Kā ūdens zudēšana ietekmē SF6 releja darbību?

1. SF6 elektriskā iekārta un bieži sastopamais problēma ar eļļas izlīkumu SF6 blīvuma relejos

SF6 elektriskās iekārtas šobrīd plaši tiek izmantotas enerģētikas uzņēmumos un rūpnieciskajos pārdošanas punktos, ievērojami veicinot enerģijas nozares attīstību. Šādu iekārtu loku ugunsdzēšanai un izolācijai tiek izmantots šķidrā sfēra (SF6) gāze, kura nedrīkst izlīkt. Jebkāds izlīkums apdraud iekārtas drošo un uzticīgo darbību, tāpēc ir būtiski monitorēt SF6 gāzes blīvumu. Pašlaik šim nolūkam plaši tiek izmantoti mehāniskie rokādves tipa blīvuma releji. Šie releji var aktivizēt trauksmes un bloķēšanas signālus, ja notiek gāzes izlīkums, kā arī sniedz vietas blīvuma norādes. Lai uzlabotu vibrāciju atbalstīšanu, šos relejus parasti piepilda silikona eļļā.

Tomēr praksē eļļas izlīkums no SF6 gāzes blīvuma releju ir bieži sastopama problēma. Šī problēma ir plaši izplatīta—katrs valsts enerģijas piegādes birojs to ir saskāries. Daži releji izveido eļļas izlīkumu vēl mazāk nekā gadu pēc sākotnējās darbības. īsumā, eļļas izlīkums eļļas piepildītajos blīvuma relejos ir plaši izplatīta un ilgstoša problēma.

2. Eļļas izlīkuma blīvuma relejos bīstamība

Kā zināms, SF6 blīvuma releji parasti izmanto spraugu tipa elektrosakarus, kas pastiprināti magnētiskā palīglīdzekļa sistēmu, lai nodrošinātu uzticamus sakaru slēgšanos. Tomēr kontaktpunkta spēka (trauksme vai bloķēšana) galvenokārt balstās uz spraugas vājo spēku. Pat ar magnētiskā palīglīdzekļa atbalstu, spēks paliek ļoti mazs, padarot kontaktus ļoti jūtīgus pret vibrācijām. Lai uzlabotu vibrāciju atbalstīšanu, relejus parasti piepilda ar silikona eļļu. Ja notiek eļļas izlīkums, tas radīs potenciālas drošības riskas SF6 elektriskajām iekārtām.

Bīstamība 1: Kad anti-vibrācijas eļļa pilnībā izlīk, pazūd amortizācijas efekts, drastiski samazinot releja vibrācijas atbalstīšanu. Pēc stipras mehāniskās šoka laikā automātisko izslēgšanas operācijām, rokādves var iejusties, kontakti var neatkarīgi nokritēties (vai nerobežoties), vai mērījumu novirzes var pārsniegt pieņemamus robežlielumus.

Bīstamība 2: Tā kā releja kontakti ir magnētiski palīdzēti ar inheerenti zemu kontaktspēku, ilgstoša izklājuma rezultātā var notikt kontaktu virsmu oksidācija. Relejiem, kas ir izgubojis visu eļļu, magnētiski palīdzētie kontakti tiek tieši izpostīti gaisā, padarot tos jūtīgus pret oksidāciju vai putekļu akumulāciju, kas var izraisīt sliktu kontaktu vai pilnu nokritumu.

Pēc ziņojumiem: Trīggadu periodā, kad viens enerģijas piegādes uzņēmums intensificēja SF6 blīvuma releju testēšanu, tika pārbaudīti 196 vienības, un 6 (aptuveni 3%) tika atklāti kā nepārliecinoši kontaktējoši. Visi šie defektīvie releji bija pilnībā izgubojis savu amortizācijas eļļu. Ja blīvuma relejs cietis no rokādves iejustīšanos, nokritušiem kontaktiem vai nepārliecinošu kontaktēšanos, tas var smagi apdraudēt tīkla drošību. Uzņemiet situāciju, kad SF6 automātiskais izslēgls izlīk gāzi un zaudē savu izolācijas vidu, bet blīvuma relejs neaktīvo trauksmes signālu tāpēc, ka rokādve ir iejusties vai kontakti ir nokrituši. Ja tad izslēgls mēģina apturēt defektu strāvas plūsmu, sekas var būt katastrofālas.

Turklāt izlīkošā eļļa var piesātināt citus varoļu komponentus, piesaistot putekļus un turpmāk apdraudot drošu darbību. Dažas vienības izmanto plastmasas maisus, lai nomierinātu izlīkošo releju, lai novērstu eļļas izplatīšanos un putekļu akumulāciju. Turklāt modernie transformatorijos ir paredzēts, ka tie ir bez eļļas; tāpēc eļļas izlīkums tiek uzskatīts par defektu, ko jānovērš.

3. Eļļas izlīkuma pamatīstās analīzes

Galvenie izlīkuma punkti blīvuma relejos ir terminalbloka un korpusa starpā, stikla loga un korpusa starpā, un stikla krājumiem. Atverot daudzus izlīkošos relejus, mēs esam noskaidrojuši, ka galvenais eļļas izlīkuma iemesls ir caurumi starp terminalbloku un korpu, kā arī starp stiklu un korpu. Šeit ir noteikti pirmskaitāmie iemesli cauruļu neskaidrībai.

3.1 Gummijūtas novecošana

Pašlaik lielākajā daļā blīvuma releju tiek izmantota nitrilgumija (NBR) eļļas izolācijas O-rindkopas. NBR ir butadiena (CH₂=CH–CH=CH₂) un acrilnitriļa (CH₂=CH–CN) kopopolimērs, kas ražots emulsijas polimerizācijas procesā. Tas ir nestabils ogļu cepures gumija. Acrilnitriļa satura ietekme uz NBR īpašībām: augstāks saturs uzlabo eļļas, solventu un ķīmisko reagentu resistences, palielina stiprumu, tuksnešumu, izturību pret mērenību un karstumu, bet samazina aukstā elastību, elastību un gāzu cauravas spēju.

Gumija degradējas strādājot, glabājot un izmantojot dēļ dažādiem faktoriem, parādot krāsu maiņu, klepotību, tuksnešumu un spraugas—parādības, kas kopā pazīstamas kā gummijūtas novecošana.

Faktori, kas ietekmē NBR caurumu novecošanos, ietver iekšējus un ārējus iemeslus.

3.2 Iekšējie iemesli

• NBR molekulārā struktūra:
  NBR satur nestabilus dubultus saitus savā polimēru čepē. Siltumā un mehāniskā stresa apstākļos skābeklis reaģē ar šiem dubultajiem saitiem, veidojot peroksīdus, kas sadalās oksidācijas produktos, izraisot čepes sadalīšanos un krošanu. Tas palielina krošanas blīvumu, padarot gumiju tuksnešāku un spragāku. Augstāks dubultā saita satura paātrina novecošanos. Papildus elektronu devēju substituenti (piem., –CH₃) molekulārā struktūrā viegli oksidējas.

• Gumijas komponēšanas līdzekļu ietekme:
  Vulkanizācijas sistēmas izvēle ir kritiska. Augstāks siera satura koncentrācija palielina polisulfīda krošanas koncentrāciju, bet paātrina novecošanos.

3.3 Ārējie iemesli

• Skābeklis un ozons:
  Skābeklis ir galvenais novecošanas faktors, veicinot čepes sadalīšanos un atkal krošanos. Ozons ir pat reaktivāks; tas veido ozonīdus dubultajos saitās, kas sadalās un sadala polimēru čepes. Caurums tiek tieši izpostīts gaisā, un mazākie skābekļa un ozona daudzumi savācās eļļā, paātrinot gummijūtas novecošanos.

• Siltums:
  Siltums paātrina oksidāciju—parasti 10°C temperatūras paaugstinājums divkāršo oksidācijas tempu. Tas arī paātrina reakcijas starp gumiju un pievienoto vielām vai izraisīs volātilās vielas izvilkt, pasliktinot veiktspēju un saīsinot izmantošanas laiku.

• Mehāniskā nomācošana:
  Stāvoklī ar nemainīgu stresu (spiediens, torsija), gummija piedzīvo mehānisko oksidāciju, kas paātrināta siltumu. Laikā elastība samazinās—tas ir mehāniskā nomācošana un novecošana.

Gummijūtas novecošana cauruma noved pie cauruma neskaidrības, izgāšanas un galu galā eļļas izlīkuma.

3.4 Nepietiekama sākotnējā cauruma kompresija

Gumijas caurumi atkarīgi no kompresijas deformācijas instalācijas laikā, lai cieši pievienotos izolācijas virsmai un bloķētu izlīkuma ceļus. Nepietiekama sākotnējā kompresija var izraisīt izlīkumu. Tas var notikt dēļ:

• Projektēšanas problēmas: pārāk maza cauruma priekšsekcija vai pārāk liela groza;

• Instalācijas problēmas: nepareiza seguma sašķīdināšana (lielākajā daļā releju tiek izmantota manuālā sajūta, kas precīzu kontrolēšanu padara grūto).
  Papildus, gummija ir ar zemāku siltuma koeficientu par metālu vairāk nekā desmit reizes. Zemas temperatūras apstākļos, caurums sašķīdās un tuksnešos, papildus samazinot kompresiju.

3. Pārāk liela kompresijas ātrums

Lai gan kompresija ir nepieciešama izolācijai, pārāk liela kompresija ir kaitīga. Tā var izraisīt pastāvīgu deformāciju instalācijas laikā vai radīt augstu von Mises stress, novedot pie materiāla nokrituma un samazināt izmantošanas laiku. Vēlreiz, manuāla sašķīdināšana bieži noved pie pārāk lielas kompresijas.

4. Izolācijas virsmu defekti

Izolācijas virsmās var būt risas, buras, zema virsmas spraudījuma vai nepareizi apstrādātas tekstūras, kas var radīt izlīkuma ceļus.

5. Temperatūras ietekme

Augstās temperatūras apstākļos, gummija mīkstinās un paplašinās, varētu izlīkt un bojāt caurumu. Zemas temperatūras apstākļos, sašķīdīšanās un tuksnešanās var arī izraisīt izlīkumu.

6. Nepareizs tuksnešuma izvēle

Ja gummijas caurums ir pārāk mīksts vai pārāk tuksnešs, tas var neveiksmīgi izolēt.

7. Neprecīza instalācija

Negribīga instalācija var bojāt caurumu. Piemēram, aspri malas vai buras var rīkot O-rindkopu, radot neredzamus defektus, kas noved pie cauruma neskaidrības un eļļas izlīkuma.Papildus, stikla salīkšanās arī var izraisīt eļļas izlīkumu.

Iemesli ietver:
A) Nierīķīgs stresis instalācijas laikā, kas saasināts temperatūras vai spiediena griežieniem;
B) Termiskais šoks, kas izraisījis stikla salīkšanos. Salīkšanās radīs izlīkuma ceļus, novedot pie eļļas zuduma.

Secinājums

SF6 elektriskās iekārtās, SF6 gāze ir galvenais izolācijas un loku ugunsdzēšanas līdzeklis. Tās dielektriskā spēja un loku pārtraukšanas spēja tiecas tieši gāzes blīvumam—augstāks blīvums parasti nozīmē labāku veiktspēju. Tomēr, dēļ ražošanas, darbības vai apkopes problēmām, gāzes izlīkums ir neizbēgams. Blīvuma samazināšanās noved pie diviem galvenajiem riskiem: samazinātā dielektriskā spēja un samazinātās automātisko izslēgļu pārtraukšanas spējas. Tāpēc, SF6 gāzes blīvuma uzraudzīšana ir būtiska drošai un uzticīgai darbībai. Parasti tas tiek sasniegts, izmantojot SF6 blīvuma relejus, kas sniedz divpakāršu brīdinājumu—trauksmes un bloķēšanas signālus—kad blīvums samazinās, ļaujot laicīgai iejaukšanai.

Tāpēc, vietējie SF6 blīvuma releji jābūt uzticīgiem. Balstoties uz minēto analīzi, mēs secinām:

• Blīvuma releji, kas izrāda eļļas izlīkumu, jāuzraudzī un jāaizstāj laicīgi.

• Jauninstalējamajiem relejiem jābūt bez eļļas tipa, ar labāku vibrāciju atbalstīšanu vai uzlabotu gāzes izolāciju dizainu.