Paano Nakakaapekto ang Pagkawala ng Langis sa Pamumuno ng SF6 Relay?

1. Pagsasakatuparan ng mga Electrical Equipment na may SF6 at ang Karaniwang Problema ng Pagdumi sa Density Relays ng SF6

Ang mga electrical equipment na may SF6 ay malawakang ginagamit ngayon sa mga power utilities at industriyal na mga kumpanya, na nagbibigay ng malaking pag-unlad sa industriya ng enerhiya. Ang medium para sa pagpapatigil ng arko at insulasyon sa ganitong klaseng equipment ay sulfur hexafluoride (SF6) gas, na hindi dapat lumabas. Anumang paglabas ay nakakalason sa maingat at ligtas na operasyon ng equipment, kaya mahalaga itong bantayan ang density ng gas na SF6. Sa kasalukuyan, ang mga mekanikal na pointer-type density relays ang karaniwang ginagamit para dito. Ang mga relay na ito ay maaaring mag-trigger ng alarm at lockout signals kapag may paglabas ng gas, at nagbibigay din ng on-site density indication. Upang mapataas ang resistensya sa paglindol, karaniwang puno ang mga relay na ito ng silicone oil.

Gayunpaman, sa praktika, ang pagdumi ng langis mula sa mga SF6 gas density relays ay isang karaniwang isyu. Ang problema na ito ay malawak—lahat ng power supply bureau sa buong bansa ay naranasan ito. Ilang relays ay nagdudumi ng langis pa rin bago matapos ang isang taon ng operasyon. Sa ikot-ikot, ang pagdumi ng langis sa mga oil-filled density relays ay isang malawak at patuloy na problema.

2. Mga Panganib ng Pagdumi ng Langis sa Mga Density Relays

Bilang alamin, ang mga SF6 density relays ay karaniwang gumagamit ng spring-type electrical contact, na pinahusay ng magnetic assist mechanism upang tiyakin ang maingat na pagsasara ng contact. Gayunpaman, ang lakas ng contact (para sa alarm o lockout) ay umaasa sa mahinang lakas ng spring. Kahit may magnetic assistance, ang lakas ay maliit pa rin, kaya ang contacts ay napakalihim sa paglindol. Upang mapataas ang resistensya sa paglindol, karaniwang puno ang relay ng silicone oil. Kung may pagdumi ng langis, ito ay nagdudulot ng potensyal na mga panganib sa mga electrical equipment na may SF6.

Panganib 1: Kapag ang anti-vibration oil ay lubos na lumabas, nawawala ang damping effect, na drastikong binabawasan ang resistensya sa paglindol ng relay. Matapos ang malakas na mekanikal na paglindol sa panahon ng switching operations ng circuit breaker, maaaring makuha ang pointer, ang contacts maaaring magkamali ng permanent (hindi umuutos o nananatiling umuutos), o ang mga pagkakaiba sa pagsukat ay maaaring lumampas sa tanggap na limitasyon.

Panganib 2: Dahil ang mga contact ng relay ay may magnetic assist na may kaunti lamang na lakas ng contact, ang mahabang pagkakalantad ay maaaring magresulta sa oxidation ng ibabaw ng contact. Para sa mga relay na nawalan ng lahat ng langis, ang mga magnetically assisted contacts ay direktang inila-expose sa hangin, kaya sila ay masusunog o maaaring makalat ng dust, na nagreresulta sa mahinang contact o kabuuang pagkasira.

Ayon sa ulat: Sa loob ng tatlong taon kung saan isang utility ay pinataas ang pagsubok sa mga SF6 density relays, 196 units ang isinubok, at 6 (humigit-kumulang 3%) ang natuklasan na may hindi maasahan na contact conduction. Lahat ng mga itong may salang relay ay nawalan ng kanilang damping oil. Kung ang isang density relay ay may kulong na pointer, nabigo ang contacts, o hindi maasahan ang conduction, ito ay maaaring malubhang mapanganib ang grid safety. Isipin ang scenario kung ang isang SF6 circuit breaker ay lumabas ng gas at nawalan ng insulating medium, ngunit ang density relay ay hindi nag-trigger ng alarm dahil sa kulong na pointer o nabigo ang contact. Kung ang breaker ay subukan ang pag-interrupt ng fault current, ang resulta ay maaaring katastropikal.

Karagdagang, ang lumabas na langis ay maaaring kontaminahin ang iba pang bahagi ng switchgear, na nag-aattrakt ng dust at mas lalo pang nagpapanganib sa ligtas na operasyon. Ilang units ay humihingi ng tulong sa pag-wrap ng leaking relay sa plastic bags upang maiwasan ang pagkalat ng langis at pagkakalat ng dust. Bukod dito, ang mga modern na substations ay disenyo upang maging walang langis; kaya, ang pagdumi ng langis ay itinuturing na isang defect na kailangang i-rectify.

3. Analisis ng Bunga ng Pagdumi ng Langis

Ang pangunahing puntos ng paglabas sa mga density relays ay ang mga seal sa pagitan ng terminal block at case, ang glass window at case, at ang mga cracks sa glass mismo. Sa pamamagitan ng pag-disassemble ng maraming leaking relays, natuklasan namin na ang pangunahing sanhi ng pagdumi ng langis ay ang pag-fail ng seal sa terminal block-to-case at glass-to-case interfaces. Ang mga sumusunod ay ang unang natuklasang dahilan para sa pag-fail ng seal.

3.1 Pagtanda ng Rubber Seal

Sa kasalukuyan, ang karamihan sa mga density relays ay gumagamit ng nitrile rubber (NBR) para sa mga oil-sealing O-rings. Ang NBR ay isang copolymer ng butadiene (CH₂=CH–CH=CH₂) at acrylonitrile (CH₂=CH–CN), na gawa sa emulsion polymerization. Ito ay isang unsaturated carbon-chain rubber. Ang content ng acrylonitrile ay malaking nakakaapekto sa mga katangian ng NBR: mas mataas na content ay nagpapabuti ng resistance sa langis, solvent, at chemical, nagpapataas ng lakas, hardness, wear resistance, at heat resistance, ngunit binabawasan ang cold flexibility, elasticity, at air permeability.

Ang rubber ay nagdegrade sa panahon ng processing, storage, at paggamit dahil sa iba't ibang mga kadahilanan, na nagpapakita ng discoloration, stickiness, hardening, at cracking—mga phenomena na kilala bilang rubber aging.

Ang mga kadahilanan ng pagtanda ng NBR seal ay kinabibilangan ng internal at external causes.

3.2 Internal Causes

• Molecular Structure ng NBR:
  Ang NBR ay may unsaturated double bonds sa kanyang polymer chain. Sa ilalim ng init at mechanical stress, ang oxygen ay reaksiyun sa mga double bonds, na nagpapabuo ng peroxides na nagbubuo ng oxidative products, na nagdudulot ng chain scission at cross-linking. Ito ay nagpapataas ng cross-link density, nagpapahard at nagpapabrittle ng rubber. Mas mataas na content ng double bond ay nagpapabilis ng pagtanda. Karagdagang, ang mga electron-donating substituents (halimbawa, –CH₃) sa molecular structure ay madaling oxidized.

• Effect ng Rubber Compounding Agents:
  Ang pagpipili ng vulcanization system ay kritikal. Mas mataas na content ng sulfur ay nagpapataas ng polysulfide cross-link concentration ngunit nagpapabilis ng pagtanda.

3.3 External Causes

• Oxygen at Ozone:
  Ang oxygen ay isang pangunahing kadahilanan ng pagtanda, na nagpapromote ng chain scission at re-cross-linking. Ang ozone ay mas reactive; ito ay nagpapabuo ng ozonides sa double bonds, na nagbabawas at bumubuo ng polymer chains. Ang seal ay direktang inila-expose sa hangin, at ang trace amounts ng oxygen at ozone ay dissolves sa langis, na nagpapabilis ng pagtanda ng rubber.

• Heat:
  Ang init ay nagpapabilis ng oxidation—karaniwan, ang 10°C rise ay nagdudoble ng rate ng oxidation. Ito rin ay nagpapabilis ng mga reaksiyon sa pagitan ng rubber at additives o nagdudulot ng volatile components na lumabas, na nagdudulot ng degradation ng performance at pag-shorten ng service life.

• Mechanical Fatigue:
  Sa ilalim ng constant stress (compression, torsion), ang rubber ay nag-uundergo ng mechanical oxidation, na nagpapabilis ng init. Sa huli, ang elasticity ay bumababa—ito ang mechanical fatigue aging.

Ang pagtanda ng rubber seal ay nagdudulot ng pag-fail ng seal, pagkawala ng sealing capability, at sa huli, pagdumi ng langis.

3.4 Insufficient Initial Compression ng Seal

Ang rubber seals ay umaasa sa compression deformation sa panahon ng installation upang maitugon nang maingat sa sealing surfaces at iblock ang leakage paths. Ang insufficient initial compression ay maaaring magdulot ng leaks. Ito ay maaaring mangyari dahil:

• Design issues: undersized seal cross-section o oversized groove;

• Installation issues: improper tightening ng cover (karamihan sa mga relays ay umaasa sa manual feel, na nagpapahirap ng precise control).
  Karagdagang, ang rubber ay may cold-shrink coefficient na sampung beses na mas mataas kaysa metal. Sa mababang temperatura, ang seal ay nasisira at naghuharden, na nagpapababa ng compression.

3. Excessive Compression Rate

Bagama't ang compression ay kinakailangan para sa sealing, ang excessive compression ay masama. Ito ay maaaring magdulot ng permanent deformation sa panahon ng installation o nagpapabuo ng mataas na von Mises stress, na nagdudulot ng material failure at pag-shorten ng lifespan. Mulang muli, ang manual tightening ay madalas nagreresulta sa over-compression.

4. Surface Defects sa Sealing Surfaces

Ang scratches, burrs, mababang surface roughness, o hindi tamang machining textures sa sealing surfaces ay maaaring lumikha ng leakage paths.

5. Temperature Effects

Sa mataas na temperatura, ang rubber ay nasisira at lumalaki, na maaaring lumabas at bumuo ng pag-break ng seal. Sa mababang temperatura, ang shrinkage at hardening ay maaaring magdulot ng leaks.

6. Improper Hardness Selection

Kung ang rubber seal ay masyadong soft o masyadong hard, ito ay maaaring mag-fail na maitugon nang maingat.

7. Rough Installation

Ang careless installation ay maaaring mag-damage sa seal. Halimbawa, ang sharp edges o burrs ay maaaring scratchin ang O-ring, na lumilikha ng invisible defects na nagdudulot ng pag-fail ng seal at pagdumi ng langis.Karagdagang, ang glass cracking ay maaaring magdulot ng pagdumi ng langis.

Ang mga kadahilanan ay kinabibilangan ng:
A) Uneven stress sa panahon ng installation, na pinahihirapan ng biglaang pagbabago ng temperatura o presyon;
B) Thermal shock na nagdudulot ng pag-crack ng glass itself. Ang mga cracks ay bumubuo ng leakage paths, na nagreresulta sa pagkawala ng langis.

Conclusion

Sa mga electrical equipment na may SF6, ang SF6 gas ang primary insulating at arc-quenching medium. Ang dielectric strength at arc-interrupting capacity nito ay direktang umaasa sa gas density—mas mataas na density ay karaniwang nangangahulugan ng mas mahusay na performance. Gayunpaman, dahil sa manufacturing, operation, o maintenance issues, ang paglabas ng gas ay hindi maiiwasan. Ang pagbaba ng density ay nagdudulot ng dalawang pangunahing risks: reduced dielectric strength at decreased circuit breaker interrupting capacity. Kaya, ang monitoring ng SF6 gas density ay mahalaga para sa ligtas at maingat na operasyon. Ito ay karaniwang naitatamo gamit ang mga SF6 density relays, na nagbibigay ng two-stage warnings—alarm at lockout signals—kapag ang density ay bumaba, na nagbibigay ng timely intervention.

Kaya, ang on-site SF6 density relays ay kailangang maingat. Batay sa analisis na ito, kami ay nagsasabi:

• Ang mga density relays na may pagdumi ng langis ay kailangang ma-monitor at palitan agad.

• Ang mga bagong installed relays ay dapat na oil-free types na may superior vibration resistance o improved gas-sealed designs.