Како влијае губиток нафта врз функционирањето на SF6 реле?

1. SF6 електричко опрема и заеднички проблем на црпка на масло во реле за густината на SF6

SF6 електричката опрема сега широко се користи во енергетските компании и индустриски предприятия, значително напредувајќи развојот на енергетскиот сектор. Арчниот и изолативен средин во таквата опрема е шестфлуориден висмут (SF6) гас, кој не треба да црпи. Било каква црпка компромитира надежното и сигурно функционирање на опремата, што прави потребно мониторирање на густината на SF6 гасот. Тековно, за оваа цел често се користат механички реле со покажувач за густината. Овие реле можат да активираат сигнал за тревога и блокирање кога се случи црпка на гас, исто така пружајќи и локална индикација за густината. За подобрување на отпорноста на вибрации, овие реле обично се исполнети со силиконово масло.

Меѓутоа, на практика, црпката на масло од реле за густината на SF6 гас е заеднички проблем. Овој проблем е широко распрошрен—секој енергетски управен орган по целата земја го имал срешил. Некои реле развиват црпка на масло помалку од година после работата. Кратко, црпката на масло во исполнетите со масло реле за густината е присутен и постоянен проблем.

2. Ризики од црпката на масло во реле за густината

Како е добро познато, реле за густината на SF6 обично користат пружинско контактно реле, подобрено со магнетна помош за осигурување на надежно затворање на контактот. Меѓутоа, силата на контактот (за тревога или блокирање) веќе зависи главно од слабата сила на пружината. Дури и со магнетна помош, силата останува многу мала, што прави контактите многу чувствителни на вибрации. За подобрување на отпорноста на вибрации, типични е да се исполнат реле со силиконово масло. Ако се случи црпка на масло, таа предизвикува потенцијални безбедносни ризици за SF6 електричката опрема.

Ризик 1: Сепак, кога анти-вибрационото масло целосно изтече, губи се демпферниот ефект, драстично намалувајќи отпорноста на вибрации на реле. После силен механичен удар при операцијата на преклопување на преклопувач, покажувачот може да се заклеи, контактите може да се повредат трајно (или да не се активираат или да останат активирани), или отклонувањата во мерењето може да надминат прифатливите граници.

Ризик 2: Бидејќи контактите на реле се магнетно помошни со инхерентно ниска сила на контакт, продолжена експозиција може да доведе до оксидација на површините на контактите. За реле кои целосно изгубиле масло, магнетно помошните контакти се директно изложени на воздух, што ги прави склони на оксидација или накопување на прашање, резултирајќи со лош контакт или целосен дефект.

Според извештаи: Во текот на тригодишњи период кога една компанија ја интензифицирала тестовите на реле за густината на SF6, беа испитани 196 единици, и 6 ( околу 3%) се откриле како ненадежни за проводливост. Сите овие дефектни реле целосно изгубиле своето демпферно масло. Ако реле за густината страда од заклени покажувач, повредени контакти или ненадежна проводливост, тоа може сериозно да компромитира безопасноста на мрежата. Претставете сценарио каде SF6 преклопувач црпи гас и губи својот изолативен средин, но реле за густината не успее да активира тревога поради заклени покажувач или повредени контакт. Ако преклопувачот потоа се обиди да преклопи ток на повреда, последиците може да бидат катастрофални.

Дополнително, изтекло масло може да загади други компоненти на преклопувачот, привлачувајќи прашање и дополнително опасувајќи сигурното функционирање. Некои единици се обидуваат да го обвиеат изтеклиот реле со пластични торби за да спречат ширењето на масло и накопување на прашање. Помину, современите подстанции се дизајнирани да бидат без масло; затоа, црпката на масло се смета за дефект кој мора да се исправи.

3. Анализа на основни причини за црпка на масло

Основните точки на црпка во реле за густината се печатите меѓу терминалната плочка и корпусот, прозорецот од стакло и корпусот, и пукнутињата во самото стакло. Кроз разбирање на многу изтекнувања на реле, сме утврдили дека основната причина за црпка на масло е неуспех на печатот на интерфејсите на терминалната плочка-корпус и стакло-корпус. Еве претходно идентификувани причини за неуспех на печатот.

3.1 Стареење на гумениот печат

Тековно, повеќето реле за густината користат нитрилски каучук (NBR) за O-прстени за печатење на масло. NBR е кополимер на бутадиен (CH₂=CH–CH=CH₂) и акрилонитрил (CH₂=CH–CN), произведено преку емулсионна полимеризација. Тоа е ненаситен карбонски каучук. Содржината на акрилонитрил значајно влијае на својствата на NBR: повисока содржина подобрува отпорноста на масло, растворители и хемикалии, зголемува јачината, хардноста, отпорноста на тркање и топлината, но намалува гибкоста, еластичноста и пропусливоста на воздух.

Каучукот старее во текот на процесирање, складирање и користење поради различни фактори, покажувајќи измена во боја, лепкавост, харднење и пукнутиња—феномени колективно познати како стареење на каучукот.

Факторите кои допринасоа до стареење на печатот на NBR вклучуваат внатрешни и надворешни причини.

3.2 Внатрешни причини

• Молекуларна структура на NBR:
  NBR содржи ненаситени двојни врски во својата полимерна верига. Под топлина и механичка стрес, кислород реагира на овие двојни врски, формирајќи пероксиди кои се рашираат во оксидативни производи, што предизвикува секција на верига и преплетување. Ова зголемува густината на преплетување, правејќи гумата подебела и побритка. Повисок содржок на двојни врски забрзува стареењето. Додека, електронски даващи заменители (напр. –CH₃) во молекуларната структура лесно се оксидираат.

• Ефект на компонентите за компаундирање на каучук:
  Изборот на системот за вулканизација е критичен. Повисок содржок на сулфур зголемува концентрацијата на полисулфидни преплетувања, но забрзува стареењето.

3.3 Надворешни причини

• Кислород и озон:
  Кислород е главен фактор за стареење, промовирајќи секција на верига и повторно преплетување. Озон е уште реактивен; формира озониди на двојни врски, кои се рашираат и прекинуваат полимерните вериги. Печатот е директно изложен на воздух, и следови на кислород и озон се растворуваат во масло, забрзувајќи стареењето на каучукот.

• Топлина:
  Топлината забрзува оксидацијата—обично, повисок температурен степен од 10°C двојно го зголемува темпот на оксидација. Така, забрзува реакциите меѓу каучукот и добавките или предизвикува испарување на летливи компоненти, што го намалува перформансот и го скратува животниот век.

• Механичка умора:
  Под константен стрес (компресија, вртеж), каучукот подлегува на механичка оксидација, забрзувајќи го топлината. Со време, еластичноста се намалува—ова е механичко стареење од умора.

Стареењето на гумениот печат доведува до неуспех на печатот, губење на способноста за печатење и на крај до црпка на масло.

3.4 Недостаточна почетна компресија на печатот

Гумени печати се засноваат на деформација од компресија во текот на инсталацијата за да се прилагодат на печатните површини и да ги блокираат патевите за црпка. Недостаточна почетна компресија може да доведе до црпка. Ова може да се случи поради:

• Проблеми со дизајн: премал секција на печат или премало профилна канала;

• Проблеми со инсталација: неправилно затеснување на капакот (повеќето реле се засноваат на рачно чувство, што прави тешко прецизно контролирање).
  Дополнително, каучукот има коефициент на холодно сеќење надесет пати поголем од метал. При ниски температури, печатот се сече и харднее, дополнително го намалувајќи компресијата.

3. Претерана стапка на компресија

Додека компресијата е потребна за печатење, претераната компресија е шкодлива. Може да предизвика перманентна деформација во текот на инсталацијата или да генерира висок von Mises стрес, доведувајќи до материјален неуспех и намален животен век. Пак, рачно затеснување често резултира во претерана компресија.

4. Површински дефекти на печатните површини

Цртници, бурчиња, ниска површинска грубост, или неправилни машински текстури на печатните површини можат да создадат патеви за црпка.

5. Ефекти на температурата

При високи температури, каучукот се мекне и се расширува, потенцијално издавајќи и прекинувајќи печатот. При ниски температури, сечене и харднење исто така може да предизвика црпка.

6. Неправилен избор на хардност

Ако гумениот печат е премек или премак, може да нема правилно печатење.

7. Груба инсталација

Непажљива инсталација може да повреди печатот. На пример, остри рабови или бурчиња може да поцарапат O-прстенот, создавајќи невидливи дефекти кои доведуваат до неуспех на печатот и црпка на масло.Дополнително, пукнутињата на стаклото исто така може да предизвика црпка на масло.

Причините вклучуваат:
A) Неравен стрес во текот на инсталацијата, засилени од изненадни промени во температурата или притисокот;
B) Термален шок што предизвикува само стаклото да се пука. Пукнутињата формираат патеви за црпка, резултирајќи со губење на масло.

Заклучок

Во SF6 електричката опрема, SF6 гасот служи како основна изолативна и арчна средина. Нејзината диелектрична јачина и арчна пречката зависат директно од густината на гасот—повисока густина обично значи подобар перформанс. Меѓутоа, поради производство, работа или одржување, црпката на гас е неизбежна. Пад на густината доведува до две главни ризики: намалена диелектрична јачина и намалена пречка на преклопувач. Затоа, мониторингот на густината на SF6 гас е важен за сигурно и надежно функционирање. Ова обично се постигува со користење на реле за густината на SF6, кои пружаат два-степенски опомени—тревога и блокирање—кога густината падне, овозможувајќи тимелина интервенција.

Затоа, реле за густината на SF6 на местото мора да бидат надежни. Базирано на горенаведената анализа, ние заклучуваме:

• Реле за густината кои покажуваат црпка на масло мора да се мониторираат и заменуваат тимелино.

• Ново инсталирани реле најдобро е да се безмасни типови со подобрената отпорност на вибрации или подобрен дизајн за печатење на гас.