SF6-tæthedsrelæets olieudløb: Årsager risici og løsninger uden brug af olie

1. Introduktion
SF6-elektrisk udstyr, kendt for dets fremragende bueløsnings- og isolerende egenskaber, er blevet bredt anvendt i strømsystemer. For at sikre sikker drift er det nødvendigt med realtidsovervågning af SF6-gastæthed. I øjeblikket bruges mekaniske pegepindstyper af tæthedskontakter ofte, der giver funktioner som alarm, låsning og stedlig visning. For at forbedre vibrationsmodstandsfærdigheden er de fleste af disse kontakter fyldt internt med silikoneolie.

Dog er olieudløb fra tæthedskontakter et alment problem i praksis, både hos indenlandske og importerede produkter - dog har importerede enheder generelt længere oliebevaringstider og lavere udslip. Dette problem er blevet en bred udfordring, som elektricitetsforsyningsvirksomheder over hele landet står over for, og det påvirker betydeligt den langsigtede stabile drift af udstyr.

2. Farer ved olieudløb i tæthedskontakter

• Nedsat vibrationsmodstandsfærdighed:
       Silikoneolie giver demping. Når den er fuldt udløbet, bliver kontaktoren sårbar over for pegepindssløjfe, kontaktfejl (ingen drift eller falsk udløsning) og for stor målingsafvigelse under indflydelse af      skifteroperationer.

• Kontaktoksidation og dårlig kontakt:
       De fleste SF6-tæthedskontakter bruger magnetassisterte spiralfjederkontakter med lav kontakttryk, der afhænger af silikoneolie til at adskille luften. Efter olieudløb bliver kontakterne udsat for luft, hvilket gør dem sårbar over for oksidation      eller støvakkumulation, hvilket fører til dårlig kontakt eller åbne kredsløb.

• Felttestdata:
       Af 196 tæthedskontakter testet inden for tre år viste seks ureliable kontaktledning (ca. 3%), alle var enheder, der havde mistet deres olie.

• Alvorlige sikkerhedsrisici:
       Hvis en SF6-bryder mister gas, mens tæthedskontakten fejler på grund af olieudløb og ikke kan udløse alarm- eller låsesignaler, kan store ulykker forekomme under bueafbrydning.

• Forurening af udstyrskomponenter:
       Udløbet silikoneolie trækker støv, forurener andre komponenter i skruvegear, hvilket nedgraderer den samlede isolationsydeevne og driftssikkerhed.

3. Analyse af årsager til olieudløb
Olieudløb finder hovedsagelig sted ved følgende steder:

• Tætningsgrænseflade mellem terminalbase og beholder

• Tætningsgrænseflade mellem glasvindue og beholder

• Sprukket glas

3.1 Aldring af gummitætninger
De fleste nuværende tætninger bruger nitrilgummi (NBR), et usaturated kulstofkæde-gummi, der er meget anfaldet af aldring på grund af interne og eksterne faktorer.

Interne faktorer:

• Molekylær struktur: Tilstedeværelsen af dobbeltbind gør materialet sårbar over for oksidation, der dannes perokside, der fører til kædesprang eller krydsforbindelse, hvilket resulterer i forhårdning og sprødhed.

• Sammensætningsingredienser: For højt svovlindhold i vulkaniserings-systemet accelererer aldring.

Eksterne faktorer:

• Ilt og ozon: Direkte udsættelse for luft eller ilt/ozon oplost i olie initierer oksidative reaktioner.

• Termiske effekter: For hver 10°C stigning i temperatur fordobles oksideringshastigheden.

• Mekanisk træthed: Lange perioder med komprimerende spænding inducerer mekanisk oksidation, hvilket accelererer aldringsprocessen.

3.2 Ukorrekt initial komprimering af tætninger

• Utilstrækkelig komprimering:

• Designfejl: for lille tætningssektion eller for stor grove.

• Installationsproblemer: afhængig af manuelt stramning uden præcis kontrol.

• Effekt af lave temperaturer: gummiet kontraherer mere end metal, når det er koldt, og hårdner ved lave temperaturer, hvilket reducerer effektiv komprimering.

• For stor komprimering:

• Kan forårsage permanent deformering eller generere høj Von Mises-spænding, hvilket fører til tidlig materialefejl.

3.3 Defekter i tætningsflader og installationsproblemer

• Overfladekrat, splider, uacceptable overfladeforhårdning eller ugunstige bearbejdningsteksturer kan skabe leckageveje.

• Tætninger, der er skadet af skarpe kanter under installation, hvilket forårsager skjulte defekter.

• Årsager til glasbrud:

• Ujævn kraftapplikation under installation;

• Brud på grund af hurtige ændringer i temperatur eller tryk.

4. Forbedringsforslag

Fundamental løsning: Brug oliefri, antivibrations SF6-tæthedskontakter
Denne type eliminerer risikoen for olieudløb gennem strukturel innovation.

Tekniske egenskaber:

• Vibrationsisolering pad: Installeret mellem forbindelsen og beholderen for at absorbere chokenergi fra skifteroperationer, der opnår vibrationsmodstandsfærdighed op til 20 m/s².

• Funktionsprincip: Bruger en Bourdon-rør elastisk element kombineret med en temperaturkompensation tometall-strib til præcist at afspejle ændringer i SF6-gastæthed.

• Signaludgang: Anvender mikroswitcher aktiveret af temperaturkompensation strip og Bourdon-rør, forbedret af vibrationsisolering pad, der byder på stærk modstandsdygtighed mod støj og reduceret risiko for falsk drift.

Fordele:

• Eliminerer helt behovet for oliefyldning, hvilket forhindrer olieudløb ved rod;

• Superior vibrationsmodstandsfærdighed, velegnet til høje vibrationsmiljøer;

• Høj strukturel pålidelighed og lav vedligeholdelseskost;

• Direkte erstatning for eksisterende oliefyldte modeller, der muliggør "oliefrie" opgraderinger.

Anbefalinger for implementering:

• Erstat straks alle tæthedskontakter, der viser olieudløb;

• Prioriter oliefri, antivibrationsmodeller under erstatning;

• Gennemfør leckagekontrol efter erstatning for at sikre korrekt tætning.

5. Konklusion

• SF6-gastæthed er en vigtig parameter for at sikre sikker drift af udstyr og skal overvåges via pålidelige tæthedskontakter.

• Oliefyldte tæthedskontakter lider i øjeblikket af bredt udbredt olieudløb, primært på grund af aldring af gummitætninger, ukorrekt komprimering og substandard installationspraksis.

• Olieudløb fører til nedsat vibrationsmodstandsfærdighed og kontaktfejl, hvilket udgør alvorlige trusler mod netværkssikkerhed.

• Det anbefales at anvende oliefri, antivibrations SF6-tæthedskontakter som erstatningsløsning, hvilket effektivt eliminerer olieudløb og forbedrer systemets pålidelighed og økonomisk effektivitet.