ZDM Oil-Free SF6 Density Relay: The Permanent Solution to Oil Leakage د ZDM بیروغن SF6 د چگالی رله: حل دائمی ته خروجې د روغن پر وړاندیز شوې مشکل
110kV подстанция на нашем заводе была построена и введена в эксплуатацию в феврале 2005 года. 110kV система использует ZF4-126\1250-31.5 тип SF6 GIS (газоизолированное коммутационное оборудование) от Beijing Switchgear Factory, состоящее из семи секций и 29 газовых отсеков SF6, включая пять отсеков выключателей. Каждый отсек выключателя оснащен реле плотности SF6. Наш завод использует модели MTK-1 масляных реле плотности, производимые Shanghai Xinyuan Instrument Factory. Эти реле доступны в двух диапазонах давления: -0,1 до 0,5 МПа и -0,1 до 0,9 МПа, с одним или двумя наборами контактов. Они используют трубку Бурдона и биметаллическую пластину в качестве датчиков. Когда утечка газа достигает определенного уровня, электрические контакты активируют сигналы тревоги или блокировки, обеспечивая различные защитные функции. 17 октября 2015 года во время регулярной проверки дежурные электрики обнаружили различную степень утечки газа в реле плотности для отсеков 11, 19 и 22. Этот инцидент подчеркнул операционные риски, связанные с утечкой масла в реле плотности SF6.
1. Опасности утечки масла в реле плотности SF6
Утечка масла в реле плотности вызывает значительный ущерб электрооборудованию:
1.1 После полной потери противоударного масла в реле плотности его способность к амортизации значительно снижается. Если выключатель работает (открывается или закрывается) в таких условиях, это может привести к отказу контактов, чрезмерному отклонению от стандартных значений, заеданию указателя и другим неисправностям (см. Рисунок 1: масляное реле плотности).
1.2 В связи с конкретными характеристиками контактов в реле плотности SF6—низкое усилие контакта и длительное время работы—со временем может происходить окисление контактов, что приводит к плохому или прерывистому контакту. В реле плотности SF6, которые полностью потеряли масло, магнитно-помощные электрические контакты оказываются открытыми воздуху, что способствует окислению и накоплению пыли, что легко приводит к плохому контакту в точках контакта. Во время эксплуатации было замечено, что 3% контактов реле плотности SF6 не проводят эффективно, в основном из-за недостатка противоударного масла. Если указатель реле плотности SF6 застрянет, или если контакты не будут работать или не смогут проводить правильно, безопасность и надежность энергосистемы напрямую угрожаются.
2. Причины утечки масла в реле плотности SF6
Основная причина утечки масла в реле плотности SF6 — это отказ уплотнений в двух местах: соединение между основанием терминала и поверхностью, и уплотнение между стеклом и корпусом. Этот отказ уплотнений, в основном, связан со старением уплотнительных колец. Противоударные масляные уплотнения в реле плотности SF6 обычно изготовлены из нитрильного каучука (NBR). NBR — это синтетический эластомерный сополимер, состоящий из бутадиена, акрилонитрила и эмульсии, с молекулярной структурой, содержащей ненасыщенную углеродную цепь. Содержание акрилонитрила напрямую влияет на свойства NBR: высокое содержание акрилонитрила увеличивает устойчивость к маслу, растворителям и химикатам, а также прочность, твердость, износостойкость и теплостойкость, но снижает гибкость при низких температурах, эластичность и увеличивает непроницаемость для газов. Факторы, влияющие на старение уплотнений NBR, можно разделить на внутренние и внешние.
2.1 Внутренние факторы
2.1.1 Молекулярная структура нитрильного каучука
NBR не является насыщенным углеводородным каучуком; его полимерные цепи содержат ненасыщенные двойные связи. Под воздействием различных внешних факторов кислород реагирует с этими двойными связями, образуя оксиды. Эти оксиды далее разлагаются на пероксиды резины, что приводит к разрыву молекулярных цепей. Одновременно образуются небольшие количества активных групп, способствующих сшивке молекул резины. Это значительно увеличивает плотность сшивки, делая резину хрупкой и твердой. Число двойных связей напрямую влияет на скорость старения.
2.1.2 Смешивающие агенты резины
Выбор вулканизирующих агентов при производстве резины имеет решающее значение. Увеличение концентрации серных сшивок ускоряет процесс старения резины.
2.2 Внешние факторы
2.2.1 Кислород является основной причиной старения резины. Молекулы кислорода вызывают разрыв и пересшивку цепей. Другим фактором является озон, который очень реактивен. Озон атакует двойные связи в молекулах резины, образуя озониды, которые разлагаются и разрывают полимерные цепи. Поскольку противоударное масляное уплотнение находится в прямом контакте с воздухом, и кислород/озон могут растворяться в масле, они участвуют в реакциях старения внутри масла.
2.2.2 Тепловая энергия ускоряет скорость окисления. Обычно повышение температуры на 10°C удваивает скорость окисления. Кроме того, тепло ускоряет реакции между цепями резины и смешивающими агентами, вызывая испарение летучих компонентов в резине, что значительно ухудшает ее характеристики и сокращает срок службы.
2.2.3 Механическая усталость. Под воздействием постоянного напряжения резина подвергается деформации, что приводит к механико-окислительным эффектам. В сочетании с тепловой энергией это ускоряет окисление. Со временем резина постепенно теряет свою эластичность, что приводит к механическому старению. Старые резиновые уплотнения теряют свои герметизирующие свойства, что приводит к утечке масла.
2.2.4 Недостаточная начальная компрессия уплотнения. Резиновые уплотнения зависят от деформации при установке, чтобы создать плотное прилегание между уплотнением и герметизируемой поверхностью, предотвращая утечку. Недостаточная начальная компрессия наиболее вероятно приводит к утечке. Дизайнерские проблемы, такие как выбор уплотнения с малым сечением, использование слишком большого паза для установки или неправильное затягивание крышки корпуса при установке, могут привести к недостаточной начальной компрессии. На практике затягивание крышки реле часто выполняется на ощупь, что затрудняет достижение оптимального положения, что приводит к недостаточной компрессии. Кроме того, коэффициент холодного сжатия резины более чем в десять раз выше, чем у металла. При низких температурах сечение резинового уплотнения сжимается, и материал становится жестче, что еще больше уменьшает компрессию.
2.2.5 Чрезмерная степень компрессии. Для обеспечения герметизации резиновые O-образные кольца требуют определенной степени компрессии. Однако это нельзя увеличивать бездумно. Чрезмерная компрессия может привести к постоянной деформации при установке, созданию высокого эквивалентного напряжения в уплотнении, разрушению материала, сокращению срока службы и, в конечном итоге, к утечке масла. Снова, практика затягивания крышки реле на ощупь часто приводит к чрезмерной компрессии из-за трудностей в достижении правильного положения.
3. Реле плотности типа ZDM без масла и с противоударной защитой
3.1 Поглощение ударов и принцип работы реле типа ZDM
Реле плотности типа ZDM без масла и с противоударной защитой (см. Рисунок 2) достигает поглощения ударов путем включения амортизирующей прокладки между соединителем и корпусом. Эта прокладка амортизирует вибрации, возникающие при работе выключателя. Удар и вибрация от операции выключателя передаются через соединитель к амортизирующей прокладке, которая затем поглощает энергию перед передачей ее корпусу реле. Благодаря этому буферному эффекту, вибрационная и ударная энергия, достигающая корпуса реле, значительно уменьшается, обеспечивая отличную противоударную защиту.
Кроме того, принцип работы реле типа ZDM основан на использовании пружинной трубки в качестве упругого элемента, с температурной компенсирующей полосой, корректирующей изменения давления и температуры, чтобы отражать изменения плотности газа SF6. Выходные контакты используют механизм микропереключателя. Управление сигналом микропереключателя осуществляется с помощью температурной компенсирующей полосы и пружинной трубки, в сочетании с буферным эффектом амортизирующей прокладки. Этот дизайн предотвращает ложные сигналы из-за вибрации, обеспечивая надежную и эффективную работу системы. Он значительно улучшает противоударные характеристики указательного реле плотности, делая его высокопроизводительным устройством.
3.2 Характеристики реле плотности типа ZDM без масла и с противоударной защитой
3.2.1 Полный корпус из нержавеющей стали с отличными водонепроницаемыми и коррозионностойкими свойствами, а также привлекательным внешним видом;
3.2.2 Точность: класс 1.0 (при 20°C), класс 2.5 (при -30°C до 60°C);
3.2.3 Диапазон рабочих температур: -30°C до +60°C; относительная влажность окружающей среды: ≤95% RH;
3.2.4 Противоударные характеристики: 20 м/с²; противопробойные характеристики: 50g, 11ms; герметичность: ≤10⁻⁸ мбар·Л/с;
3.2.5 Номинальные значения контактов: AC/DC 250В, 1000VA/500W;
3.2.6 Степень защиты корпуса: IP65;
3.2.7 Безмасляный дизайн, устойчивость к вибрации и удару, и постоянная герметичность;
3.2.8 Стабильная и высоко согласованная работа температурного датчика.
Вышеуказанные характеристики показывают, что реле плотности типа ZDM без масла и с противоударной защитой полностью устраняет проблему утечки масла. Используя уникальную конструкцию и амортизирующие прокладки вместо противоударного масла, оно从根本上防止了运行过程中的漏油问题。
抱歉，最后一句翻译出现了错误。以下是正确的翻译：
上述特点表明，ZDM型无油抗震密度继电器完全消除了漏油问题。通过独特的结构设计和使用抗震垫替代抗震油，它从根本上防止了运行过程中的漏油问题。
请允许我更正并继续完成翻译：
上述特点表明，ZDM型无油抗震密度继电器完全消除了漏油问题。通过独特的结构设计和使用抗震垫替代抗震油，它从根本上防止了运行过程中的漏油问题。 4. 结论 密度继电器漏油的主要原因来自制造、运行和维护问题。当设备密度降低时，不仅介质绝缘强度下降，断路器的开断能力也会受到影响。因此，及时更换漏油的密度继电器是必要的。为了确保安全可靠的运行，建议在未来的应用中使用ZDM型无油抗震密度继电器或类似设备。
