Kuidas mõjutab õlikaotus SF6 rele vastuvõtmist?

1. SF6-elektriline varustus ja tavaline õlivalanemisprobleem SF6-tiheduse releesidel

SF6-elektriline varustus on nüüd laialdaselt kasutusel elektritööstuses ja tööstusharudes, märkimisväärselt edendades elektrienergia sektorit. Sellel varustusel on kaasas voolu katkestamiseks ja eraldamiseks kasutatav südralhütäis (SF6) gaas, mis ei tohi valaneda. Iga valanemine ohustab varustuse usaldusväärset ja turvalist toimimist, mistõttu on oluline jälgida SF6-gaasi tihedust. Praegu kasutatakse selle eesmärgil tavaliselt mehaanilisi näitajareleid. Need releed võivad päästata alarmi- ja lukustussignale, kui tekib gaasi valanemine, ja nad annavad ka kohapeal asuvat tiheduse näitamise. Värinakindluse parandamiseks täidetakse need releed tavaliselt silikooniõliga.

Kuid praktikas on SF6-gaasi tiheduse releede õli valanemine tavaline probleem. See probleem on laialdaselt levinud – igas riigi elektrienergiatootmise büroos on seda kohtunud. Mõned releed arendavad õli valanemist juba vähem kui aasta jooksul töötlemisel. Lühidalt öeldes, õli valanemine õlitäidetud tiheduse releedes on laialdaselt levinud ja püsiv probleem.

2. Õli valanemise ohtlikkus tiheduse releedes

Nagu on teada, kasutavad SF6-tiheduse releed tavaliselt veerandite kontakti, millel on lisaks magnettabi, et tagada kontaktide usaldusväärne sulgemine. Kuid kontaktijõud (alarmi või lukustamise jaoks) sõltub peamiselt veerandi nõrgast jõust. Isegi magnettabi abiga jääb jõud väga väikeseks, mis muudab kontaktid väga tundlikuks värinates. Värinakindluse parandamiseks täidetakse relaid tavaliselt silikooniõliga. Kui õli valaneb, tekib potentsiaalne ohu SF6-elektrilise varustusele.

Oht 1: Kui anti-värina õli valaneb täielikult, kaotatakse dempeeringu efekt, mis drastiliselt vähendab releedi värinakindlust. Tugeva mehaanilise sokkude käigus lüliti lülitamisel võib näitaja jääda paigale, kontaktid võivad püsivalt välja saada (eitavalt või jääda aktiveerituks) või mõõtmistõrked võivad ületada lubatava limiidi.

Oht 2: Kuna releede kontaktid on magnettabiga, millel on omamoodi väike kontaktijõud, võib pikka aega kestev kontroll viia kontaktipinna oksideeneseenestumiseni. Releed, mis on kadunud kogu õli, on magnettabiga kontaktid otse õhukontaktis, mis muudab need altsoojunevatute või tolmuga katabitule tundlikuks, mis võib põhjustada halva kontakti või täieliku kontakti väljapääsu.

Raportite kohaselt: Ühe energiaturbi intensiivistest SF6-tiheduse releede testimiste kolmeaastases perioodis inspekteeriti 196 üksikut, millest 6 (umbes 3%) oli ebakindlal kontaktijuhtimisel. Kõik need vigased releed olid kadunud oma dempeeringu õlit. Kui tiheduse relee kannatab paigal jäänud näitajast, välja saanud kontaktidest või ebakindlast kontaktijuhtimisest, võib see tõsiselt ohustada võrgu turvalisust. Kujutlege, et SF6-lüliti valanekski gaasi ja kaotab oma eralduskeskkonda, kuid tiheduse relee ei päästa alarmi näitajaga paigal jäänud näitajast või vigase kontakti tõttu. Kui lüliti siis püüab katkestada segavoolu, võivad tagajärjed olla katastroofilised.

Lisaks võib valanenud õli kontamineerida muud lülite osi, tuues kaasa tolm ja veelgi rohkem ohustades turvalist toimimist. Mõned üksused püüavad lülutada valanenud releed plastikpakkides, et takistada õli levikut ja tolmukaadmist. Lisaks on modernsed alamvõrkud disainitud õliteta, nii et õli valanemine peetakse defektiks, mida tuleb parandada.

3. Õli valanemise põhjuste analüüs

Tiheduse releedel on peamised valanemiskohad terminalblokki ja korpusi, klaasakna ja korpusi, ning klaasi enda rikked. Paljude valanenud releede demonteerimise kaudu oleme määranud, et õli valanemise peamiseks põhjuseks on terminalblok-korpusi ja klaas-korpusi liidete tiibimine. Järgnevad on esialgsed põhjused tiibimise ebaõnnestumiseks.

3.1 Kummityiibi vananemine

Praegu kasutatakse enamikus tiheduse releedides nitrüülkummil (NBR) õlitihendavate O-ringide jaoks. NBR on butaadüüli (CH₂=CH–CH=CH₂) ja akrylinitriüüli (CH₂=CH–CN) koopoliimeer, mis toodetakse emulsioni polümeerimise kaudu. See on mitteühtlane süsinikketjaline kumm. Akrylinitriüüli sisaldus mõjutab oluliselt NBR-i omadusi: suurem sisaldus parandab õli, lahustiku ja kemikaalide vastupidavust, tugevdab, suurendab kõvasti, triivkindlust ja soojuskindlust, kuid vähendab külmakindlust, paindvust ja õhu läbipääsuvust.

Kumi vananeb töötlemise, säilitamise ja kasutamise käigus mitmete tegurite tõttu, näidates värvimuutusi, kleepuvust, kõvastumist ja rikked – need ilmingud on üldiselt teada kui kumi vananemine.

NBR-i tiibimise vananemisele kaasa aitavad sisemised ja välimised tegurid.

3.2 Sisemised põhjused

• NBR-i molekulstruktuur:
  NBR-s on mitteühtlaselt dubeldsidemed tema polümeeriketjas. Soojuses ja mehaanilises pinges reageerib hapnik nendes dubeldsidemete kohal, moodustades peroksiide, mis lagunevad oksideeneseenestumise toodetesse, mis põhjustab sidemete lõhku ja kruvitusi. See suurendab kruvitusi, muutes kumi kõvemaks ja brittmaks. Suurem dubeldside sisaldus kiirendab vananemist. Lisaks on elektron-andjad substituentid (nt –CH₃) molekulstruktuuris hõljutatud.

• Kumi komponeerimismaterjalide mõju:
  Vulkaniseerimissüsteemi valik on kriitiline. Suurem vulkaani sisaldus suurendab polisülfüüdkruvite konsentratsiooni, kuid kiirendab vananemist.

3.3 Välimised põhjused

• Hapnik ja ozoon:
  Hapnik on üks peamistest vananemistegureid, soodustades sidemete lõhku ja uute kruvite moodustumist. Ozoon on isegi reageerivam; see moodustab ozonüüdid dubeldsidemetes, mis lagunevad ja lõhkuvad polümeeriketjad. Tiib on otse õhukontaktis, ja väikeseid hapniku ja ozooni summade lõhestub õlis, kiirendades kumi vananemist.

• Soojus:
  Soojus kiirendab oksideeneseenestumist – tavaliselt 10°C tõus suurendab oksideeneseenestumise kiirust kaks korda. See kiirendab ka kumi ja lisandite reaktsioone või põhjustab volatiilsete komponentide evaporeerumist, heidates performansi alla ja lühendades kasutusaega.

• Mehaaniline väsimus:
  Pideva pingerežiimi (kompressioon, torsoon) all kumm kogeb mehaanilist oksideeneseenestumist, mida soojus kiirendab. Ajaga kaasneb painduvuse vähenemine – see on mehaaniline väsimusevananemine.

Kumi tiibi vananemine viib tiibimise ebaõnnestumiseni, tihendusvõime kaotuseeni ja lõpuks õli valanemiseni.

3.4 Ebasobiv algne tiibi kompressioon

Kumitiibid sõltuvad installatsiooni käigus kompressioonideformeerimisest, et tihti vastu tihibetonde ja blokeerida valanemisviidu. Ebasobiv algne kompressioon võib põhjustada valanemist. See võib juhtuda järgmistel põhjustel:

• Disainiprobleemid: liiga väike tiibi ristlõige või liiga suur raam;

• Installatsiooniprobleemid: katta ebatäpne kinnitamine ( enamik relve sõltub kätese tunnetunde, mis muudab täpse kontrolli raskeks).
  Lisaks on kumi külmakahanev koefitsient üle kümne korda suurem kui metalli. Madaladel temperatuuridel kahaneb tiib ja kõvastab, lõpetades kompressiooni.

3. Liiga suur kompressioonitaseme

Vaiksemat kompressiooni vajatakse tihibetondi, kuid liiga suur kompressioon on kahjulik. See võib põhjustada püsiva deformeerimise installatsiooni käigus või tekitada kõrge von Misesi pinget, mis viib materjali väljakandumiseni ja lühendab elu-aega. Jällegi tõmbatakse kätte tavaliselt käsitsi, mis sageli viib ülekompressioonini.

4. Pindade tihibetondi puudused

Tihibetondi pindadel võivad olla hävitused, terad, madal pindtõrge või ebatäpne töötlus, mis loovad valanemisviidu.

5. Temperatuuri mõjud

Kõrgetel temperatuuritel nahukesteb kumi ja laieneb, mis võib tõmmata kummiausta välja ja lõhkuda. Madalatel temperatuuritel kahaneb kumi ja kõvastab, mis võib samuti põhjustada valanemist.

6. Ebasobiv tõrkevalik

Kui kumi tiib on liiga pehme või liiga kõvas, võib see ebaõnnestuda tihibetondi.

7. Rohkemine installatsioon

Ebatäpne installatsioon võib kahjustada tiibi. Näiteks terad või hävitused võivad kratsuda O-ringi, loodes nähtamatuid vigu, mis viivad tiibimise ebaõnnestumiseni ja õli valanemiseni.Lisaks võib klaasi rikked põhjustada õli valanemist.

Põhjused hõlmavad:
A) Ebavõrdne pingerežiim installatsiooni käigus, mida suurendab temperatuuri või rõhu ootamatud muutused;
B) Termošok, mis põhjustab klaasi enda rikked. Rikked loovad valanemisviidu, mis viib õli kadumiseni.

Järeldus

SF6-elektrilistes varustustes on SF6-gaas peamiseks eraldus- ja voolu katkestamise keskkonnaks. Selle dielektrilise tugevuse ja voolu katkestamise võime sõltub otse gaasi tihedusest – suurem tihedus tavaliselt tähendab paremat jõudlust. Kuid tootmis-, toimimis- või hooldusprobleemide tõttu on gaasi valanemine vältimatu. Tiheduse langus viib kahele peamisele riskile: vähenev dielektrilise tugevus ja vähenev lüliti voolu katkestamise võime. Seetõttu on oluline jälgida SF6-gaasi tihedust turvaliseks ja usaldusväärseks toimimiseks. See saavutatakse tavaliselt SF6-tiheduse releedide kaudu, mis andvad kaks etappi hoiatust – alarmi- ja lukustussignaalid, kui tihedus langeb, lubades ajalise sissekäigu.

Seega, paigal SF6-tiheduse releed peavad olema usaldusväärsed. Analüüsi põhjal järeldame:

• Õli valanemise näitajate tiheduse releed peavad olema regulaarselt jälgitavad ja asendatavad.

• Uued installitavad releed peaksid olema eelistatult õliteta tüübid, millega on parem värinakindlus või parandatud gaasi tihibetond.