ZDM bezolejas SF6 blīvuma relejs: Pastāvīgā risinājuma mazgāšanas problēmai

Mūsu rūpnīcā esošā 110 kV apgabals tika izbūvēts un uzsākts darbībā februārī 2005. gada. 110 kV sistēma izmanto Beijing Switchgear Factory ražotu ZF4-126\1250-31.5 tipa SF6 GIS (gāzbalstītu pārslēgumu kompleksu), kas sastāv no septiņām šķērnēm un 29 SF6 gāzveselumiem, tostarp pieciem pārslēguma veselumiem. Katrs pārslēguma veselums ir aprīkots ar SF6 gāz blīvuma releju. Mūsu rūpnīca izmanto Shanghai Xinyuan Instrument Factory ražoto MTK-1 modeli naftas pildītās blīvuma relejas. Šīs relejas ir pieejamas divos spiediena diapazonos: -0.1 līdz 0.5 MPa un -0.1 līdz 0.9 MPa, ar vienu vai diviem kontaktu komplektiem. Tās izmanto Bourdon rūti un divmetāla juostu kā sensorus. Kad gāzes noplūde sasniedz noteiktu līmeni, elektriskie kontakti aktivizē trauksmes vai bloķēšanas signālus, ļaujot realizēt dažādas aizsardzības funkcijas. 2015. gada 17. oktobrī, laikā rutīnai inspekcijai, stundā strādājošie elektrot Tehniķi atklāja dažāda veida gāzes noplūdi blīvuma relejās 11., 19. un 22. veselumā. Šis notikums izcela operatīvos riskus, ko rada naftas noplūde SF6 blīvuma relejās.

1. Naftas noplūdes bīstamība SF6 blīvuma relejās

Naftas noplūde blīvuma relejās rada lielu kaitējumu enerģijas aprīkojumam:

1.1 Ja blīvuma relejā iekļautā seismiskā nafta pilnībā pazūd, tās šķidrināšanas spēja samazināsies. Ja pārslēguma aparāts (atslēgšanās vai slēgšanās) darbojas šādos apstākļos, tas var novest pie kontakta kaitējuma, pārāk liela novirzējuma no standarta vērtībām, rokādu uzliesmošanas un citām defektām (skatīt attēlu 1: Naftas pildītā blīvuma releja).

1.2 Tā kā SF6 blīvuma releju kontaktiem ir specifiskas īpašības—zema kontaktu pretestība un ilga darbības laiks—laikā kontakti var oksidēties, izraisot slikto vai traucēto kontaktu. SF6 blīvuma relejās, kurās pilnībā ir zaudēta nafta, magnētiski palīdzīgie elektriskie kontakti tiek izpostīti gaismā, kas veicina oksidāciju un putekļu akumulāciju, kas viegli izraisa sliktu kontaktu punktos. Darbības laikā ir novērota, ka 3% no SF6 blīvuma releju kontaktiem neefektīvi pārnes, galvenokārt tāpēc, ka nav pietiekami daudz seismiskās naftas. Ja SF6 blīvuma relejas rāmis uzliesmo, vai ja kontakti neveic savu funkciju vai nevar efektīvi pārnest, tiekošanas tīkla drošībai un uzticamībai tiek tieši draudēts.

2. Naftas noplūdes cēloņi SF6 blīvuma relejās

Galvenais naftas noplūdes cēlonis SF6 blīvuma relejās ir divu vietu nomazgāšanas mehānismu bojājums: starp termināles pamatu un virsmu, un starp stiklu un korpusu. Šis nomazgāšanas mehānisma bojājums galvenokārt ir saistīts ar nomazgāšanas gredzeniem vecēšanos. SF6 blīvuma releju seismiskās naftas nomazgāšanas gredzeni parasti izgatavo no nitrilrakstura kautschuku (NBR). NBR ir sintētisks elastomers, kas sastāv no butadiena, acrylonitrila un emulsijas, ar molekulāru struktūru, kas ietver nesaturētu oglekļa ķēdi. Acrylonitrila daudzums tieši ietekmē NBR īpašības: augsts acrylonitrila saturs palielina naftas, solventu un kemiskās reakcijas izturību, kā arī stiprumu, smaržību, izturību pret mērenu siltumu un noslāpumu, bet samazina zemas temperatūras elastību un pieaug gāzu nepārnestību. Faktori, kas ietekmē NBR nomazgāšanas gredzena vecēšanos, var tikt sadalīti internālos un eksterņos faktorus.

2.1 Interni faktori

2.1.1 Nitrilrakstura kautschuka molekulārā struktūra
NBR nav saiturēts hidrokarbona kautschuks; tā polimerekas satur nesaturētus dubultspiešanos. Dažādiem ārējiem ietekmēm, okeņa reaģē ar šiem dubultspiešanām, veidojot oksīdus. Šie oksīdi turpmāk sadala, veidojot kautschuka peroxīdus, kas rada polimeru ķēdes sadalījumu. Lielākā daļa aktīvo grupu veido, veicinot kautschuka molekulu krišanu. Tas ļoti palielina krišanas blīvumu, padarot kautschuku sprukstošu un smagāku. Dubultspiešanu skaits tieši ietekmē vecēšanās ātrumu.

2.1.2 Kautschuka komponenti
Kautschuka ražošanas laikā vulkanizācijas līdzstrādnieku izvēle ir kritiska. Siera koncentrācijas palielināšanās paātrina kautschuka vecēšanos.

2.2 Eksterņi faktori

2.2.1 Okeņa ir galvenais kautschuka vecēšanās cēlonis. Okeņa molekulas izraisa polimeru ķēdes sadalījumu un atkal krišanu. Cits faktors ir ozons, kas ir ļoti reaktīvs. Ozons uzbrūk kautschuka molekulām, veidojot ozonīdus, kas sadala un nogriež polimeru ķēdes. Tā kā seismiskā nafta tiecas caur gaisu, un okeņs/ozons var izlikties naftā, tie piedalās vecēšanās reakcijās naftā.

2.2.2 Siltums paātrina oksidācijas ātrumu. Parasti katrs 10°C siltuma palielinājums divkāršo oksidācijas ātrumu. Papildus tam, siltums paātrina reakcijas starp kautschuka ķēdēm un komponentiem, izraisot kautschuka nestabilu daļiņu izplūšanu, kas ļoti pasliktina kautschuka veiktspēju un īsina tā darbības laiku.

2.2.3 Mehāniskā nomācošanās. Ilgstoša sprieguma laikā kautschuks izplešas, izraisojot mehānisko-oksidācijas efektu. Savienojot ar siltumu, tas paātrina oksidāciju. Laikā tā darbības laika kautschuks graduāli zaudē elastību, izraisojot mehānisko vecēšanos. Vecās kautschuka nomazgāšanas gredzeni zaudē savu nomazgāšanas spēju, izraisojot naftas noplūdi.

2.2.4 Nepietiekama sākotnējā nomazgāšanas gredzena kompresija. Kautschuka nomazgāšanas gredzeni uztver deformāciju montāžas laikā, lai radītu ciešu fitu starp nomazgāšanas gredzeni un nomazgāšanas virsmu, izslēdzot noplūdi. Nepietiekama sākotnējā kompresija ir visbiežākā noplūdes cēlonis. Konstrukcijas problēmas, piemēram, izvēlot mazu segmenta platumu, lielāku instalācijas grozu, vai nepareizi glabājot korpusa segli montāžas laikā, var izraisīt nepietiekamu sākotnējo kompresiju. Praksē, korpusa seglas glabāšana parasti tiek darīta jūtas, kas padara grūtu sasniegt optimālo pozīciju, tāpēc izraisa nepietiekamu kompresiju. Turklāt kautschuks ir vairāk nekā desmit reizes lielāks saldzība par metālu. Zemākās temperatūras, kautschuka nomazgāšanas gredzena segmenta saldzība samazinās un materiāls kļūst tuksneks, turklāt samazinot kompresiju.

2.2.5 Pārāk liela kompresijas rādītājs. Lai nodrošinātu nomazgāšanas veiktspēju, kautschuka O-rindai ir nepieciešams noteikts kompresijas rādītājs. Tomēr, to nevar palielināt bezcerīgi. Pārāk liela kompresija var izraisīt pastāvīgu deformāciju montāžas laikā, izraisot augstu ekvivalento spriedumu nomazgāšanas gredzenā, izraisot materiāla kaitējumu, īsina darbības laiku un galu galā izraisa naftas noplūdi. Vēlreiz, praksē, korpusa seglas glabāšana parasti tiek darīta jūtas, kas bieži izraisa pārāk lielu kompresiju, jo grūti sasniegt pareizo pozīciju.

3. ZDM tips beznaftas, seismiski izturīgas blīvuma relejas

3.1 ZDM tips relejas šķidrināšana un darbības princips
ZDM tips beznaftas, seismiski izturīgas blīvuma relejas (skatīt attēlu 2) sasniedz šķidrināšanu, ieviešot šķidrināšanas podu starp savienojumu un korpusu. Šis pods amortizē vibrācijas, kas rodas pārslēguma aparāta darbības laikā. Pārslēguma aparāta darbības impulss un vibrācijas tiek transmittētas caur savienojumu šķidrināšanas podam, kas tad amortizē enerģiju pirms tās pārneses korpusa relejas. Tāpēc šķidrināšanas efekts, kas sasniedz korpusa relejas, ir lielā mērā samazināts, nodrošinot labu seismisko izturību.

Turklāt, ZDM tips relejas darbības princips balstās uz spraugas ceļu kā elastisko elementu, ar temperatūras kompensācijas juostu, kas korektē spiediena un temperatūras maiņas, lai atspoguļotu SF6 gāzes blīvumu. Izvades kontakti izmanto mikrospraugas mehānismu. Mikrospraugas signāla kontrolēšana tiek veikta ar temperatūras kompensācijas juostu un spraugas ceļu, kombinējot šķidrināšanas efektu. Šis dizains novērš falsifikācijas signālus vibrācijas dēļ, nodrošinot drošu un efektīvu sistēmas darbību. Tas būtiski palielina šķidrināšanas relejas seismisko izturību, padarot to par augstveidotām ierīcēm.

3.2 ZDM tips beznaftas, seismiski izturīgas blīvuma relejas īpašības

• 3.2.1 Pilnībā nerustojamā staļļa korpusa ar labām ūdensnomazgāšanas un korozijas izturības īpašībām, un pievilcīgu izskatu;

• 3.2.2 Precizitāte: 1.0 klase (pie 20°C), 2.5 klase (pie -30°C līdz 60°C);

• 3.2.3 Darbības vide: -30°C līdz +60°C; darbības mitruma: ≤95% RH;

• 3.2.4 Seismiskā izturība: 20 m/s²; izturība pret triecieniem: 50g, 11ms; nomazgāšanas izturība: ≤10⁻⁸ mbar·L/s;

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

• 3.2.6 Korpusa aizsardzības rādītājs: IP65;

• 3.2.7 Beznaftas dizains, izturīgs pret vibrācijām un triecieniem, un pastāvīgi nomazgājams;

• 3.2.8 Stabils un augsts temperatūras sensora veiktspējas konsistencija.

Minētās īpašības parāda, ka ZDM tips beznaftas, seismiski izturīgas blīvuma relejas pilnībā izbeidz naftas noplūdes problēmu. Izmantojot unikālu strukturālo dizainu un šķidrināšanas podus, to vietā seismiskās naftas, tā fundamentāli novērš naftas noplūdi darbības laikā.

4. Secinājums

Galvenie naftas noplūdes cēloņi blīvuma relejās nāk no ražošanas, darbības un apkopes problēmām. Kad aprīkojuma blīvums samazinās, ne tikai dielektriskā izolācijas spēja samazinās, bet arī pārslēguma aparāta pārtraukšanas spēja tiek kompromitēta. Tāpēc ir svarīgi laikus aizstāt naftas noplūdējošas blīvuma relejas. Lai nodrošinātu drošu un uzticamu darbību, nākotnē tiek ieteikts izmantot ZDM tipa beznaftas, seismiski izturīgas blīvuma relejas vai līdzīgas ierīces.