چگونه از دست دادن روغن عملکرد رله SF6 را تحت تأثیر قرار می دهد

1. دیوالوی SF6 و مسئله رایج تечات روغن در رله‌های چگالی SF6

دیوالوی SF6 اکنون به طور گسترده‌ای در شرکت‌های برق و صنایع استفاده می‌شود که به طور قابل توجهی توسعه صنعت برق را پیش می‌برد. مedium آبکشی و عایق در این تجهیزات گاز سولفور هگزافلورید (SF6) است که نباید تخلیه شود. هر گونه تخلیه عملکرد قابل اعتماد و ایمن تجهیزات را مختل می‌کند، بنابراین مشاهده چگالی گاز SF6 ضروری است. در حال حاضر، رله‌های چگالی نوع اشاره‌گر مکانیکی برای این منظور معمولاً استفاده می‌شوند. این رله‌ها می‌توانند سیگنال‌های هشدار و قفل را زمانی که تخلیه گاز رخ می‌دهد فعال کنند و همچنین نشان‌دهنده چگالی محلی را ارائه می‌دهند. برای افزایش مقاومت در برابر لرزش، این رله‌ها معمولاً با روغن سیلیکون پر می‌شوند.

با این حال، در عمل، تечات روغن از رله‌های چگالی گاز SF6 یک مسئله رایج است. این مشکل به طور گسترده‌ای وجود دارد—هر دفتر تأمین برق در کشور با آن مواجه شده است. برخی از رله‌ها در کمتر از یک سال استفاده تечات روغن پیدا می‌کنند. به طور خلاصه، تечات روغن در رله‌های چگالی پر روغن یک مشکل گسترده و مداوم است.

2. خطرات تечات روغن در رله‌های چگالی

همانطور که معلوم است، رله‌های چگالی SF6 معمولاً از تماس الکتریکی نوع فنری استفاده می‌کنند که با یک مکانیزم کمک مغناطیسی تقویت شده تا تعامل قابل اعتماد تماس را تضمین کند. با این حال، نیروی تماس (برای هشدار یا قفل) بیشتر به نیروی ضعیف فنر متکی است. حتی با کمک مغناطیسی، نیرو بسیار کوچک است که تماس‌ها به طور قابل توجهی به لرزش حساس هستند. برای بهبود مقاومت در برابر لرزش، روغن سیلیکون معمولاً به داخل رله پر می‌شود. اگر تечات روغن رخ دهد، خطرات احتمالی برای تجهیزات الکتریکی SF6 ایجاد می‌شود.

خطر 1: هنگامی که روغن ضد لرزش کاملاً تخلیه شود، اثر میرایی از بین می‌رود، به طور چشمگیری مقاومت در برابر لرزش رله کاهش می‌یابد. پس از شوک‌های مکانیکی قوی در عملیات تغییر دهنده مدار، اشاره‌گر ممکن است گیر کند، تماس‌ها ممکن است به طور دائمی خراب شوند (به یا باقی بمانند)، یا انحراف‌های اندازه‌گیری ممکن است از حد مجاز فراتر روند.

خطر 2: چون تماس‌های رله با کمک مغناطیسی دارای نیروی تماس ذاتی کم هستند، قرار گرفتن طولانی مدت می‌تواند منجر به اکسیداسیون سطوح تماس شود. برای رله‌هایی که تمام روغن خود را از دست داده‌اند، تماس‌های کمک مغناطیسی مستقیماً به هوا مواجه می‌شوند، که آنها را آسیب‌پذیر می‌کند به اکسیداسیون یا تجمع غبار، منجر به تماس ضعیف یا خرابی کامل.

بر اساس گزارشات: در طی یک دوره سه ساله که یک شرکت برق تست‌های رله‌های چگالی SF6 را تشدید کرد، 196 واحد بررسی شدند و 6 (حدود 3٪) ناپایداری تماس را نشان دادند. همه این رله‌های خراب تمام روغن میرایی خود را از دست داده بودند. اگر رله چگالی دچار گیر کردن اشاره‌گر، خرابی تماس یا عدم قابل اطمینان بودن تماس شود، می‌تواند به طور جدی ایمنی شبکه را تهدید کند. در نظر بگیرید که یک قطعه‌گر SF6 گاز تخلیه کند و مedium عایق خود را از دست بدهد، اما رله چگالی به دلیل گیر کردن اشاره‌گر یا تماس خراب هشدار ندهد. اگر قطعه‌گر سعی کند جریان خطا را قطع کند، پیامدها می‌تواند فاجعه‌بار باشد.

علاوه بر این، روغن تخلیه شده می‌تواند مؤلفه‌های دیگر دستگاه را آلوده کند، غبار را جذب کند و عملکرد ایمن را مختل کند. برخی از واحدها به دنبال پوشاندن رله تخلیه‌کننده با کیسه‌های پلاستیکی برای جلوگیری از پخش روغن و تجمع غبار می‌شوند. علاوه بر این، زیر ایستگاه‌های مدرن طراحی شده‌اند بدون روغن؛ بنابراین، تخلیه روغن به عنوان یک نقص در نظر گرفته می‌شود که باید اصلاح شود.

3. تجزیه و تحلیل علت اصلی تخلیه روغن

نقاط تخلیه اصلی در رله‌های چگالی شامل دیواره‌های بین بلاک پایانه و بدنه، پنجره شیشه‌ای و بدنه، و شکست‌های خود شیشه است. با باز کردن تعداد زیادی از رله‌های تخلیه شده، مشخص شده است که علت اصلی تخلیه روغن شکست دیواره‌های بین بلاک پایانه-بدنه و شیشه-بدنه است. دلایل اولیه شناسایی شده برای شکست دیواره‌ها به شرح زیر است.

3.1 سن کردن دیواره‌های گومی

در حال حاضر، بیشتر رله‌های چگالی از گومی نایتریل بوتادین (NBR) برای حلقه‌های O روغن استفاده می‌کنند. NBR یک کوپلیمر از بوتادین (CH₂=CH–CH=CH₂) و آکریلونیتریل (CH₂=CH–CN) است که از طریق پلیمریزاسیون امولسیون تولید می‌شود. این یک گومی زنجیره کربنی غیراشباع است. محتوای آکریلونیتریل به طور قابل توجهی خواص NBR را تحت تأثیر قرار می‌دهد: محتوای بالاتر بهبود مقاومت در برابر روغن، حلال و مواد شیمیایی، افزایش قدرت، سختی، مقاومت در برابر سایش و حرارت، اما کاهش انعطاف‌پذیری سرد، الاستیسیته و نفوذپذیری هوا.

گومی در طول پردازش، ذخیره‌سازی و استفاده به دلیل عوامل مختلف تخریب می‌یابد و رنگ‌آمیزی، چسبندگی، سخت شدن و شکست خوردن را نشان می‌دهد—این پدیده‌ها به طور جمعی سن کردن گومی نامیده می‌شوند.

عوامل موجب سن کردن دیواره‌های NBR شامل دلایل داخلی و خارجی است.

3.2 دلایل داخلی

• ساختار مولکولی NBR:
  NBR شامل پیوندهای دوگانه غیراشباع در زنجیره پلیمری خود است. در دمای بالا و تنش مکانیکی، اکسیژن در این پیوندهای دوگانه واکنش نشان می‌دهد و پeroxides را تشکیل می‌دهد که به محصولات اکسیداسیون تجزیه می‌شوند، منجر به تجزیه زنجیره و کراس‌لینک می‌شود. این امر چگالی کراس‌لینک را افزایش می‌دهد، گومی را سخت‌تر و پرتکه‌تر می‌کند. محتوای بالاتر پیوندهای دوگانه سن کردن را تسریع می‌کند. علاوه بر این، گروه‌های دونور الکترونی (مثل –CH₃) در ساختار مولکولی به راحتی اکسید می‌شوند.

• تأثیر عوامل ترکیب گومی:
  انتخاب سیستم ولکانیزاسیون بسیار مهم است. محتوای سولفر بالاتر تراکم کراس‌لینک پلی‌سلفن را افزایش می‌دهد اما سن کردن را تسریع می‌کند.

3.3 دلایل خارجی

• اکسیژن و اوزون:
  اکسیژن یکی از اصلی‌ترین عوامل سن کردن است، که تجزیه زنجیره و باز کراس‌لینک را ترویج می‌کند. اوزون حتی واکنش‌پذیرتر است؛ آن در پیوندهای دوگانه ozonides تشکیل می‌دهد که تجزیه می‌شوند و زنجیره‌های پلیمری را می‌شکنند. دیواره مستقیماً به هوای مواجه است و مقدار کمی از اکسیژن و اوزون در روغن حل می‌شود، که سن کردن گومی را تسریع می‌کند.

• حرارت:
  حرارت اکسیداسیون را تسریع می‌کند—معمولاً افزایش 10 درجه سانتیگراد نرخ اکسیداسیون را دو برابر می‌کند. این همچنین واکنش‌های بین گومی و افزودنی‌ها را تسریع می‌کند یا باعث می‌شود مؤلفه‌های فرار تبخیر کنند، که عملکرد را کاهش می‌دهد و عمر مفید را کوتاه می‌کند.

• خستگی مکانیکی:
  در زیر تنش ثابت (فشرده‌سازی، پیچش)، گومی می‌تواند اکسیداسیون مکانیکی را تجربه کند که توسط حرارت تسریع می‌شود. با گذر زمان، الاستیسیته کاهش می‌یابد—این خستگی مکانیکی سن کردن است.

سن کردن دیواره گومی منجر به شکست دیواره، از دست دادن قابلیت دیواره‌بندی و در نهایت تخلیه روغن می‌شود.

3.4 فشرده‌سازی اولیه ناکافی دیواره

دیواره‌های گومی به دیواره‌بندی تغییر شکل فشرده‌سازی در زمان نصب برای تناسب محکم با سطوح دیواره‌بندی و بستن مسیرهای تخلیه تکیه می‌کنند. فشرده‌سازی اولیه ناکافی می‌تواند منجر به تخلیه شود. این می‌تواند به دلایل زیر رخ دهد:

• مسائل طراحی: برش دیواره کوچک یا گوده بزرگ;

• مسائل نصب: بستن نامناسب کاور (بیشتر رله‌ها به حس دستی تکیه می‌کنند، که کنترل دقیق را سخت می‌کند).
  علاوه بر این، گومی ضریب کاهش سردی دارد که بیش از ده برابر فلز است. در دمای پایین، دیواره کاهش می‌یابد و سخت می‌شود، که فشرده‌سازی را بیشتر کاهش می‌دهد.

3. نرخ فشرده‌سازی بیش از حد

اگرچه فشرده‌سازی برای دیواره‌بندی ضروری است، اما فشرده‌سازی بیش از حد مضر است. می‌تواند منجر به تغییر شکل دائمی در زمان نصب یا ایجاد تنش von Mises بالا شود، که منجر به خرابی ماده و کاهش عمر مفید می‌شود. دوباره، بستن دستی غالباً منجر به فشرده‌سازی بیش از حد می‌شود.

4. عیوب سطحی در سطوح دیواره‌بندی

خط‌های خوردگی، تیزه‌ها، سطوح خشن پایین یا تکستورهای ماشین‌کاری نامناسب در سطوح دیواره‌بندی می‌توانند مسیرهای تخلیه ایجاد کنند.

5. تأثیرات دما

در دماهای بالا، گومی نرم می‌شود و منبسط می‌شود، که ممکن است از دیواره بیرون آید و دیواره را بشکند. در دماهای پایین، کاهش و سخت شدن نیز می‌تواند منجر به تخلیه شود.

6. انتخاب سختی نادرست

اگر دیواره گومی خیلی نرم یا خیلی سخت باشد، ممکن است به درستی دیواره‌بندی نکند.

7. نصب خشن

نصب بی‌دقت می‌تواند دیواره را خراب کند. به عنوان مثال، لبه‌های تیز یا تیزه‌ها ممکن است حلقه O را خراش دهند و نقص‌های نامرئی ایجاد کنند که منجر به شکست دیواره و تخلیه روغن می‌شود.علاوه بر این، شکست شیشه نیز می‌تواند منجر به تخلیه روغن شود.

دلایل عبارتند از:
A) تنش نامتعادل در زمان نصب، تشدید شده توسط تغییرات ناگهانی در دما یا فشار؛
B) شوک حرارتی که منجر به شکست خود شیشه می‌شود. شکست‌ها مسیرهای تخلیه را ایجاد می‌کنند، که منجر به از دست دادن روغن می‌شود.

نتیجه‌گیری

در تجهیزات الکتریکی SF6، گاز SF6 به عنوان مedium اصلی عایق و آبکشی عمل می‌کند. قدرت دی الکتریکی و قابلیت قطع مدار آن مستقیماً به چگالی گاز بستگی دارد—چگالی بالاتر معمولاً به معنای عملکرد بهتر است. با این حال، به دلیل مسائل تولید، عملیات یا نگهداری، تخلیه گاز اجتناب‌ناپذیر است. کاهش چگالی به دو خطر اصلی منجر می‌شود: کاهش قدرت دی الکتریکی و کاهش ظرفیت قطع مدار قطعه‌گر. بنابراین، مشاهده چگالی گاز SF6 برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد ضروری است. این معمولاً با استفاده از رله‌های چگالی SF6 که دو مرحله هشدار—هشدار و قفل—را زمانی که چگالی کاهش می‌یابد فعال می‌کنند، انجام می‌شود، که مداخله به موقع را ممکن می‌سازد.

بنابراین، رله‌های چگالی SF6 در محل باید قابل اعتماد باشند. بر اساس تجزیه و تحلیل فوق، نتیجه‌گیری می‌کنیم:

• رله‌های چگالی که تخلیه روغن دارند باید به طور فوری مشاهده و جایگزین شوند.

• رله‌های نصب شده جدید باید به طور مطلوب از نوع بدون روغن با مقاومت در برابر لرزش بهتر یا طراحی‌های بهبود یافته دیواره‌بندی گاز باشند.