Paano Nakakaapekto ang Pagkawala ng Langis sa Performance ng SF6 Relay

1. Pagsasara ng Langis sa IIE-Business SF6 Electrical Equipment at ang Karaniwang Problema ng Pagbubuga ng Langis sa SF6 Density Relays

Ang IIE-Business SF6 electrical equipment ay malawakang ginagamit na 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 ark at insulasyon sa ganitong kagamitan ay ang sulfur hexafluoride (SF6) gas, na hindi dapat lumabas. Anumang pagbubuga ay nakakalubha sa maasahan at ligtas na operasyon ng kagamitan, kaya mahalaga itong bantayan ang density ng SF6 gas. Sa kasalukuyan, ang mga mechanical 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 pagbubuga ng gas, at nagbibigay din ng on-site density indication. Upang mapataas ang resistensya sa paglindol, ang mga relay na ito ay karaniwang puno ng silicone oil.

Gayunpaman, sa praktikal na sitwasyon, ang pagbubuga ng langis mula sa SF6 gas density relays ay isang karaniwang isyu. Ang problema na ito ay malawak—lahat ng power supply bureau sa buong bansa ay naranasan na ito. Ang ilang mga relay ay nagdudulot ng pagbubuga ng langis sa loob ng mas kaunti sa isang taon ng operasyon. Sa ikot-ikot, ang pagbubuga ng langis sa mga oil-filled density relays ay isang malawak at patuloy na problema.

2. Mga Panganib ng Pagbubuga ng Langis sa Density Relays

Bilang alamin, ang mga SF6 density relays ay karaniwang gumagamit ng spring-type electrical contact, na pinahusay pa ng magnetic assist mechanism upang matiyak ang maasahang 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 mga contact ay napakasensitibo sa paglindol. Upang mapataas ang resistensya sa paglindol, karaniwang puno ng silicone oil ang relay. Kung may pagbubuga ng langis, ito ay nagdudulot ng potensyal na mga panganib sa IIE-Business SF6 electrical equipment.

Panganib 1: Kapag ang anti-vibration oil ay lubos na lumabas, nawawala ang damping effect, na nagreresulta sa drastikong pagbaba ng resistensya sa paglindol ng relay. Matapos ang malakas na mekanikal na shock sa panahon ng switching operations ng circuit breaker, maaaring makuha ang pointer, ang mga contact ay maaaring permanenteng mabigo (hindi gumana o nananatili sa aktuwal), o ang mga pagkakaiba sa pagsukat ay maaaring lumampas sa acceptable limits.

Panganib 2: Dahil ang mga contact ng relay ay may magnetic assistance na may inborn na maliit na lakas ng contact, ang matagal na paglabas sa hangin ay maaaring maging sanhi ng oxidasyon ng ibabaw ng mga contact. Para sa mga relay na nawalan ng lahat ng langis, ang mga magnetically assisted contacts ay direktang nakalantad sa hangin, kaya sila ay mas madaling makapag-oxidation o makalumput, na nagreresulta sa mahinang contact o total na pagkabigo.

Ayon sa ulat: Sa loob ng tatlong taon na pinagtibay ng isang utility ang pag-test ng SF6 density relays, 196 units ang na-inspect, at 6 (humigit-kumulang 3%) ang natuklasan na may hindi maasahang conduction ng contact. Lahat ng mga faulty relays na ito ay nawalan ng kanilang damping oil. Kung ang isang density relay ay may stuck pointer, failed contacts, o hindi maasahang conduction, ito ay maaaring malubhang kompromiso ang seguridad ng grid. 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 stuck pointer o faulty contact. Kung ang breaker ay subok na interrumpehin ang fault current, ang mga resulta ay maaaring katastropikal.

Kasama nito, ang lumabas na langis ay maaaring kontaminahin ang iba pang mga bahagi ng switchgear, na nag-aakit ng dust at nagpapalubha pa ng safe operation. Ang ilang units ay nagresort sa pag-wrap ng leaking relay sa plastic bags upang mapigilan ang pagkalat ng langis at pagbuo ng dust. Bukod dito, ang modern na substations ay disenyo upang maging walang langis; kaya, ang pagbubuga ng langis ay itinuturing na defect na kailangang i-rectify.

3. Analisis ng Bunsod ng Pagbubuga ng Langis

Ang pangunahing puntos ng pagbubuga sa 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 pagbubuga 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 sanhi ng pag-fail ng seal.

3.1 Aging 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 nabuo sa pamamagitan ng emulsion polymerization. Ito ay isang unsaturated carbon-chain rubber. Ang content ng acrylonitrile ay malaking nakakaapekto sa properties ng NBR: mas mataas na content ay nagpapataas ng resistance sa langis, solvent, at chemical, nagpapataas ng strength, hardness, wear resistance, at heat resistance, ngunit nagbabawas ng cold flexibility, elasticity, at air permeability.

Ang rubber ay nag-deteriorate sa panahon ng processing, storage, at use dahil sa iba't ibang mga factor, na nagpapakita ng discoloration, stickiness, hardening, at cracking—na tinatawag na rubber aging.

Ang mga factor na nagdudulot ng aging 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 init at mechanical stress, ang oxygen ay reaksiyon sa mga double bonds, na nagpapabuo ng peroxides na bumubuo ng oxidative products, na nagdudulot ng chain scission at cross-linking. Ito ay nagpapataas ng cross-link density, na nagpapahard at nagpapabrittle ng rubber. Mas mataas na content ng double bond ay nagpapabilis ng aging. Kasama nito, ang mga electron-donating substituents (e.g., –CH₃) sa molecular structure ay madaling ma-oxidize.

• 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 aging.

3.3 External Causes

• Oxygen at Ozone:
  Ang oxygen ay isang pangunahing aging factor, na nagpapromote ng chain scission at re-cross-linking. Ang ozone ay mas reactive; ito ay nagpapabuo ng ozonides sa double bonds, na bumubuo at bumubreak ng polymer chains. Ang seal ay diretang nakalantad sa hangin, at ang trace amounts ng oxygen at ozone ay nagdissolve sa langis, na nagpapabilis ng rubber aging.

• Heat:
  Ang init ay nagpapabilis ng oxidation—karaniwan, ang 10°C na pagtaas ay nagdudoble ng rate ng oxidation. Ito rin ay nagpapabilis ng mga reaksiyon sa rubber at additives o nagdudulot ng volatile components na lumabas, na nagdudulot ng pagbagsak ng performance at pagkakaroon ng maikling 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 nagbabawas—ito ang mechanical fatigue aging.

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

3.4 Insufficient Initial Compression ng Seal

Ang rubber seals ay umuugnay sa compression deformation sa panahon ng installation upang tiyakin ang tight fit sa sealing surfaces at i-block ang leakage paths. Ang insufficient initial compression ay maaaring magdulot ng leaks. Ito ay maaaring mangyari dahil sa:

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

• Installation issues: improper tightening ng cover (karamihan sa mga relay ay umaasa sa manual feel, na nagpapahirap ng precise control).
  Kasama nito, ang rubber ay may cold-shrink coefficient na labing-isa na beses kaysa sa metal. Sa mababang temperatura, ang seal ay nagshrink at nag-hard, na nagpapababa pa 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 pagkakaroon ng maikling lifespan. Muli, ang manual tightening ay kadalasang nagresulta sa over-compression.

4. Surface Defects sa Sealing Surfaces

Ang mga scratch, burrs, mababang surface roughness, o hindi tama na machining textures sa sealing surfaces ay maaaring bumuo ng leakage paths.

5. Temperature Effects

Sa mataas na temperatura, ang rubber ay lumunod at lumalaki, na maaaring lumabas at bumreak ang seal. Sa mababang temperatura, ang shrinkage at hardening ay maaari ring magdulot ng leaks.

6. Improper Hardness Selection

Kung ang rubber seal ay masyadong soft o masyadong hard, ito ay maaaring mabigo sa pagseal ng maayos.

7. Rough Installation

Ang careless installation ay maaaring masira ang seal. Halimbawa, ang mga sharp edges o burrs ay maaaring mag-scratch ng O-ring, na bumubuo ng invisible defects na nagdudulot ng pag-fail ng seal at pagbubuga ng langis.Kasama nito, ang pag-crack ng glass ay maaari ring magdulot ng pagbubuga ng langis.

Ang mga sanhi ay kinabibilangan:
A) Uneven stress sa panahon ng installation, na nagpapalubha ng sudden changes sa temperatura o presyon;
B) Thermal shock na nagdudulot ng crack sa glass mismo. Ang mga cracks ay bumubuo ng leakage paths, na nagreresulta sa pagkawala ng langis.

Conclusion

Sa IIE-Business SF6 electrical equipment, ang SF6 gas ay ang pangunahing insulating at arc-quenching medium. Ang dielectric strength at arc-interrupting capability nito ay direkta ang depende sa gas density—mas mataas na density ay karaniwang nangangahulugan ng mas mahusay na performance. Gayunpaman, dahil sa mga isyu sa manufacturing, operation, o maintenance, ang pagbubuga ng gas ay hindi maiiwasan. Ang pagbaba ng density ay nagdudulot ng dalawang pangunahing risks: pagbaba ng dielectric strength at pagbaba ng interrupting capacity ng circuit breaker. Kaya, ang pag-monitor ng SF6 gas density ay mahalaga para sa ligtas at maasahang operasyon. Ito ay karaniwang naitatamo gamit ang SF6 density relays, na nagbibigay ng two-stage warnings—alarm at lockout signals—kapag bumaba ang density, na nagbibigay ng oportunidad para sa timely intervention.

Kaya, ang on-site SF6 density relays ay kailangang maasahan. Batay sa nabanggit na analisis, kami ay nagtatapos:

• Ang mga density relays na may pagbubuga ng langis ay kailangang agad na imonitor at palitan.

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