1.Vifaa vya Umeme vya SF6 na Matatizo ya Kijani ya Mafuta katika Relais ya Ukingo wa SF6
Vifaa vya umeme vya SF6 sasa yamefikia kwa uwezo mkubwa katika maeneo ya umeme na vituvi vingine vya kiuchumi, kutokomea maendeleo ya sekta ya umeme. Chanzo cha kufunga magonjwa na kuzuia mawimbi katika vifaa hivi ni mafuta ya sulfur hexafluoride (SF6), ambayo haiwezi kuongoka. Cho chote kinachopungua kingo cha mafuta haya huathiri usalama na ufanyiki wa vifaa, kwa hivyo ni muhimu kukusanya data za kingo cha mafuta ya SF6. Sasa, relais za ukingo wa aina ya mfumo wa mikono yanaotumika kwa kawaida. Relais hizi zinaweza kuanza sauti za alama na kuzingatia ishara wakati mafuta yanapongoka na pia kutoa taarifa za ukingo mahali pamoja. Kupunguza uharibifu wa miongozo, relais hizi mara nyingi hutengenezwa na mafuta ya silicone.
Hata hivyo, katika mazoezi, upungufu wa mafuta kutoka kwa relais za ukingo wa SF6 ni matatizo la kawaida. Matatizo haya yanaonekana kila mahali—kila bora la umeme ulipo ulipata matatizo haya. Baadhi ya relais hizi huunda mafuta wakati wowote chache baada ya miaka minne ya kutumika. Kwa ufupi, upungufu wa mafuta katika relais zenye mafuta ni matatizo la kawaida na lenye uzito.
2. Hatari za Upungufu wa Mafuta katika Relais za Ukingo
Kama ni jumuishi, relais za ukingo wa SF6 mara nyingi hutumia mifano ya mizigo ya mafuta, imeimarisha na mfumo wa msaada wa umeme ili kuhakikisha mafanikio ya mizigo. Hata hivyo, nguvu ya mizigo (kwa ajili ya alama au kuzingatia) inategemea kwa upepo mdogo wa mizigo. Hata na msaada wa umeme, nguvu bado ni ndogo, kufanya mizigo yakawa na utaratibu mkubwa wa kunyonga. Kupunguza uharibifu wa miongozo, mafuta ya silicone mara nyingi hutengenezwa kwenye relais. Ikiwa upungufu wa mafuta unafanyika, unaweza kuleta hatari za usalama kwa vifaa vya umeme vya SF6.
Hatari 1: Mara tu mafuta ya kupunguza uharibifu yanapongoka, athari ya kupunguza uharibifu hutolewa, kuburudisha uharibifu wa relais. Baada ya miongozo makubwa wakati wa kutumia vifaa vya circuit breaker, mshale anaweza kuhifadhiwa, mizigo yanaweza kuharibika kamili (safi ya kutumika au kutumika kwa muda mrefu), au mabadiliko ya mstari yanaweza kuwa zaidi ya muktadha.
Hatari 2: Tangu mizigo ya relais yana msaada wa umeme na nguvu mdogo, muda mrefu unaweza kuleta oxidation ya sura za mizigo. Kwa relais ambazo yamepungua mafuta yote, mizigo yenye msaada wa umeme yanaweza kutegemea kwa hewa, kufanya zao ziwe na uhakika ya kutokuwa na mizigo au kuhifadhiwa na chochote kingine, kusababisha utaratibu mdogo wa mizigo au kuharibika kamili.
Kulingana na taarifa: Katika miaka mitatu iliyopita ambako moja ya umeme ilifanya majaribio mengi kwa relais za ukingo wa SF6, 196 relais zilitathmini, na 6 (takriban 3%) zilipatikana zisizofanikiwa kwa mizigo. Relais zote zilizoharibika zilikuwa zimepungua mafuta yote. Ikiwa relais ya ukingo inahifadhiwa na mshale, mizigo yasiyofanikiwa, au ukosefu wa mizigo, inaweza kuleta hatari kubwa kwa usalama wa grid. Angalia hali ikiwa circuit breaker wa SF6 anapongua mafuta na kupungua chanzo chake cha kupunguza miongozo, lakini relais ya ukingo haifai kutuma alama kutokana na mshale unaohifadhiwa au mizigo yasiyofanikiwa. Ikiwa circuit breaker anajaribu kutumia miongozo ya kosa, matokeo yanaweza kuwa magumu.
Pia, mafuta yanayopunguka yanaweza kutengeneza vifaa vingine vya switchgear, kusababisha chochote kingine na kuongeza hatari za usalama. Baadhi ya viwanda hivi vinatumia vibao vya plastiki kusambaza relais zilizopungua mafuta ili kusababisha mafuta yasipungue na kutengeneza chochote kingine. Pia, substation za sasa zimeundwa isiyo na mafuta; kwa hivyo, upungufu wa mafuta unachukuliwa kama hito ambayo lazima itengeneze.
3. Usalama wa Sababu za Upungufu wa Mafuta
Maeneo makuu ya upungufu katika relais za ukingo ni mifano ya terminal block na box, mifano ya kitandani na box, na vigogo katika kitandani. Kwa kugeuza relais nyingi zilizopungua mafuta, tumepata kuwa sababu asili ya upungufu wa mafuta ni upungufu wa mifano kati ya terminal block na box, na kati ya kitandani na box. Hapa ni sababu zilizopatikana kwa mwisho za upungufu wa mifano.
3.1 Ukuaji wa Mifano ya Rubber
Sasa, relais nyingi za ukingo zitumia nitrile rubber (NBR) kwa O-rings zenye mafuta. NBR ni copolymer wa butadiene (CH₂=CH–CH=CH₂) na acrylonitrile (CH₂=CH–CN), imetengenezwa kwa njia ya emulsion polymerization. Ni rubber ambayo imefungwa kwa carbon-chain. Kiwango cha acrylonitrile kinaweza kubadilisha sifa za NBR: kiwango cha juu kinaweza kuboresha resistance ya mafuta, solvent, na chemical, kuboresha nguvu, hardness, wear resistance, na heat resistance, lakini kureduce cold flexibility, elasticity, na air permeability.
Rubber hupungua kwa wakati wa kupanga, kuhifadhi, na kutumia kutokana na sababu nyingi, kushow discolouration, stickiness, hardening, na cracking—mambo haya yanaelekezwa kama aging ya rubber.
Sababu zinazosaidia aging ya NBR ni za ndani na nje.
3.2 Sababu za Ndani
Molecular Structure ya NBR:
NBR ina unsaturated double bonds katika polymer chain yake. Kwa moto na stress ya miongozo, oxygen hujihusisha na double bonds hizo, kuanza peroxides ambayo hukata kwenye oxidative products, kusababisha chain scission na cross-linking. Hii inaboresha cross-link density, kuburudisha rubber na kuhamisha kuwa stiff. Kiwango cha juu cha double bonds kinaweza kuboresha aging. Pia, electron-donating substituents (k.m., –CH₃) katika molecular structure yanaweza kuwa rahisi kupungua.
Mfano wa Rubber Compounding Agents:
Chaguo la vulcanization system ni muhimu. Kiwango cha juu cha sulfur kinaboresha polysulfide cross-link concentration lakini kinaboresha aging.
3.3 Sababu za Nje
Oxygen na Ozone:
Oxygen ni sababu asili ya aging, inaendeleza chain scission na re-cross-linking. Ozone ni zaidi ya reactive; inananza ozonides kwenye double bonds, ambayo hukata na kuburudisha polymer chains. Seal inaonekana kwa hewa, na traces za oxygen na ozone hutunuka kwenye mafuta, kuboresha aging ya rubber.
Heat:
Moto unaboresha oxidation—kwa kawaida, ongezeko la 10°C linawezesha oxidation rate kwa mara mbili. Unaboresha reactions kati ya rubber na additives au kusababisha volatile components kutoka, kuboresha performance na kupunguza muda wa kutumia.
Mechanical Fatigue:
Katika stress constant (compression, torsion), rubber hupungua kwa mechanical oxidation, unaboresha moto. Muda mrefu, elasticity hutolewa—hii ni mechanical fatigue aging.
Aging ya seal ya rubber hupungua sealing capability, na kwa mwisho upungufu wa mafuta.
3.4 Compression ya Awali ya Insufficient
Seals za rubber humtegemea compression deformation wakati wa installation ili kufanya fit tight kwenye sealing surfaces na kuburudisha leakage paths. Compression ya awali ya insufficient inaweza kuleta leaks. Hii inaweza kutokea kutokana na:
Issues za design: seal cross-section chenye kiwango cha chini au groove chenye kiwango cha juu;
Issues za installation: tightening ya sihi ya cover (relais nyingi zitumia feel ya mkono, kufanya control precise kuwa ngumu).
Pia, rubber ana coefficient ya cold-shrink zaidi ya mara 10 ya metal. Katika temperature ya chini, seal hutolewa na kuhamisha kuwa stiff, kupunguza compression.
3. Excessive Compression Rate
Ingawa compression inahitajika kwa sealing, excessive compression ni hariba. Inaweza kuleta permanent deformation wakati wa installation au kuanza von Mises stress, kusababisha material failure na kupunguza muda wa kutumia. Tena, tightening ya mkono mara nyingi hutolea over-compression.
4. Surface Defects kwenye Sealing Surfaces
Scratches, burrs, roughness chenye kiwango cha chini, au machining textures isiyofanani kwenye sealing surfaces yanaweza kuanza leakage paths.
5. Athari za Temperature
Katika temperature ya juu, rubber hutoa na kuenea, inaweza kutoka na kuburudisha seal. Katika temperature ya chini, shrinkage na stiffening yanaweza pia kuleta leaks.
6. Hardness Selection isiyofanani
Ikiwa seal ya rubber ni too soft au too hard, inaweza kuharibika kwa urahisi.
7. Installation ya Rough
Installation isiyofanani inaweza kuharibika seal. Kwa mfano, edges au burrs sharp zinaweza kushinda O-ring, kuanza invisible defects ambazo zinaweza kuleta seal failure na upungufu wa mafuta.Pia, glass cracking inaweza pia kuleta upungufu wa mafuta.
Sababu zinazofanikiwa:
A) Stress uneven wakati wa installation, unaboresha changes sudden za temperature au pressure;
B) Thermal shock kusababisha glass yenyewe kuharibika. Cracks hizi huanza leakage paths, kusababisha upungufu wa mafuta.
Mwisho
Katika vifaa vya umeme vya SF6, mafuta ya SF6 ni chanzo asili cha insulation na arc-quenching. Dielectric strength na arc-interrupting capability yake yanategemea kingo cha mafuta—kingo cha juu kinaweza kuboresha performance. Hata hivyo, kutokana na issues za manufacturing, operation, au maintenance, upungufu wa mafuta unaweza kutokea. Drop katika kingo huchangia matatizo mawili: reduction ya dielectric strength na decrease ya interrupting capacity ya circuit breaker. Kwa hivyo, monitoring kingo cha mafuta ya SF6 ni muhimu kwa usalama na ufanyiki wa urahisi. Hii hufanyika kwa kutumia relais za ukingo wa SF6, ambazo hutoa two-stage warnings—alarm na lockout signals—wakati kingo kinapungua, kusaidia intervention ya wakati.
Kwa hivyo, relais za ukingo za SF6 mahali pamoja yanapaswa kuwa reliable. Kulingana na analysis ya juu, tunapatia:
Relais za ukingo zilizopungua mafuta zinapaswa kukusanya na kubadilisha mara moja.
Relais mpya zinapaswa kuwa oil-free types na superior vibration resistance au improved gas-sealed designs.
