. Egyegy berendezés feszültségváltóinak számát és helyét a primer kapcsolási vázlat tünteti fel Túlfeszültség-korlátozók Az SF 6 szigetelésű túlfeszültség korlátozók egyfázisúan tokozott zárt egységek, tehát önálló rekeszt képeznek önálló töltőszeleppel. Sűrűségjelzővel és számlálóval is felszerelhető, ezeket nem minden esetben találjuk. A túlfeszültség korlátozóban a gáz nyomása eltérhet a berendezésétől. A túlfeszültség korlátozó különleges félvezetőkből épül fel, nincs benne szikraköz, tehát teljesen ívmentes Transzformátorok Az SF 6 gáz szigetelésű transzformátorokban a szigetelő olaj helyett gáz a szigetelő anyag, belső felépítése nem lényegesen tér el az olajtranszformátokétól, csupán a kivezetések és a gáztöltő szelepek más szerkezetűek. Az SF 6 szigetelésű transzformátorok teljesen tömítetten zártak, a hő okozta térfogatváltozások a gázpárna miatt, nem jelentenek gondot SF 6 gázos ívoltású készülékek Készülékek kis teljesítményű ívekkel Ebbe a csoportba tartoznak: szakaszolók, terhelésszakaszolók, földelőkapcsolók, gyorsföldelők. A szakaszolók, földelőkapcsolók üzemszerűen névleges vagy azt megközelítő feszültségen igen kis ohmos, kis induktív, vagy kapacitív terhelésű áramköröket kapcsolnak be, vagy szakítanak meg. Be - és kikapcsoláskor egészen kis ívek, szikrák lépnek Egyes földelőkapcsolók nagy bekapcsolási sebességű hajtásokkal 1-2 zárlati bekapcsolásra is alkalmassá tehetők. Ilyenkor rövid bekapcsolási ív jelenik meg az érintkezők között, de ez sem rontja le észrevehetően az SF 6 gáz tulajdonságait. A terhelésszakaszolók, amelyeket középfeszültségen alkalmaznak, a kis áramok mellett a névleges áramokig üzemi áramok be és kikapcsolását is elvégzik. A szakaszolók, terhelésszakaszolók rekeszei önállóak, az SF 6 berendezés többi rekeszétől el vannak választva. A földelőkapcsoló lehet önálló, vagy a szakaszolóra építik fel, ill. ma nagyon gyakori, hogy a két készüléket egy háromállású készülékben egyesítik. Bekapcsolásnál, vagy kikapcsolásnál, a készülékek szétváló érintkezői között mindig ív keletkezik, a kis áramok következtében az ív teljesítménye csekély, gyorsan megszűnik, ezért az ív okozta SF 6 bomlástermékek mennyisége elhanyagolható, Ezekben a készülékekben nincs semmilyen zárt tér - nincs oltókamra - csak az érintkezők anyagának és kialakításának megválasztása, valamint az érintkezők sebessége biztosítja, a jó ívoltást. Az ilyen készülék 31

33 rekeszeibe gyakran elhelyeznek abszorbens anyagot, az SF 6 gáz tisztaságának biztosítására. A szakaszolókkal legalább 2000 kapcsolás végezhető, a terhelésszakaszolókat több százszor lehet be- és kikapcsolni anélkül, hogy a zárt SF 6 teret (rekeszt) ki kellene nyitni. Az élettartam adatokat a gyártó megadja Szakaszolók Az SF 6 szakaszolók minden esetben a tokozott berendezésen belül működnek. A szakaszolók rekeszei önállóak, az SF 6 berendezés többi rekeszétől el vannak választva, mivel áramokat szakítanak meg. A megszakítási áram néhány Amper, a kis áramok következtében az ív teljesítménye csekély, gyorsan megszűnik, az ív okozta SF 6 bomlástermékek mennyisége elhanyagolható Terhelésszakaszolók. Terhelésszakaszolókat középfeszültségen alkalmaznak, a kis áramok mellett a névleges áramokig üzemáramok be és kikapcsolását is elvégzik. Bekapcsolásnál vagy kikapcsolásnál a készülékek szétváló érintkezői között mindig ív keletkezik Földelőkapcsolók A földelőkapcsolók lehetnek önállóak pl. sínek végén, egyes készülékek csatlakozásánál, vagy szakaszolókra építik. Újabban elterjedtek a háromállású szakaszoló-földelők, ahol az egyik végállásban a szakaszoló, a másikban a földelő kapcsol be, a középső állás semleges. Áramot nem szakítanak meg Gyorsföldelő Egyes földelőkapcsolók nagy bekapcsolási sebességű hajtásokkal 1-2 zárlati bekapcsolásra is alkalmassá tehetők. Ilyenkor rövid bekapcsolási ív jelenik meg az érintkezők között, amely nem rontja le észrevehetően az SF 6 gáz tulajdonságait. Ezeket a földelőket minden zárlati kapcsolás után karban kell tartani, mivel gáz bomlástermékek jelennek meg Készülékek nagy teljesítményű ívekkel Ebbe a csoportba tartoznak: a megszakítók. Nagyteljesítményű ívek megszakítóknál keletkezhetnek, a készülék alapfeladata áramok bekapcsolása, ill. megszakítása. - Kis áramok megszakítása: A megszakítók a hálózati feltételek szerint sokféle áramot kapcsolnak be, ill. szakítanak meg. A kis áramok bekapcsolásakor, vagy megszakításakor keletkező ív a megszakító gyors működése miatt nagyon rövid, gyakorlatilag nincs bomlástermék, az SF 6 gáz minősége nem változik. Több ezer kapcsolást lehet végezni ezekkel a kis áramokkal karbantartás és gázcsere nélkül, a gyártó erre pontosabb adatokat is megad. - Zárlati áramok megszakítása: A zárlati áram megszakításakor keletkező ív tulajdonságait, az újragyulladás megakadályozásának feltételeit a pont részletesen ismerteti. A megszakító villamos élettartama a megszakított zárlati áramok összegétől függ. Általában gyártó megad egy görbét, hogy a különféle zárlati áramokból mennyit tud a megszakító karbantartásmentesen megszakítani Középfeszültségű megszakítók A középfeszültségű megszakítókban az SF 6 gázt egyrészt a villamos ívek oltására, másrészt szigetelő gázként alkalmazzák. Az SF 6 gáz oltóközegű megszakítóval történő kapcsolás során nincs ív levágás, ezáltal nem keletkezik kapcsoláskor jelentősebb túlfeszültség. A megszakító pólusok - ahol az árammegszakítás történik - utántöltést nem kívánó, élettartamára gáz 32

34 tömören lezárt térben helyezkednek el, az IEC és CEI 17-1 szabványban előírt feltételeknek megfelelően. A megszakító pólusok karbantartásmentesek ábra Megszakító pólus szerkezete. A mai középfeszültségű megszakítók ívoltási mechanizmusa a nagyfeszültségű megszakítóknál alkalmazott, úgynevezett autopuffer megszakítási technika, amely a kompresszión és a megszakító saját ívfúvásán alapul. Ennek előnye a rövid ívidő, a fokozatos ív kioltás levágás nélkül, nincs visszagyújtás és nem alakul ki kapcsolási túlfeszültség Nagyfeszültségű megszakítók. Nagyfeszültségű megszakítók lehetnek önálló készülékek, készülékkombinációk báziskészülékei, vagy a tokozott berendezések részei. Önálló megszakítókat szabadtéri alállomásokon alkalmaznak. Pólusonkénti felépítésűek, pólusonként oltókamrát tartalmazó SF 6 gáztöltésű megszakító rekesszel és önálló SF 6 gáztöltésű támszigetelő rekesszel. A három pólus 245 kv-ig lehet fázisonkénti, vagy három fázisra közös hajtással működtetett, illetve nagyobb feszültségeken minden pólusnak külön hajtása van. Tokozott berendezések megszakítói lehetnek pólusonként külön rekeszben, vagy 170 kv-ig gyakran a három pólusnak lehet közös a rekesze SF 6 berendezések Középfeszültségű tokozott berendezések Középfeszültségű tokozott kapcsolóberendezéseknél az SF 6 gázt szigetelő anyagként alkalmazzák. A kapcsolóberendezés gázterekre van bontva, amelyek különbözőek lehetnek a berendezés felépítéséből fakadóan. A gáztereket minden esetben a gyártóműben feltöltik a névleges töltőnyomásra, így a helyszínen semmiféle gázzal kapcsolatos munkavégzés nem 33

35 szükséges. A gázterek teljesítik az élettartamára lezárt gázterekre vonatkozó IEC szabvány követelményeit. Semmilyen további gáz, vagy vákuum kezelés nem szükséges a kapcsolóberendezés várható élettartama alatt. A gázszivárgás mértéke a berendezésben kevesebb, mint 0.1 % / év. A gázterekben lévő SF 6 gáz sűrűsége a kapcsolóberendezés üzeme alatt folyamatosan ellenőrzött gáz sűrűség mérővel (hőmérséklet kompenzált nyomás szenzor) ábra Középfeszültségű tokozott SF 6 szigetelésű kapcsolóberendezés Nagyfeszültségű tokozott berendezések A tokozott berendezések lehetnek komplett alállomások kapcsolókészülékekkel, mérőváltókkal, összekötő sínekkel, más kiegészítő elemekkel. Kivitelt tekintve lehetnek belsőtériek vagy szabadtériek, háromfázisúan tokozottak általában 170 kv névleges feszültségig vagy fázisonkénti tokozásúak. Ilyen kapcsolóberendezéssel bármilyen alállomási kapcsolási sémát meg lehet valósítani kis helyen, teljesen zártan, érintéstől védetten. A berendezés végpontjai lehetnek a különféle átvezető szigetelők, transzformátorokhoz gyakran összekötő sínnel csatlakoznak. A kapcsolóberendezéseket sok különálló rekeszre osztják fel, ezt a berendezés gázsémája mutatja. 34

36 Minden rekeszhez tartoznak a 7.1. pontban ismertetett gázcsatlakozók, egy-egy gázsűrűség jelző, amely egy vagy több rekesz védelmét biztosítja. Mindenesetre a megszakítónak önálló gázsűrűség jelzője van, mivel a megszakító tér gázsűrűsége eltérhet a berendezés többi részétől ábra Nagyfeszültségű tokozott SF 6 szigetelésű kapcsolóberendezés Nagyfeszültségű készülékkombinációk Készülékkombinációnak lehet tekinteni, az un. mozgó alállomásokat, és kombinált megszakító egységeket, transzformátor kábel csatlakozót. - A mozgó alállomás olyan egység, ahol a kapcsolóberendezést általában transzformátorral együtt vasúti vagy közúti tréleren vontatják az egyik alkalmazási helytől a másikba. Az ilyen készülékegység tartalmazza a megszakítót, az áramváltókat, szakaszolókat, földelőkapcsolókat, esetleg túlfeszültség korlátozókat és az átvezető szigetelőket. Az SF 6 készülékek a tokozott berendezés készülékeivel azonosak, szabadtéri kivitelűek. 35

37 7.5. ábra Mobil tokozott SF 6 szigetelésű kapcsolóberendezés - Kombinált megszakító egységek (dead tank egységek), A tokozott berendezéshez alkalmazott fémburkolatú megszakító kiegészítve áramváltó(k)-val és esetleg szakaszolóval, a végeken átvezető szigetelőkkel egy kis helyigényű és az SF 6 megszakítótól függően nagy megszakító képességű egységként jól illeszthető be egy hagyományos alállomásba ábra Kombinált megszakító egységek metszetrajza. 36

38 7.7. ábra Kombinált megszakító egységek. - Transzformátorok nagyfeszültségű kivezetését több esetben nem közvetlenül csatlakoztatják nagyfeszültségű kábelhez, a kettő közé SF 6 csatlakozó egységet iktatnak közbe. Egy ilyen összekötő egység egy transzformátor SF 6 átvezetőből, rövid SF 6 összekötő sínből épül fel, a sínhez tartozik egy földelőkapcsoló, esetleg túlfeszültség korlátozó is csatlakozhat a az összekötő sínhez, majd SF 6 kábelátvezető zárja a másik végét. A gázvédelem, ill. az átvezetők biztonsága miatt legalább két független rekeszt alakítanak ki az összekötő egységben. 8. SF 6 és SF 6 gáz keverékek visszanyerése Az előző fejezetekben megismertük az SF 6 gázzal szigetelt készülékek, és az SF 6 gázszigetelésű kapcsolóberendezés (GIS) szerkezeti felépítését, a gáztér kiosztást, az önálló gázrekeszek kialakítását. Megismertük a szigetelő tárcsák szerepét, a külső gázátkötő csövek funkcióját az egy gáztéren belüli önálló rekeszek (kamra) kialakításában. Az SF 6 gázzal töltött berendezések, készülékek szerelési munkáihoz, üzemeltetéséhez, karbantartási és javítási munkáihoz nélkülözhetetlen eszközök az úgy nevezett gázgépek: - a létesítés idején a szerelési helyre négykilences nitrogén töltettel (99,99% tisztaságú, száraz nitrogén) vagy a mindkét csatlakozási pontján tömör szigetelő tárcsával lezárt egységek pl. megszakító pólusok SF 6 gázzal 1,2 bar nyomásra feltöltve kerülnek kiszállításra a készülékek, szállítási egységek. Az önálló készülékek esetében az alapokra történő felállítás után az aktív részben szerelési munka nincs, az üzemi nyomásra történő gázfeltöltést kell elvégezni. A GIS szerelésekor un. szállítási egységek érkeznek a gyártóműből a szerelési helyre, mely egységeket a helyszínen 37

39 kell egymáshoz csatlakoztatni, összeszerelni. Az összeszereléshez először a szállítási gáztöltetet kell eltávolítani (leürítés), majd az egységeket egymáshoz csatlakoztatni, összekuplungolni. Az összeszerelés után kialakuló gáztért (gáztereket) először vákuumozni kell, majd ezt követően SF 6 gázzal feltölteni ábra 420 kv-os megszakító pólus műhelyfelújításon ábra 420 kv-os berendezés szállítási egységei a helyszínen összeszerelve 38

40 - az üzemeltetés időszakában elfordulhat, hogy gyártási, vagy szerelési hiba, a tömítés nem megfelelősége, hosszabb üzemidő után, különösen az időjárás viszontagságainak kitett szabadtéri berendezések esetében, gázszivárgás mutatkozik. A gázszivárgás tényét a sűrűség jelző készülék jelzi, amely védelmi célból kerül beépítésre. A gáznyomás csökkenése rontja az SF 6 gáz szigetelő képességét, egy bizonyos határon túl veszélyezteti a biztonságos üzemet. szélsőséges esetben meghibásodáshoz, átütéshez, zárlathoz vezethet. Ennek megakadályozására a jelzést követően az üzemeltető személyzetnek a nyomást helyre kell állítani, a gázteret fel kell tölteni a környezeti hőmérsékletnek megfelelő nyomásra Táblázat: 420 kv-os berendezés feltöltési és nyomásőr beállítási értékei. karbantartás, javítási munka során, vagy rendellenes működés esetén szükségessé válhat a gáztér megbontása: akár helyszíni javítás, alkatrészcsere céljából, akár a készülék vagy szállítási egység gyári javítása miatt. Ebben az esetben a szerelési munka megkezdése előtt szükséges a gáztér leürítése, összeszerelés után a vákuumozás, majd ezt követően a feltöltés. A technológiai lépések részletes leírását lásd a gázszivárgás javítást ismertető fejezetben. A gáztér leürítését megelőzően helyszíni és laboratóriumi mérésekkel ellenőrizzük az SF 6 gáz minőségét, és a lefejtett gázt palackokba, nagyobb mennyiség esetén tartályba töltjük. Az új gázoktól elkülönítve, szembetűnően megjelölve, a minőségi paramétereit feltüntetve tároljuk. Szükség esetén a DILO szerviz kocsival tisztítjuk: a szilárd szennyeződéseket és a nedvességet kiszűrjük a gázt a gép szűrőrendszerén történő (esetleg többszöri) átáramoltatásával. Ezt a munkafolyamatot addig végezzük, amíg a méréseket ismételten elvégezve a mérési eredmények elérik a szabványban rögzített, használt SF 6 gázra vonatkozó értékeket. Az alkalmazott berendezések a következő fejezetben kerülnek ismertetésre. 39

41 9. SF 6 visszanyerésére szolgáló berendezés kezelése Az üzemeltetés során a kezelő személyzetnek gázszivárgás esetén, melyről a sűrűség jelző ad előjelzést, helyre kell állítani a gáztér nyomását. Erre a célra alkalmas eszköz a minden alállomás tartozékát képező gázutántöltő berendezés Az alábbiakban bemutatjuk a 8. fejezetben leírt funkciók végrehajtására alkalmas készülékeket: 9.1. SF 6 gázutántöltő és vákuumozó berendezés ismertetése Gyártó: DILO Armaturen und Anlagen GmbH Babenhausen Típus: R001/R002 Mérete: 540 x 565 x 1360 mm Vákuumszivattyú: köbméter/ óra kiviteltől függően Vákuum: kisebb, mint 1 mbar 9.1. ábra SF 6 gázutántöltő és vákuumozó berendezés. A berendezést és tartozékait egy zártszelvényű acélból készült hegesztett vázra szerelték. A váz alján elhelyezett két kerék és a fent elhelyezett két fogantyú a mobil alkalmazást teszi lehetővé, biztosítva a feltöltéshez szánt gázpalack felvételét és a felhasználási hely illetve tárolási hely közötti mozgatását. Gázutántöltéskor a gáztérhez kontroll manométert csatlakoztatunk a nyomásérték folyamatos ellenőrzése céljából. Az SF 6 palack csatlakoztatása után a töltőkocsi nyomáscsökkentőjén beállítjuk a szükséges töltőnyomást, majd a tömlővel csatlakozunk a gáztérhez DILO szelepen keresztül. Megnyitjuk a palack elzáró csapját és a reduktoron keresztül elvégezzük a feltöltést, miközben folyamatosan figyeljük a gáztér nyomását. A feltöltést a lefagyás veszélye miatt kis nyomáskülönbség mellett, reduktoron keresztül végezzük, ugyanis a hirtelen nagy nyomással kiáramló gáz hőelvonása miatt a palack és áteresztő szelepe lefagyhat, ami megakadályozza feladat végrehajtását, továbbá személyi sérülést is okozhat. A gáztér leürítésekor a csatlakoztatást hasonlóan végezzük, mint töltéskor. Ennek megtörténte után a vákuumszivattyút beindítjuk és addig működtetjük, ameddig az 1 mbar-os vákuumérték kialakul. Az SF 6 nyomáscsökkentőn keresztül a szükséges nyomásértékig feltöltjük a fogadó tartályt vagy palackot. A szerelési, javítási és karbantartási munkák alkalmával, amikor valamelyik gáztér, vagy annak egy része megbontásra kerül, használjuk azokat az eszközöket, amelyek alkalmasak a gáz lefejtésén kívül a lefejtett gáz tárolására: alapesetben, légnemű halmazállapotban a gázgép saját tartályában. A bonyolultabb, drágább, szervizkocsinak elnevezett gépeket kompresszorral is felszerelték, ezek képesek az SF 6 gáz cseppfolyósítására, és a cseppfolyósított gázt tárolják saját tartályukban, vagy külön tartályban, gázpalackokban. 40

42 9.2. DILO B120R22 típusú gáztöltő, ürítő és nyomástároló szervizkocsi ismertetője A szervizkocsi alkalmas az SF 6 gáz feltöltésére, a gáztér leürítésére, saját tartályában a lefejtett gáz tárolására légnemű halmazállapotban, és kompresszorával a gáz cseppfolyósítására. Ezért alkalmazzuk a nagyobb gázteret vagy egyidejűleg több gázteret is érintő beavatkozásoknál, ahol több a gázmunka, nagyobb mennyiségű gázt kell lefejteni, időlegesen tárolni és visszatölteni. Tartálya nyomástartó edénynek minősül. A tartály kizárólag a gáz tárolására használható. Tilos a gáz szállítására használni! A részecske és száraz szűrőrendszerén keresztül elvégezhetjük az SF 6 gáz tisztítását és nedvesség szűrését. Gyártó: DILO Armaturen und Anlagen GmBH Babenhausen/Németország A berendezés az alábbi tevékenységek végzésére alkalmas: - saját rendszerének vákuumozására - gázterek leürítésére - gázterek elárasztására száraz levegővel vagy nitrogénnel - gázterek töltésére SF 6 gázzal - SF 6 gáz lefejtésére és tárolására - szervízkocsi leürítésére szállításhoz - SF 6 gáz tisztítására A gépet használni a gyártó Kezelési és karbantartási utasításában leírtak szerint szabad, a kezelő személyzetet oktatni kell: - a berendezés kezelésére - a berendezés üzemeltetésének veszélyforrásaira - a meghibásodások, sérülések, balesetek esetén követendő eljárásokra Bármely gázáramlási irány kiválasztásakor az SF 6 gáz a beépített szűrőrendszeren keresztüláramlik. A részecske és nedvességszűrő a gázt tisztítja, a szűrőbetétek viszont elhasználódnak, alkalmanként cserélni kell a szűrőket. A nedvességszűrőt akkor cseréljük, ha már -40 C-foknál jobb harmatpont értékre nem tudjuk a gáz nedvességét javítani. A szűrőbetétek cseréjét sűrűbben kell elvégezni, ha megszakítók felújítását vagy átütött gázterek javítását végezzük, mert a lefejtett gáz bomlástermékeket tartalmaz. A szűrőcsere végrehajtása a 12. fejezetben leírtak figyelembe vételével történik. 41

43 9.2. ábra B120R22 típusú gáztöltő, ürítő és nyomástároló szervízkocsi funkcionális rajza. 42

44 9.3. ábra B120R22 típusú gáztöltő, ürítő és nyomástároló szervízkocsi kezelőszervei. 43

45 9.4. ábra B120R22 típusú gáztöltő, ürítő és nyomástároló szervikocsi fényképe Mobil szervizkocsi A helyszíni szerelésekhez fejlesztették ki a mobil szervizkocsit. Funkcióit tekintve azonos feladatokat lát el, mint az előbb ismertetett, azonban alvázra szerelték, utánfutóként vontatható megfelelő vizsgával és vonóhoroggal rendelkező kis teherautóval, vagy busszal. A szerelési helyen letalpalva dolgozhatunk vele. Ponyvával védett az időjárás viszontagságai ellen ábra Mobil szerviz kocsi (MEGA sorozat) fényképe. 44

46 10. Az SF 6 újrafelhasználása és a különböző újrafelhasználási kategóriák Az üzem közben elszennyeződött SF 6 gázt tisztítás után újra fel lehet használni. A megtisztított gáz minőségi követelményeit, a megengedhető szennyezőanyag tartalmat a táblázat tartalmazza. A 200kPa névleges nyomás alatti értékek a középfeszültségű, a 200kPa névleges nyomás feletti értékek a nagyfeszültségű berendezésekre jellemzőek. Szennyeződés A legnagyobb megengedhető mérték Névleges nyomás Névleges nyomás <200kPa(abs) >200kPa(abs) Levegő és/vagy szén tetrafluorid (CF 4 ) 3% (térfogat) 3% (térfogat) víz 95 mg/kg 25 mg/kg olaj 10 mg/kg Összes reaktív gáz-halmazállapotú 50µl/l(összes) vagy 12µl/l(SO 2 +SOF 2 ) bomlástermék vagy 25µl/l(HF) Táblázat. Az újra felhasznált SF 6 gáz legnagyobb megengedhető szennyezőanyag tartalma. (IEC old. 2. táblázat kivonatosan) Az SF 6 tartalmú gázkeverékek minőségére még nem alakultak ki egységes előírások. Erre vonatkozólag a gyártó és felhasználó előírásait kell mértékadónak tekinteni. Csak az alábbi megkülönböztetést kell tenni: - Nagy nyomásra alkalmas újrahasznosított gáz bármilyen berendezésben újra használható - Míg alacsony nyomásra alkalmas újrahasznosított gáz csak 200 kpa alatti töltő nyomással rendelkező berendezésekben használható újra fel. A villamos berendezések gázzal történő feltöltésének általános feltételeit az IEC szabvány 2.5 fejezete írja le. Az egyes berendezések sajátos konstrukciós jellemzőitől függő gázfeltöltési eljárások részleteit a berendezés gyártónak kell meghatároznia. A nedvességtartalmat illetően, lényeges a következő pontok figyelembe vétele: - A leszívás eltávolítja a nedvességtartalmat a gáztérből bizonyos fokig: egy megfelelő vákuum szint elérése és szinten tartása után a vákuum állandóságot ellenőrizni kell a leeresztő szelep elzárásával és elfogadható idejű várakozással. Túlzott nyomásnövekedés nem megengedhető. A berendezés gyártóknak kell előírniuk a részleteket, a korábban említett IEC szabvány 2.5 fejezete szerint. - Elnyelő anyagot (abszorber) kell betervezni a visszamaradó nedvesség szabályozására, amely a leszívással nem távolítható el. Az újrafelhasználásra nem alkalmas SF 6 gázt egy külső újrahasznosító cégnek kell feldolgoznia. Ez az esetek legnagyobb részében lehetővé teszi a hasznosítást. Különösen a rendkívül magas, nem reaktív gázszennyeződést tartalmazó SF 6 gázok, tisztíthatók meg a különlegesen felszerelt vállalkozásoknál. 45

47 11. Gáztér szivárgások javítása Az üzemelő berendezések közül a legrégebbiek ban kerültek beüzemelésre, vagyis életkoruk eléri, sőt meghaladja a 30 évet. Üzembiztosságuk soha nem hagyott kívánni valót maga után, azonban a gázszivárgással már más a helyzet. A GIS berendezések szállítói 30 évvel ezelőtt az összes betöltött gázmennyiségre vonatkoztatott éves 2% veszteséget garantáltak. Ez bizony csak első olvasatra tűnik kevésnek. Gondoljunk csak bele ez annyi, mintha ha egy MVA-s transzformátor 60 köbméter olajtöltetéből megengednénk cca liter, vagyis 6 hordónyi transzformátor olaj elfolyását évente. Természetesen szigorodtak a szabályozások, környezet tudatosabbak lettek a tervező mérnökök és az üzemeltetők, korszerűsödtek a tömítési technológiák, ennek eredménye képen ma már 0,5% garantált veszteség alatt nehéz eladni berendezést, sőt az önálló készülékek legtöbbjét szivárgásmentesként árulják. Milyen problémákat vet fel és milyen kockázatot jelent az üzemeltetésben a gázszivárgás? - növeli az üzemeltetési költséget az utántöltéshez szükséges gáz mennyiség beszerzési költsége, - növeli az üzemeltető személyzet rendelkezésre állásának költségeit, különös tekintettel a távkezelt, illetve kezelő nélküli alállomásokra, - a gázutántöltés nem megfelelő végrehajtásakor levegőt, nedvességet, vagy egyéb szennyeződést juttathatunk a gáztérbe, - a légtérbe kikerülő gáz következménye a környezet károsítás. A szivárgó gáztereket tehát javítani kell olyan gyorsan, ahogy azt az üzemviteli viszonyok megengedik: üzembiztonsági, gazdasági okokból és végül, de nem utolsó sorban a környezetünk megkímélése miatt is. A gázszivárgás tényét a gázutántöltés igénye jelzi: a méréssel történő éves ellenőrzés alkalmával, vagy nagyobb mértékű gázvesztés esetén a nyomásőr jelzése alapján állapíthatjuk meg. A biztonságos üzemeltetéshez el kell végezni a gázutántöltést és gázszivárgás méréssel meg kell keresni a hibahelyet Gázszivárgás mérési módszerek: 1. Szappanos víz segítségével: szappanos víz oldatával a peremet ecsettel bekenjük, gáz szivárgás esetén a szivárgási helyen hab képződik. 2. Szivárgáskereső hab: aeroszolos flakonból habot permetezünk a peremre, gáz szivárgás esetén intenzív habképződést tapasztalunk. 3. Gázszivárgás mérés műszerrel: erre a célra kialakított mérőműszerrel keressük meg a szivárgási helyet. A műszerek érzékenysége állítható, az SF 6 gázt érzékelik és hangjelzéssel jelzik a szivárgást. A legkorszerűbb készülékek digitálisan kijelzik a szivárgás intenzitását. 4. Gázszivárgás keresés infravörös kamerával: a kamera megfelelő beállításával (bármilyen gáz érzékelésére alkalmassá tehető) a szivárgási helyen kiáramló SF 6 molekulákat érzékeli több méter távolságból is. A szivárgási hely nagy pontosságú behatárolására alkalmas készülék: fénykép, videó felvétel készíthető a hibahelyről. 46

48 11.1. ábra Gázszivárgás mérés GIS berendezésen Az éves ellenőrzés megfelelő pontosságú tapintó hőmérővel és manométerrel végzett tokhőmérséklet-nyomásméréssel történik. Az alábbi táblázat mutatja a környezeti hőmérsékletnek megfelelő nyomásértéket a környezeti hőmérsékletnek megfelelő névleges értéken feltöltött gáztérre vonatkozóan A gáztér tömítés javítására alkalmazott módszerek: A gáztér megbontása nélkül: a) A szivárgó perem javítása fúrással járó tömítési eljárással: A peremszivárgás javítása a gáztér megbontása nélkül, nyomás alatt, akár üzem közben elvégezhető injektálásos módszerrel megfelelő tömítő/ragasztó anyagok alkalmazásával. A letisztított: portalanított és zsírtalanított peremen kijelöljük a az injektáló adapter szereléséhez, a fúrás és menetvágás végrehajtásához a munkaterületet az M10-es furat középvonalát azon a helyen kell kijelölni, ahol a két karimafelület találkozik. A fúrás és menetvágás végrehajtása után felszereljük az M10x1,5 mm-es injektáló adaptert majd a kétkomponensű speciális tömítő anyagot összekeverve bepréseljük kézi zsírzóval, pisztollyal, vagy sűrített levegővel. A speciális tömítő anyag besajtoláskor megfelelően híg, annak érdekében, hogy könnyen bepréselhető legyen és a karima mentén egyenletesen végighaladjon, majd a térhálósodás alkalmával mintegy megdagadva, a rést kitölti, és elzárja a kiszivárgó gáz útját. Az injektálás alkalmával 4-8 db M10x1,5 mm-es adaptert szerelünk fel, attól függően, hogy az egyes fúrási-menetvágási-injektálási műveletek után még fennáll-e a szivárgás. A menetes furat mélysége 8-10 mm közötti, az injektáló furat mélysége 3mm. Az injektálás egyesével történik, és addig kell végezni, amíg a következő pontnál a tömítő anyag meg nem jelenik. Amikor a tömítő anyag megjelenik, akkor az injektáló adaptert tömítő csavarral le 47

49 kell zárni. Az injektált tömítőanyag kötési ideje 4 óra +5 C fokon, ezért ha ennél alacsonyabb a környezeti hőmérséklet, akkor helyi fűtést (hőlégfúvó) kell alkalmazni. A javítás sikerességének ellenőrzése szivárgásméréssel történik: szappanhabosítással és gázszivárgás mérő műszerrel történő méréssel a bezsákolt peremen. A peremtömítés javítása után az injektáláshoz használt szerelvényeket le kell szerelni, és a furatokat hernyócsavarral kell lezárni. Ezen kívül el kell végezni a festés-javítást illetve felületvédelmet. A technológiát a ábra szemlélteti: ábra Tokozott gyűjtősín csatlakozó perem javítása. A fényképek a MAVIR állomások 420 kv-os GIS berendezéseinek injektálásos módszerrel történt gázszivárgás javítása alkalmával készültek. (Az elmúlt 4 évben összesen 17 db perem szivárgás mentesítése történt ezzel a technológiával.) A módszer hornyos peremcsatlakozások esetében korlátozás nélkül alkalmazható. Veszélyforrása bakelitgyűrűs peremtömítések injektálása alkalmával az, hogy a fúrás mélység rosszul történő megválasztása esetén, vagy a gáztér nyomásánál lényegesebb nagyobb nyomású préselés esetén, a tömítő O-gyűrű illetve a támasztó bakelit gyűrűk megsérülhetnek, ezért csak nagy tapasztalattal rendelkező, gyakorlott személyzet végezhet ilyen munkát, a fúrásmélység korlátozása mellett (ütköző alkalmazása), a beinjektált anyag mennyiségének és a préselési nyomás értékének folyamatos ellenőrzése mellett. A és ábrák az egyetlen sikertelen javításról készültek: egy gyűjtősín elem bakelitgyűrűs peremcsatlakozásának injektálása alkalmával, az előírtnál nagyobb nyomás miatti sérülést mutatja: bakelitgyűrű sérülése, O-gyűrű sérülése, gáztérbe bekerülő tömítő anyag. 48

50 11.3. és ábrák Sikertelen tömítés. A perem tömítési rendszer elemeinek sérülése miatt ez a javítás sikertelen volt, a gázszivárgás nem szűnt meg, azonban az alkalmazott anyagok (SF 6 gázzal és bomlástermékeivel nem lépnek reakcióba, villamos térbe kerülve nem okoznak problémát) lehetővé tették az 49

51 üzemeltetést addig az időpontig (a sikertelen injektálás után 11 hónap), amikor a gyűjtősínt feszültségmentesíteni lehetett a szétszereléssel történő javításhoz. b) A szivárgó perem javítása külső ragasztással: Korlátozott mértékben használják, nem igazán terjedt el a gyakorlatban. Előnye, olcsóbb az injektálásnál, azonban nagyon komoly hátránya, hogy a ragasztás után a későbbiekben a perem megbontása nehézségekbe ütközik, és általában sérülés nélkül nehezen elvégezhető. Üzem közben csak a kisebb intenzitású szivárgási helyek javíthatók ezzel a módszerrel, a nagyobb intenzitású szivárgási helyek javításához a gáznyomás leeresztése, tehát feszültségmentesítés szükséges ábra Külső ragasztással javított peremcsatlakozás. A technológia leírása: egy többrétegű ragasztó rendszer alkalmazásával szüntetjük meg a gázszivárgást. A szivárgási hely(ek) lokalizálása után egy pillanat ragasztóval megállítjuk a szivárgást, majd a közbenső fázisban megfelelő fém töltetű ragasztó anyaggal, melynek hőtágulási együtthatója megegyezik a GIS tokozat szilícium-alumínium ötvözetű anyagával, biztosítjuk a tartós tömítést a hődilatáció hatása alatt is, majd végezetül a tömítést végző ragasztó rétegeket bevonattal látjuk el, mely réteg feladata a rezgés, a hőmérsékletváltozás, napfény ultraibolya sugárzás stb. elleni védelem Gáztér megbontással történő javítás: Feszültségmentesítéssel végezhető munka. A berendezésből, vagy berendezésrészből, gáztérből a feszültségmentesítés és a határoló gázterekben kialakított nyomáslépcső után leeresztjük a gáznyomást. A gázteret megvákuumozzuk, majd nagy tisztaságú, száraz nitrogénnel töltjük fel a légköri nyomásig. A peremcsavarok megbontásával, a leszereljük a fedelet, vagy csatlakozó elem(ek)et, megbontjuk a tokozást a javítandó peremcsatlakozásig. Amennyiben szükséges daruval leemeljük a javítandó részt. A ábra egy helyszíni javítás alkalmával leszerelt egységet mutat: a tömör szigetelő 50

52 tárcsát láthatjuk valamint a hornyos tömítési rendszert a behelyezett O-gyűrűvel. A szigetelő tárcsa közepén látható furatok az áramvezető cső fogadására szolgáló érintkező rögzítéséhez szükségesek ábra Tömör szigetelő tárcsa ábra Leszerelt gyűjtősín darab. 51

53 11.8. ábra Kibontott 420 kv-os megszakító pólus. Szétszereljük, tisztítjuk, felpolírozzuk a tömítő felületeket, majd a peremek szilikon tartalmú zsírral történő bekenése után, mely véd a nedvesség behatolása ellen,új tömítő O-gyűrű (EPDM gumigyűrű) elhelyezésével összeszereljük. Elvégezzük a visszaszerelési munkákat, majd a gázteret vákuumozzuk. A vákuumozás ideje a nyitva tartás+2 óra, de minimálisan 4 óra. Közben ellenőrizzük a vákuumállóságot, amely művelet úgy történik, hogy leállítjuk a vákuum szivattyút és ellenőrizzük, hogy 0,5 óra alatt emelkedik-e a nyomás, ha nem történik nyomásemelkedés. Ezt követően fel lehet a gázteret tölteni SF 6 gázzal, a környezeti hőmérsékletnek megfelelő nyomás értékre. Ezután a gázt pihentetjük és elvégezzük a szükséges gázvizsgálatokat: szivárgásmérés, nedvességmérés, gázösszetétel mérés. Amennyiben minden érték megfelelő, következik a feszültségpróba. (11.9. ábra) A próba berendezéssel a helyszínen szerelt gázteret a gyári próbafeszültség 0,8-szorosával próbáljuk: U pr = 0,8 x 680 kv = 540 kv A szétszereléssel történő javítás előnye, hogy míg a korábban ismertetett technológiák csak konzerválták a perem korróziós állapotát az utólagos tömítő anyagbevitellel, illetve a külső leragasztással, addig ez a módszer teljes értékű: új tömítési rendszer beszerelése mellett a peremek állapotát is azonos értékűvé teszi egy új peremével. Hátránya a költségesség mellett a magas gép és eszközigény, valamint a hosszú feszültségmentesítési időszükséglet. 52

54 11.9. ábra Feszültségpróba az alállomás helyszínén. Összefoglalás: a gázszivárgásokat a lehető legrövidebb időn belül ki kell javítani, nemcsak az üzemviteli kockázat megszüntetése, hanem a káros környezeti hatások megszüntetése miatt. A javítási technológia megválasztása a gazdaságossági szempontok figyelembe vétele mellett a feszültségmentesítési lehetőségek ismeretében, a technikai kivitelezhetőség mérlegelése alapján történik. 53

55 12. Munkavégzés nyitott SF 6 kamrával Általános követelmények Nyitott SF 6 gáz tereknél folytatott munkavégzés esetén az emberi, környezeti és tárgyi kockázatok elkerülése érdekében az SF 6 gáz kezelésénél szigorúan be kell tartani a vonatkozó előírásokat, szabályokat. A munkavégző mindig gondoljon arra, hogy szilárd és gáz állapotú bomlástermék lehet jelen a megnyitandó gáztérben. Az előírt biztonsági intézkedéseken túl a következőket kell figyelembe venni: - lehetőleg ne maradjon SF 6 gáz a gáztérben a felnyitás előtt, - a személyzet megfelelően védve legyen az esetleges maradék SF 6 gáz és bomlástermék ellen, - a por alakú bomlás terméket az erre alkalmas, erre a célra használt és megfelelően feliratozott porszívóval teljes mértékben el kell távolítani, - a szerszámokat, védő ruhákat, alkatrészeket meg kell tisztítani vagy ártalmatlanítani kell. A tisztításra illetve a bomlástermékek ártalmatlanítására vonatkozó szabályokat mindig szem előtt kell tartani. A nyitva tartási időt, az egyébként gáz tömören lezárt tereknél a minimálisra kell csökkenteni a következő okok miatt: - a légköri nedvesség felvétele, amely korrózió veszélyt jelent, - szennyeződés kockázata, - mechanikai sérülés veszélye Munkafolyamat Biztosítani kell a megkövetelt biztonsági intézkedések betartását. A munka bármilyen okból történő megszakítása miatt készenlétben kell tartani a szállításhoz szükséges védelmet vagy a szerelési védőburkolatokat. Távolítsa el a védő burkolatokat és tárolja azokat beltéren védve azokat a sérüléstől és a környezeti behatásoktól. Tisztítsa meg a gázteret a berendezés gépkönyve szerint. Mindig kövesse a higiéniai előírásokat. A bőrét ért bármilyen szennyeződést azonnal mossa le szappannal és bő vízzel Gázterek megnyitása Biztosítsa a legmagasabb szintű üzemi egészségvédelmet! Zsír vagy szennyeződés foltok és nedvesség átívelést és károsodást okozhat a gáztéren belül. Az alkatrészeket, amelyek az SF 6 gázzal közvetlen kapcsolatban vannak a lehető legkisebb mértékben érintse meg. A szigetelőket csak tiszta műanyag kesztyűvel érintse meg, és védje azokat a polietilén bevonatú szennyeződéstől. Megfelelő védelmi intézkedések szükségesek a nyitott tér munkáinak megszakítása esetén: 54

56 - le kell zárni a gázteret a lehető leggyorsabban. Megelőzni a légköri nedvesség bejutását gázterekbe szárító készülékkel vagy fóliával, vagy a szállításhoz használt védő burkolatokkal és védő nitrogén gázzal vagy száraz levegővel. - Normál üzemvitel alatt az elválasztó szigetelők csak kis nyomáskülönbségnek vannak kitéve. A legnagyobb nyomáskülönbség (kb kpa abs) a megszakítóban és a rendszer nyomásban van. Egy gáztérben történő beavatkozáskor az érintett szigetelők megnövekedett terhelésnek vannak kitéve, főleg az áramvezető csősín kihúzása és bővítése során végzett mechanikai beavatkozások során, az oltókamra egység változtatása vagy a érintkezők és az érintkező csatlakozások szétszerelése során. A szükséges nyomáscsökkentés végrehajtáshoz alkalmazandó előírásokat a berendezésre vonatkozó gépkönyv tartalmazza Munkavégzési sorrend és védőfelszerelések leírása Főbb veszélyforrások: Savas és kapcsolási eredetű mérgező bomlástermékek (fehér por), SF 6 gáz bomlástermékei A megszakítókban a kapcsolások alkalmával villamos ív keletkezik, az ív a teflon fúvókák anyagát, a réz-wolfram érintkezők anyagát bontja, továbbá a gázképződés és az oltókamra felültén maradt nedvesség között kémiai reakciók jönnek létre. Ennek eredményeként keletkeznek bomlástermékként: kéndioxid, hidrogénfluorid és széntetrafluorid. Különösen nagy mennyiségben keletkeznek bomlástermékek zárlati ív hatására, amint azt a és ábrák mutatják: az első képen egy átütött szigetelő tárcsa látható, másodikon egy zárlati próba alkalmával átütött készüléket látunk, ahol a zárlat hatására a burkolat is megsérült: ábra Átütött szigetelőtárcsa jól látható ívcsatornával. 55

57 Általános előírások: ábra Zárlati próbán átütött sérült készülék. Az érintett gáztérben történő munkavégzéshez minimum 2 fő, egészségügyileg alkalmas, orvosi vizsgával rendelkező és e munka végzésére kioktatott, szakmunkás szükséges. A munkavégzés alkalmával az alábbiakban felsorolt személyi védőeszközök használata, viselése kötelező: - Panoráma álarc - Szupermaszk. Használata a csomagolásban található Használati útmutató szerint. - Szűrőbetét. Használata a csomagolásban található Használati útmutató szerint. - Egyszer használatos szűrőfélálarc kilégzőszeleppel. Használata a csomagolásban található Használati útmutató szerint. - Védő szemüveg - Védő ruházat: - permetező overall, - cipővédő, - sapka, - eldobható kesztyű. 56

58 A felsorolásban szereplő egyéni védőeszközökből a szerelési helyen vagy a műhelyben legalább egy váltásnak mindig rendelkezésre kell állnia. A védő ruházatba beöltözött és védőeszközökkel ellátott szerelőt a ábrán láthatjuk: ábra Védőeszközökkel ellátott szerelő A munkavégzéshez szükséges anyagok: - Polipropilénből vagy polietilénből készült, térfogatmértékes műanyag vödör, literes beosztással, legalább 10 liter térfogatú. - Műanyag palack, legalább 20 literes, legalább d=25mm-es, csavarosan zárható töltő nyílással. - Portölcsér minimum d=25 mm-es töltőnyíláshoz, mely a műanyag palackhoz illeszkedik. - Poliészter műanyagzsák a veszélyes hulladékok gyűjtéséhez. - A veszélyes hulladékok megjelöléséhez alkalmas öntapadó címke. - Kalciumklorid-hexahidrát. - A felületek tisztításához szükséges dörzsi, törlőruha, oldószerek A munkavégzéshez szükséges eszközök: - Jól szellőztethető szerelőműhely, amennyiben a szétszerelés nem a felállítási helyen, szabadtéren történik. A beltéri berendezéseknél a kapcsoló épületet jól át kell szellőztetni és a munka megkezdése előtt, valamint a munkavégzés ideje alatt a gázkoncentrátumot folyamatosan méréssel ellenőrizni kell! - Megfelelő teherbírású daru, helyszíni munkavégzésnél autódaru, az érintett kapcsoló berendezéselem emeléséhez megfelelő műanyag kötelekkel, egyéb segédeszközökkel. 57

59 - A szétszereléshez szükséges szerelőszerszámok. - A tisztításhoz szükséges nagy teljesítményű ipari porszívó. - Mérleg dekagrammos beosztással A megszakító illetve rendellenes működés (zárlat) miatt meghibásodott gáztér és/vagy készülék megbontása előtt elvégzendő tevékenységek. - Amennyiben a karbantartandó megszakító, vagy a meghibásodott kapcsolóberendezéselem gáznyomás alatt érkezik a műhelybe, vagy a helyszínen kell a javítást elvégezni az első teendő a gáztér leürítése. A gáz leszívását a DILO szervízkocsival végezzük, lehetőség szerint az előszűrő alkalmazásával ábra Szerelő a mobil DILO szervízkocsival. - A munkavégzés során a korábban felsorolt egyén védőeszközöket a szűrőfélálarc és a védőszemüveg kivételével használni kell. - A gáztér felnyitásához elvégzendő nyomásmentesítés alkalmával a határoló gáztereket félnyomásra kell beállítani, nyomáslépcsőzni kell, és minden tekintetben a gyártóművi előírásokat be kell tartani. 58

60 12.5. ábra Munkavégzés: gáztér megbontása a helyszínen A megszakító illetve meghibásodott, sérült gáztér megbontása alkalmával betartandó előírások: - Gyártóművi műszaki előírások, technológiai utasítások: SF 6 berendezés alkatrészeinek előkészítése és szerelése, nagy teljesítményű ipari porszívó használata, végtelenített emelőkötél használata, öntött SF 6 -szigetelők és poliészter vázanyagú szigetelőcsövek és rudak tisztítása, etilalkohol (Ethanol) felhasználása. - Az SF 6 gáztól leürített gáztér megbontását nagyon óvatosan kell elvégezni, mivel a gáztérben felgyülemlett mérgező por szemcsézete nagyon finom (cca. 2 mikron), ennek következtében, ha felkeveredik még órák múlva is a levegőben lebeg. - A készülék vagy gáztér fedelét (fedeleit) óvatosan le kell venni, majd ezután minden további szétszerelés nélkül az elérhető kapcsolási port ki kell porszívózni. - Az alapos porszívózás után a készüléket vagy gáztér-elemet teljesen szétszerelve alkatrészenként kell leporszívózni és leterített műanyag fóliára vagy nátroncellulóz papírra rakni a további tisztításhoz. Végezetül az üres tokot, burkolati elemet is gondosan ki kell porszívózni. - Amennyiben van a készülékben szűrőegység (megszakító), tartalmát a műanyag vödörbe kell önteni. - A már porszívóval megtisztított alkatrészek további tisztításához kesztyűt kell cserélni, valamint a szupermaszkot egyszer használatos szűrőfélálarcra és védőszemüvegre kell cserélni. Ezután lehet az alkatrészek további tisztítását megkezdeni. 59

61 12.6. ábra Kibontott 420 kv-os megszakító pólus A munkavégzés után (szétszerelés, karbantartás, javítás) elvégzendő tevékenységek: - A DILO szervízkocsi szűrőbetéteit és az előszűrő egységet tisztítását el kell végezni. - A munkavégzés alkalmával használt szerszámokat meg kell tisztítani. - A fóliát vagy nátroncellulóz papírt a kapcsolási portól megtisztítani, az összegyűjtött port a műanyag vödörbe gyűjteni, a fóliát vagy papírt poliészterzsákba tenni. - A porszívó porzsákját kivenni, nyílását lezárni és a poliészterzsákba tenni. - A porszívó szívócsövében és a szívófejben lerakódott kapcsolási port a műanyag vödörbe szórni. 60