Утечка элегаза
Если принять отношение между диаметрами кожуха и токопровода равным е, можно вычислить требуемое количество газа на погонный метр в зависимости от минимальной окружающей температуры (используя рис. 1 и 3).
Результаты расчетов приведены на рис. 4.
Представляется, что требуемое количество газа на погонный метр значительно уменьшается при повышении минимальной температуры (а также при допустимом максимальном давлении газа).
Хотя утечка обычно оценивается в процентах от общего количества газа, важно знать фактические потери газа в единицу времени, так как общее количество газа изменяется в зависимости от типа КРУ.
Величина потери газа в единицу времени зависит от уплотнений и оболочки.
Потеря газа через уплотнения за единицу времени определяется следующей формулой:
где Q — общее количество газа на погонный метр; t — время; Р — давление; п=1-1/3 (в зависимости от типа уплотнения); lj — длина уплотнения; z — число уплотнений на погонный метр.
Рис. 4. Зависимость минимального количества элегаза на погонный метр изолирующей системы от минимальной температуры при различных импульсных напряжениях.
Так как lj = nD (D — диаметр кожуха) и D=1/P, можно сказать, что —AQfAt = Pn~l или —AQIAt=1/Pl~n.
Это означает, что абсолютная величина потери газа уменьшается при повышении приложенного давления. Кроме вышеупомянутой потери, теоретически существует возможность диффузии.
Было показано, что диаметр кожуха обратно пропорционален давлению. Так как потеря в единицу времени (и на погонный метр) пропорциональна произведению диаметра и давления, величина потерь постоянна и не зависит от давления. Однако может сказываться благоприятное влияние более коротких аксиальных изоляционных расстояний, в некоторых случаях составляющих до 0,2 общей длины; эти размеры обратно пропорциональны давлению. Для материалов, применяемых для кожуха, утечка через уплотнения больше, чем диффузия.
В заключение следует указать, что в отношении абсолютного количества элегаза более благоприятна система высокого давления.
Внутренние повреждения
Внутреннее повреждение может быть вызвано утечкой газа или повреждением твердых изолирующих элементов. Большая утечка может иметь место только при повреждении баков или трубопроводов, но это очень мало вероятно, так как к их механической; прочности предъявляются строгие требования. Контрольные клапаны на кожухах предотвращают возможность вредных последствий в случае серьезного повреждения трубопровода. Кроме того, трубы должны быть проложены так, чтобы большая их часть была внутри устройства. Так как часть труб прокладывается снаружи между фазами, необходима надежная конструкция труб во избежание значительных утечек.
Остается возможность небольшой утечки. В этом случае, если нет достаточной автоматической подачи газа, давление медленно падает. Такое медленное снижение позволяет своевременно предпринимать необходимые меры для того, чтобы избежать внутренних повреждений. Для этого при определенном падении давления ниже допустимого подается предупредительный сигнал или производится отключение или блокировка.
Повреждение твердых изоляционных материалов неизбежно приводит к пробою или перекрытию. Поэтому необходимо предотвратить недопустимые превышения давлений. Прежде всего, при конструировании следует стремиться к минимальному количеству отсеков, выполняя каждый из них максимального объема. Однако это ограничивает надежность эксплуатации и усложняет обслуживание. Электрическое секционирование в первичной цепи обусловливает разделение газа. Кроме того, закрепление токопроводов требует изолированных опор.
Для снижения вероятности возникновения внутренних повреждений необходимо ограничение числа изоляторов. Пример решения приведен на рис. 5, где показан изолятор, имеющий различные функции. На одной опоре собраны три электрических соединения с почти линейным распределением потенциала. Для всех электрических соединений используются два стандартных типа. Половина всех механических опор электрически связана.
Внутреннее повреждение должно быть обнаружено, локализовано и устранено как можно быстрее. Время, которое для этого требуется, при заданном токе зависит от объема аварийного отсека.
Рис. 5. Опорный изолятор.
Для ограничения чрезмерных давлений применены отражательные плиты, которые являются наиболее безопасным средством.
Другое возможное решение состоит в применении взрывоупорного кожуха. При этом часто возникает разрушение внутренней перегородки, и таким образом увеличивается объем с пониженным давлением. При таком решении нет локализации загрязнения элегаза, и поэтому должны предусматриваться дополнительные перегородки (что, однако, увеличивает вероятность электрического повреждения). Поэтому это решение было отвергнуто.
Система с быстродействующими короткозамыкателями не может быть применена, хотя при пиропроводе может быть достигнуто время включения менее 5 мс. Проблема заключается в сложности средств обнаружения внутреннего повреждения и нежелательности создания искусственного замыкания на землю в системе.
