ZDM öljytön SF6-pitoisuusrelais: Pysyvä ratkaisu öljyn vuodotukseen

IEE-Businessin 110kV alijoki tehtaamme rakennettiin ja otettiin käyttöön helmikuussa 2005. 110kV-järjestelmässä käytetään Pekingin Sulkuvarusteiden Tehtaan ZF4-126\1250-31.5 -tyyppistä SF6 GIS (kaasulaitteessa suljetut varusteet), joka koostuu seitsemästä laitteistoalueesta ja 29 SF6-kaasukompartimentista, mukaan lukien viisi sähkökatkaisucompartmenttia. Jokaisessa sähkökatkaisucompartmentissa on SF6-kaasutiheyden rele. Tehtaamme käytetään Shanghai Xinyuan Instrument Factoryn MTK-1 -mallisia öljyä sisältäviä tiheyden releitä. Nämä releit ovat saatavilla kahdella painealalla: -0,1–0,5 MPa ja -0,1–0,9 MPa, yhdellä tai kahdella yhteyksillä. Ne käyttävät Bourdon-putkea ja bimetallilevyä havainnointielementteinä. Kun kaasuvaluma saavuttaa tietyn tason, sähköiset yhteydet aiheuttavat hälytys- tai lukitusmerkkejä, mikä mahdollistaa erilaiset suojatoiminnot. 17. lokakuuta 2015 säännöllisessä tarkastuksessa vartioinnin sähkömiehet huomasivat eriasteisen kaasuvaluman kompartmenttien 11, 19 ja 22 tiheyden releissä. Tämä tapaus korosti öljyvalun operaatiorisikoja SF6-tiheyden releissä.

1. Öljyvalun vaarat SF6-tiheyden releissä

Öljyvalu tiheyden releissä aiheuttaa merkittävää vahinkoa sähkölämpöpumppujen varusteluun:

1.1 Kun maanjäristysten vastainen öljy tiheyden releessä on kokonaan kadonnut, sen rypytyksen lievityskyky heikkenee huomattavasti. Jos sähkökatkaisu toimii (avaa tai sulkee) sellaisissa olosuhteissa, se voi johtaa yhteyksien epäonnistumiseen, poikkeamiin normaalista arvosta, viittauksen jumittumiseen ja muihin virheisiin (ks. Kuva 1: Öljyä sisältävä tiheyden relee).

1.2 SF6-tiheyden releiden yhteyksien ominaispiirteiden – pieni yhteyden voima ja pitkä käyttöaika – vuoksi yhteyksissä voi syntyä oksidointia ajan myötä, mikä johtaa huonoon tai keskeyttymiseen. SF6-tiheyden releissä, jotka ovat kokonaan menettäneet öljynsä, magneettisesti avustetut sähköiset yhteydet altistuvat ilmaan, mikä edistää oksidointia ja pölyn kertymistä, mikä helpottaa huonojen yhteyksien syntymistä. Toiminnassa on havaittu, että 3 % SF6-tiheyden releiden yhteyksistä ei toimi tehokkaasti, pääasiassa riittämättömän maanjäristysten vastaisen öljyn vuoksi. Jos SF6-tiheyden releen viittari jumittuu, tai jos yhteydet eivät toimi tai eivät toimi kunnolla, sähköverkon turvallisuus ja luotettavuus uhkaavat suoraan.

2. Öljyvalun syyt SF6-tiheyden releissä

Öljyvalun pääasiallinen syy SF6-tiheyden releissä on tiivisteiden epäonnistuminen kahdella paikalla: terminaalin perustan ja pinta-alueen välissä sekä lasin ja kuoren välissä. Tämä tiivisteiden epäonnistuminen johtuu pääasiassa tiivistekierrosten ikääntymisestä. SF6-tiheyden releiden maanjäristysten vastaiset öljytiivisteet valmistetaan yleensä natriumkarboksylaattirubberista (NBR). NBR on synteettinen elastomerikopolyymeera, joka koostuu butadienistä, akryliharasta ja emulsioista, jonka molekyylistruktuurissa on epäsäännöllinen hiiliketju. Akryliharan määrä vaikuttaa suoraan NBR:n ominaisuuksiin: korkeampi akryliharan sisältö lisää öljyn, liuotteen ja kemikaalien vastustuskykyä, sekä vahvuutta, kovuutta, kulutusta ja lämpökestävyyttä, mutta vähentää matalan lämpötilan joustavuutta, venyvyyttä ja lisää kaasun läpäisykykyä. NBR-sealoiden ikääntyvyyttä vaikuttavat tekijät voidaan luokitella sisäisiksi ja ulkoisiksi tekijöiksi.

2.1 Sisäiset tekijät

2.1.1 Natriumkarboksylaattirubberin molekyylistruktuuri
NBR ei ole täydellinen hydrokarbonirubberi; sen polymeeriverkkot sisältävät epäsäännöllisiä kaksoispuolisuureita. Eri ulkoisten vaikutusten alla happea reagoi näihin kaksoispuolisuureihin, muodostaen hapoja. Nämä hapot hajoavat edelleen kumiperoksiideiksi, mikä johtaa polymeriverkon katkaisuun. Samalla syntyvät pienet määrät aktiivisia ryhmiä, jotka edistävät kumimolekyylien silmäilyn muodostamista. Tämä lisää huomattavasti silmäilytiheyttä, mikä tekee kumiin kevyen ja kovaksi. Kaksoispuolisuureiden määrä vaikuttaa suoraan ikääntymisnopeuteen.

2.1.2 Kumikaapelin valmistuksen aikana valittu vulkanisaatioaine on ratkaiseva. Kivenvedyn silmäilyn tiheyden lisääminen nopeuttaa kumia ikääntyvän prosessin.

2.2 Ulkoiset tekijät

2.2.1 Happi on kumia ikääntyvän ensisijainen syy. Happimolekyylit aiheuttavat ketjujen katkaisua ja uudelleen silmäilyä. Toinen tekijä on ozoni, joka on erittäin reaktiivinen. Ozoni hyökkää kumimolekyylien kaksoispuolisuureihin, muodostaen ozonitiivejä, jotka hajoavat ja katkaisevat polymeriverkon. Koska maanjäristysten vastainen öljytiivite on suoraan ilman kanssa, ja happi/ozoni voi liueta öljyyn, ne osallistuvat ikääntyvyyshakemisiin öljyssä.

2.2.2 Lämpöenergia nopeuttaa hapettumisnopeutta. Yleensä 10°C lämpötilan nousu kaksinkertaistaa hapettumisnopeuden. Lisäksi lämpö nopeuttaa kumiverkon ja kaapelin välisiä reaktioita, mikä aiheuttaa kumissa olevien höyryilevien aineiden katoamisen, mikä huomattavasti heikentää kumion toimintakykyä ja lyhentää sen käyttöikää.

2.2.3 Mekaaninen väsymys. Jatkuvan stressin alaisena kumi kokee venymisen, mikä johtaa mekaanis-happettaviin vaikutuksiin. Lämpöenergian kanssa tämä nopeuttaa hapettumista. Käyttöajan myötä kumi menettää hitaasti joustavuutensa, mikä johtaa mekaaniseen ikääntymiseen. Ikääntyneet kumi-tiivisteet menettävät tiivyyskykynsä, mikä johtaa öljyn valuun.

2.2.4 Tiivitteen alkuperäinen tiiviste on riittämätön. Kumitiivisteet luottavat asennuksen aikana tapahtuvaan muodonmuutokseen, joka luo tiivisen sopimuksen tiiviste ja tiiviste pinnan välille, estääkseen valun. Riittämätön alkuperäinen tiiviste on todennäköisin syy valuun. Suunnitteluongelmat, kuten tiivitteen pieni poikkipinta-ala, liian suuri asennusgroovi tai väärä tiivitekansi asennuksen aikana, voivat kaikki johtaa riittämättömään alkuperäiseen tiivisteeseen. Käytännössä tiivitekansi kiinnittäminen tuntuu usein, mikä tekee vaikeaksi saavuttaa optimaalinen sijainti, mikä johtaa riittämättömään tiivisteeseen. Lisäksi kumi on kylmässä kokoontumiskerroksessa kymmenkertaisesti enemmän kuin metalli. Alhaisessa lämpötilassa kumitiiviteen poikkipinta-ala kutistuu ja materiaali kovenee, mikä entisestään vähentää tiivisteä.

2.2.5 Liian suuri tiiviste. Varmistaaksesi tiivisteellisen toiminnan kumirengas vaatii tietyt tiivisteet. Mutta sitä ei voi kasvattaa mielivaltaisesti. Liian suuri tiiviste voi aiheuttaa pysyvän muodonmuutoksen asennuksen aikana, tuottaa korkean ekvivalenttijännityksen tiivisteessä, aiheuttaa materiaalivian, lyhentää käyttöikää ja lopulta aiheuttaa öljyn valun. Jälleen, tiivitekansi kiinnittäminen tunteen mukaan usein johtaa liian suureen tiivisteeseen, koska on vaikea saavuttaa oikea sijainti.

3. ZDM-tyyppinen öljytön, maanjäristysten vastainen tiheyden relee

3.1 ZDM-tyyppisen releen rypytyksen ja toimintaperiaate
ZDM-tyyppinen öljytön, maanjäristysten vastainen tiheyden relee (ks. Kuva 2) saavuttaa rypytyksen lisäämällä välipohjaa yhdisteen ja kuoren välille. Tämä välipohja vaimentaa sähkökatkaisun toiminnan aikana generoitua vibraatiota. Sähkökatkaisun toiminnan vaikutus ja vibratiot välittyvät yhdisteen kautta välipohjaan, joka sitten vaimentaa energian ennen kuin se siirtyy releen kuorelle. Tämän vaimentavan vaikutuksen ansiosta releen kuoriin saavuttuva vibratorio ja vaikutus vähenee huomattavasti, mikä johtaa erinomaiseen maanjäristysten vastaiseen suorituskykyyn.

Lisäksi ZDM-tyyppisen releen toimintaperiaate perustuu puuhun putkeen joustavana elementtinä, kun taas lämpökorjauslanka korjaa paineen ja lämpötilan vaihteluja, jotta se heijastaisi SF6-kaasun tiheyden muutoksia. Ulostuloyhteyksiä käytetään mikrokytkimen mekanismi. Mikrokytkimen signaalin hallinta on lämpökorjauslanka ja puuputki yhdistetty, yhdistetty välipohjan vaimentava vaikutus. Tämä suunnitelma estää väärät signaalit, jotka johtuvat vibraatiosta, varmistaen luotettavan ja tehokkaan järjestelmän toiminnan. Se parantaa huomattavasti viittauksellisen tiheyden releen maanjäristysten vastaista suorituskykyä, mikä tekee siitä korkean suorituskykyisen laitteen.

3.2 ZDM-tyyppisen öljytön, maanjäristysten vastaisen tiheyden releen ominaisuudet

• 3.2.1 Kokonaisuudessaan ruostumatonta terästä tehty kuori, jolla on erinomainen vesitiivisyys ja korroosiovastus, sekä houkutteleva ulkomuoto;

• 3.2.2 Tarkkuus: 1.0 luokka (20°C:ssa), 2.5 luokka (-30°C:sta 60°C:hen);

• 3.2.3 Toimintaympäristön lämpötila: -30°C +60°C; toimintaympäristön kosteus: ≤95% RH;

• 3.2.4 Maanjäristysten vastaaminen: 20 m/s²; iskujen vastaaminen: 50g, 11ms; tiivisyys: ≤10⁻⁸ mbar·L/s;

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

• 3.2.6 Kuoren suojausluokka: IP65;

• 3.2.7 Öljytön suunnittelu, tarttuvuus ja iskujen vastustus, pysyvä tiivisyys;

• 3.2.8 Lämpömittarin vakaa ja yhtenäinen toiminta.

Yllä mainitut ominaisuudet osoittavat, että ZDM-tyyppinen öljytön, maanjäristysten vastainen tiheyden relee poistaa täysin öljyvalun ongelman. Sen ainutlaatuinen rakennussuunnittelu ja rypytyksen välipohjat, jotka korvaavat maanjäristysten vastaisen öljyn, estävät perustavanlaatuisesti öljyn valun toiminnan aikana.

4. Johtopäätös

Tiheyden releiden öljyvalun pääasialliset syyt johtuvat valmistuksen, toiminnan ja huollon ongelmista. Kun laitteen tiheys laskee, ei vain dielektrinen eristyksen voima heikkene, vaan myös sähkökatkaisun katkaisukyky heikkenee. Siksi on elintärkeää, että öljyvalun aiheuttavat tiheyden releet korvataan ajallisesti. Turvallisen ja luotettavan toiminnan varmistamiseksi on suositeltavaa käyttää tulevaisuudessa ZDM-tyyppisiä öljyöttömiä, maanjäristysten vastaisia tiheyden releitä tai samankaltaisia laitteita.