Rơ-le Mật độ SF6 Không Dầu ZDM: Giải pháp Vĩnh viễn cho Vấn đề Rò rỉ Dầu

Trạm biến áp 110kV tại nhà máy chúng tôi được xây dựng và đưa vào hoạt động vào tháng 2 năm 2005. Hệ thống 110kV sử dụng thiết bị đóng cắt cách điện khí SF6 loại ZF4-126\1250-31.5 của Nhà máy Thiết bị đóng cắt Bắc Kinh, bao gồm bảy ngăn và 29 ngăn chứa khí SF6, trong đó có năm ngăn chứa công tắc. Mỗi ngăn chứa công tắc được trang bị rơle mật độ khí SF6. Nhà máy chúng tôi sử dụng rơle mật độ dầu MTK-1 do Xưởng sản xuất Đồ gá Thượng Hải sản xuất. Các rơle này có hai dải áp suất: -0.1 đến 0.5 MPa và -0.1 đến 0.9 MPa, với một hoặc hai bộ tiếp điểm. Chúng sử dụng ống Bourdon và dải kim loại kép làm phần cảm biến. Khi lượng rò rỉ khí đạt đến mức nhất định, các tiếp điểm điện sẽ kích hoạt tín hiệu báo động hoặc khóa, cho phép thực hiện các chức năng bảo vệ khác nhau. Vào ngày 17 tháng 10 năm 2015, trong quá trình kiểm tra thường xuyên, các kỹ thuật viên điện phát hiện sự rò rỉ khí ở các rơle mật độ của ngăn 11, 19 và 22. Sự cố này đã làm nổi bật rủi ro vận hành do rò rỉ dầu trong rơle mật độ SF6.

1. Nguy cơ từ Rò Rỉ Dầu trong Rơle Mật Độ SF6

Rò rỉ dầu trong rơle mật độ gây thiệt hại nghiêm trọng cho thiết bị điện:

1.1 Khi dầu chống rung trong rơle mật độ bị mất hoàn toàn, khả năng hấp thụ sốc giảm đáng kể. Nếu công tắc hoạt động (mở hoặc đóng) trong điều kiện như vậy, nó có thể dẫn đến sự cố tiếp xúc, sai lệch vượt quá giá trị tiêu chuẩn, kẹt chỉ thị và các lỗi khác (xem Hình 1: Rơle mật độ dầu).

1.2 Do đặc tính cụ thể của các tiếp điểm trong rơle mật độ SF6—lực tiếp xúc thấp và thời gian hoạt động dài—sẽ xảy ra hiện tượng oxy hóa tiếp điểm theo thời gian, dẫn đến tiếp xúc kém hoặc gián đoạn. Trong rơle mật độ SF6 đã mất hoàn toàn dầu, các tiếp điểm điện được hỗ trợ bởi nam châm bị phơi nhiễm không khí, thúc đẩy quá trình oxy hóa và tích tụ bụi, dễ dàng gây ra tiếp xúc kém tại các điểm tiếp xúc. Trong quá trình hoạt động, đã quan sát thấy 3% tiếp điểm của rơle mật độ SF6 không dẫn điện hiệu quả, chủ yếu do thiếu dầu chống rung. Nếu chỉ thị của rơle mật độ SF6 bị kẹt, hoặc nếu tiếp điểm hỏng hoặc không thể dẫn điện đúng cách, an toàn và độ tin cậy của lưới điện sẽ bị đe dọa trực tiếp.

2. Nguyên Nhân Của Rò Rỉ Dầu Trong Rơle Mật Độ SF6

Nguyên nhân chính của rò rỉ dầu trong rơle mật độ SF6 là do hỏng hóc các gioăng tại hai vị trí: mối nối giữa đế đầu cuối và bề mặt, và gioăng giữa kính và vỏ. Sự hỏng hóc này chủ yếu là do lão hóa của các vòng đệm. Các gioăng chống rung trong rơle mật độ SF6 thường được làm bằng cao su nitrile (NBR). NBR là một hợp chất đàn hồi tổng hợp từ butadiene, acrylonitrile và nhũ tương, với cấu trúc phân tử có chuỗi cacbon không no. Nội dung acrylonitrile ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của NBR: nội dung acrylonitrile cao tăng khả năng chịu dầu, dung môi và hóa chất, cũng như sức mạnh, độ cứng, độ mài mòn và chịu nhiệt, nhưng giảm độ linh hoạt ở nhiệt độ thấp, độ đàn hồi và tăng khả năng chống thấm khí. Các yếu tố ảnh hưởng đến lão hóa của gioăng NBR có thể được phân thành các yếu tố bên trong và bên ngoài.

2.1 Yếu Tố Bên Trong

2.1.1 Cấu Trúc Phân Tử Của Cao Su Nitrile
NBR không phải là cao su hydrocarbon no; chuỗi polymer của nó chứa các liên kết đôi không no. Dưới tác động của các yếu tố bên ngoài, oxy phản ứng tại các liên kết đôi này, tạo ra oxit. Các oxit này tiếp tục phân hủy thành peroxit cao su, dẫn đến sự đứt gãy chuỗi phân tử. Đồng thời, một lượng nhỏ các nhóm hoạt động được tạo ra, thúc đẩy quá trình liên kết chéo của phân tử cao su. Điều này làm tăng đáng kể mật độ liên kết chéo, làm cho cao su trở nên giòn và cứng. Số lượng liên kết đôi直接影响了老化速率。