ZDM Olii-vrye SF6 Digtheidsoverbrenger: Die Permanente Oplossing vir Olielekkage

Die 110kV-transformerhuis by ons aanleg is in Februarie 2005 gebou en in bedryf gestel. Die 110kV-stelsel maak gebruik van 'n ZF4-126\1250-31.5 tipe SF6 GIS (Gasgeïsoleerde Skakeel) van die Beijing Switchgear Factory, wat sestien bays en 29 SF6-gas kompartemente insluit, waaronder vyf skakelaarkompartemente. Elke skakelaarkompartment is toegerus met 'n SF6-gasdichtheidreule. Ons aanleg maak gebruik van die MTK-1 model olievulde dichtheidreules vervaardig deur die Shanghai Xinyuan Instrument Factory. Hierdie reules is beskikbaar in twee drukbereike: -0.1 tot 0.5 MPa en -0.1 tot 0.9 MPa, met een of twee stelle kontakte. Hulle gebruik 'n Bourdon-buise en tweemetale strook as sensorelemente. Wanneer gaslekking 'n sekere vlak bereik, aktiveer die elektriese kontakte alarmering- of vergrendelingsignale, wat verskillende beskermfunksies moontlik maak. Op 17 Oktober 2015, tydens 'n routyne-inspeksie, het diensdoadige elektriciens uiteenlopende grade van gaslekking in die dichtheidreules vir kompartemente 11, 19 en 22 ontdek. Hierdie voorval het die operasionele risiko's geïdentifiseer wat gepaard gaan met olielekking in SF6-dichtheidreules.

1. Risiko's van Olielekking in SF6-Dichtheidreules

Olielekking in dichtheidreules veroorsaak aansienlike skade aan kragtoerusting:

1.1 Wanneer die aardbevingsbestendige olie binne die dichtheidreule volledig verloor raak, word sy dempingsvermoë aansienlik verminder. Indien die skakelaar onder sulke omstandighede funksioneer (aan of af), kan dit lei tot kontakmislukking, oormatige afwyking van standaardwaardes, wijserstokking en ander mislukkings (sien Figuur 1: Olievulde dichtheidreule).

1.2 As gevolg van die spesifieke eienskappe van die kontakte in SF6-dichtheidreules—lae kontakkracht en lank betroubare leeftyd—kan kontaktoxidatie oor tyd plaasvind, wat lei tot swak of ononderbroke kontak. In SF6-dichtheidreules waar die olie volledig verloor is, word die magtige elektriese kontakte blootgestel aan lug, wat oksidatie en stofakkumulasie bevorder, wat maklik swak kontak by die kontakpunte veroorsaak. Tijdens operasie is daar opgemerk dat 3% van SF6-dichtheidreulekontakte nie effektief geleiding gee nie, hoofsaaklik as gevolg van onvoldoende aardbevingsbestendige olie. Indien die wijser van 'n SF6-dichtheidreule stok, of indien die kontakte faal of nie regtig geleiding gee nie, word die veiligheid en betroubaarheid van die kragnet direk bedreig.

2. Oorsake van Olielekking in SF6-Dichtheidreules

Die primêre oorsaak van olielekking in SF6-dichtheidreules is die faling van drie plekke seegels: die verbinding tussen die terminalbasis en die oppervlak, en die seegel tussen die glas en die behuising. Hierdie seegelfaling is hoofsaaklik as gevolg van ouderdom van die seegelringe. Die aardbevingsbestendige olieseegels in SF6-dichtheidreules word tipies gemaak van nitrilrubber (NBR). NBR is 'n sintetiese elastomer-kopolimeer bestaande uit butadieen, akrilnitril en emulsie, met 'n molekulêre struktuur wat 'n onvervulde karboonketting kenmerk. Die inhoud van akrilnitril beïnvloed direk die eienskappe van NBR: hoër akrilnitrilinhoud verhoog olie-, oplosmiddel- en chemiese weerstandsvermoë, sowel as sterkte, hardheid, slysweerstand en hittebestandheid, maar verminder laetemperatuurbuigbaarheid, veerkrag en verhoog gasdichtheid. Faktore wat die ouderdom van NBR-seegels beïnvloed, kan in interne en eksterne faktore gekategoriseer word.

2.1 Interne Faktore

2.1.1 Molekulêre Struktuur van Nitrilrubber
NBR is nie 'n vervulde koolwaterstofrubber nie; sy polymeerkettinge bevat onvervulde dubbelbande. Onder verskillende eksterne invloede reageer suurstof by hierdie dubbelbande, wat oxide vorm. Hierdie oxide verder verbind tot rubberperoxide, wat lei tot molekulêre kettingversplintering. Gelyktydig word klein hoeveelhede aktiewe groepe gegenereer, wat die kruisbinding van rubbermolekules bevorder. Dit verhoog aansienlik die kruisbindingsdigtheid, wat die rubber brosheid en hardheid laat word. Die aantal dubbelbande beïnvloed direk die tempo van ouderdom.

2.1.2 Rubber Komposisieagentte
Die keuse van vulkaniseringsmiddele tydens rubbervervaardiging is krities. 'n Toename in swafelkruisbindingskonsentrasie versnel die ouderdomsproses van die rubber.

2.2 Eksterne Faktore

2.2.1 Suurstof is 'n primêre oorsaak van rubberouderdom. Suurstofmolekules veroorsaak kettingversplintering en herkruisbinding. 'n Ander faktor is ozon, wat hoog reaktief is. Ozon val die dubbelbande in rubbermolekules aan, wat ozonide vorm wat dan verbind en die polymeerkettinge verbind. Aangesien die aardbevingsbestendige olieseegel direk in kontak met lug is, en suurstof/ozon kan in die olie oplos, neem hulle deel aan ouderdomsreaksies binne die olie.

2.2.2 Termeiese Energie versnel die oksidasietempo. Tipies verdubbel 'n toename van 10°C in temperatuur die oksidasietempo. Daarbenewens versnel hitte reaksies tussen rubberkettings en komposisieagentte, wat vlugtige komponente in die rubber laat verdamp, wat die rubberprestasie aansienlik vermindering en die nuttigheidsleefduur verkort.

2.2.3 Meganiese Vermoeidheid. Onder voortdurende spanning ondergaan rubber spannings, wat lei tot meganiese-oksiderende effekte. Samen met termeiese energie, versnel dit oksidatie. Oor sy nuttigheidsleefduur raak rubber geleidelik minder elasties, wat lei tot meganiese ouderdom. Oudere rubbers eegels verloor hul seegelvermoë, wat lei tot olielekking.

2.2.4 Onvoldoende Inisiale Kompresie van die Seegel. Rubbers eegels verloor op die verandering tydens installasie om 'n strak pas tussen die seegel en die seegeloppervlak te skep, om lekkage te verhoed. Onvoldoende inisiale kompresie is die mees waarskynlike oorsaak van lekkage. Ontwerpprobleme soos die keuse van 'n seegel met 'n klein doorsnee, die gebruik van 'n oormaatse installasiespleet, of die onjuiste afdruk van die behuisingdeksel tydens installasie, kan almal lei tot onvoldoende inisiale kompresie. In praktyk word die afdruk van die relaiedeksel dikwels op gevoel gedoen, wat dit moeilik maak om die optimale posisie te bereik, wat dus lei tot onvoldoende kompresie. Bovendien het rubber 'n kou-skuinshoek meer as tien keer groter as metaal. By lae temperature word die rubberseegeldoorsnee vernou en die materiaal verhard, wat die kompresie verder verminder.

2.2.5 Uiters Kompresiekoers. Om die seegelvermoë te verseker, vereis rubber O-ringseegels 'n sekere kompresiekoers. Dit kan egter nie blinde verhoog word nie. Uiters kompresie kan tydens installasie permanent vormverandering veroorsaak, hoë ekwivalente spanning in die seegel veroorsaak, materiaalfaal veroorsaak, die nuttigheidsleefduur verkort en uiteindelik olielekking veroorsaak. Weer, die praktyk van die afdruk van die relaiedeksel op gevoel lei dikwels tot uiters kompresie as gevolg van die moeilikheid om die korrekte posisie te bereik.

3. ZDM-Tipe Olievry, Aardbevingsbestendige Dichtheidreule

3.1 Demping en Werkprinsipe van die ZDM-Tipe Relaie
Die ZDM-tipe olievry, aardbevingsbestendige dichtheidreule (sien Figuur 2) bereik demping deur 'n dempngskous tussen die konnektor en die behuising in te sluit. Hierdie skous demp trillinge wat tydens skakelaarbedryf gegenereer word. Die impak en trilling van die skakelaarbedryf word deur die konnektor na die dempngskous oorgedra, wat dan die energie demp voordat dit na die relaiebehuis ingee. As gevolg hiervan word die trillings- en impakenergie wat die relaiebehuis bereik, aansienlik verminder, wat in uitstekende aardbevingsbestendigheid resulteer.

Daarbenewens berus die werkprinsipe van die ZDM-tipe relaie op 'n veertube as die elastiese element, met 'n temperatuurkompensasiestrook wat druk- en temperatuurvariasies corrigeer om veranderinge in SF6-gasdichtheid te weerspieël. Die uitvoerkontakte gebruik 'n mikroskakelmechanisme. Die beheer van die mikroskakelsein word deur die temperatuurkompensasiestrook en veertube, saam met die dempngeffek van die dempngskous, uitgevoer. Hierdie ontwerp verhoed valsseine as gevolg van trilling, wat betroubare en effektiewe stelselbedryf verseker. Dit verhoog aansienlik die aardbevingsbestendigheid van die wijser-type dichtheidreule, wat dit 'n hoëprestasietoestel maak.

3.2 Kenmerke van die ZDM-Tipe Olievry, Aardbevingsbestendige Dichtheidreule

• 3.2.1 Volledige roestvrystalbehuis met uitstekende waterdichte en korrusiebestendige eienskappe, en 'n aantreklike uiterlike;

• 3.2.2 Akkuraatheid: 1.0 klasse (by 20°C), 2.5 klasse (by -30°C tot 60°C);

• 3.2.3 Bedryfsomgewingstemperatuur: -30°C tot +60°C; bedryfsomgewingsvochtigheid: ≤95% RH;

• 3.2.4 Aardbevingsbestendigheid: 20 m/s²; impakbestendigheid: 50g, 11ms; seegelbestandheid: ≤10⁻⁸ mbar·L/s;

• 3.2.5 Kontakspesifikasie: AC/DC 250V, 1000VA/500W;

• 3.2.6 Behuisklasse: IP65;

• 3.2.7 Olievry ontwerp, trilling- en impakbestendig, en permanente lekkagevry;

• 3.2.8 Stabiliteit en hoë konsekwentie van die temperatuursensor-element.

Die bo-gegee kenmerke wys dat die ZDM-tipe olievry, aardbevingsbestendige dichtheidreule die probleem van olielekking volledig elimineer. Deur 'n unieke strukturele ontwerp en dempngskouse in plaas van aardbevingsbestendige olie te gebruik, verhoed dit fundamenteel olielekking tydens bedryf.

4. Gevolgtrekking

Die hoofoorzaak van olielekking in dichtheidreules kom voort uit vervaardiging, bedryf en onderhoudsprobleme. Wanneer die dichtheid van die toerusting verminder, word nie net die dielektriese isolasievermoë verminder, maar ook die onderbrekerskapasiteit van die skakelaar. Dus is dit noodsaaklik om olielekkingdichtheidreules tydelig te vervang. Om veilige en betroubare bedryf te verseker, word aanbeveel om in toekomstige toepassings ZDM-tipe olievry, aardbevingsbestendige dichtheidreules of soortgelyke toestelle te gebruik.