SF6 Density Relay Oil Leakage: Αιτίες Προβλήματα & Λύσεις χωρίς Λάδι

1. Εισαγωγή
Το ηλεκτρικό εξοπλισμό SF6, γνωστό για τις εξαιρετικές του ιδιότητες σβήσης του φλεγάρα και απομόνωσης, έχει ευρεία εφαρμογή σε συστήματα παροχής ρεύματος. Για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια λειτουργίας, είναι απαραίτητη η πραγματικού χρόνου παρακολούθηση της πυκνότητας του αερίου SF6. Σήμερα, ευρέως χρησιμοποιούνται μηχανικά δείκτες-ρελέ πυκνότητας, παρέχοντας λειτουργίες όπως ειδοποίηση, βλοκαρισμός και εμφάνιση στο χώρο. Για την ενίσχυση της αντοχής στις δονήσεις, τα περισσότερα από αυτά τα ρελέ είναι εσωτερικά γεμάτα με σιλικόνιο.

Ωστόσο, η διαρροή λαδιού από τα ρελέ πυκνότητας είναι κοινό πρόβλημα στην πράξη, που συμβαίνει σε τόσο εγχώρια όσο και εισαγόμενα προϊόντα—αν και τα εισαγόμενα προϊόντα συνήθως έχουν μεγαλύτερη διάρκεια διατήρησης του λαδιού και χαμηλότερο ρυθμό διαρροής. Αυτό το πρόβλημα έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι επιχειρήσεις παροχής ρεύματος σε όλη τη χώρα, επηρεάζοντας σημαντικά τη μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού.

2. Κίνδυνοι της Διαρροής Λαδιού στα Ρελέ Πυκνότητας

• Μείωση της Αντοχής στις Δονήσεις:
       Το σιλικόνιο παρέχει αμβλύνση. Μόλις διαρρεύσει εντελώς, το ρελέ γίνεται ευάλωτο σε παγίδευση του δείκτη, αποτυχία επαφών (μη λειτουργία ή ψευδής ενεργοποίηση) και υπερβολική απόκλιση μέτρησης υπό την επίδραση των λειτουργιών του στροφαγώγου.

• Οξείδωση και Κακή Επαφή:
       Πολλά ρελέ πυκνότητας SF6 χρησιμοποιούν επαφές σε σπείρα με μαγνητική υποστήριξη με χαμηλή πίεση επαφής, εξαρτώμενες από το σιλικόνιο για τον αποκλεισμό του αέρα. Μετά τη διαρροή του λαδιού, οι επαφές εκτίθενται στον αέρα, κάνοντάς τες ευάλωτες σε οξείδωση ή συσσώρευση σκόνης, που οδηγεί σε κακή επαφή ή ανοιχτά κύκλου.

• Δεδομένα Ελέγχου στο Τόπο:
       Σε 196 ρελέ πυκνότητας που ελέγχθηκαν εντός τριών ετών, έξι έδειξαν αναξιόπιστη επαφή (περίπου 3%), όλα τα οποία είχαν χάσει το λάδι τους.

• Σοβαροί Κίνδυνοι Ασφάλειας:
       Εάν ένας διακόπτης SF6 διαρρέει αέριο ενώ το ρελέ πυκνότητας αποτυγχάνει λόγω διαρροής λαδιού και δεν μπορεί να ενεργοποιήσει ειδοποιητικά ή βλοκαριστικά σήματα, μπορεί να συμβεί σοβαρό ατύχημα κατά τη διάκοψη του φλεγάρα.

• Μόλυνση των Συστατικών του Εξοπλισμού:
       Το διαρρεύσαν σιλικόνιο προσελκύει σκόνη, μολύνοντας άλλα συστατικά του στροφαγώγου, οδηγώντας σε παρακμή της συνολικής απομονωτικής απόδοσης και της λειτουργικής ασφάλειας.

3. Ανάλυση των Αιτίων της Διαρροής Λαδιού
Η διαρροή λαδιού συμβαίνει κυρίως στις παρακάτω θέσεις:

• Στην επιφάνεια σφραγίδας μεταξύ βάσης τερματικών και κάλυμμα

• Στην επιφάνεια σφραγίδας μεταξύ παραθύρου γυάλινου και κάλυμμα

• Στον καταστροφικό τριχασμό του γυάλινου

3.1 Γήρανση της Καουτσούκινης Σφραγίδας
Οι περισσότερες σύγχρονες σφραγίδες χρησιμοποιούν νιτριλόβουντι (NBR), έναν μη εξισορροπημένο άνθρακα-αλυσίδα καουτσούκινο που είναι εξαιρετικά ευάλωτος στη γήρανση λόγω εσωτερικών και εξωτερικών παραγόντων.

Εσωτερικοί Παράγοντες:

• Μοριακή Δομή: Η παρουσία διπλών δεσμών καθιστά το υλικό ευάλωτο στην οξείδωση, δημιουργώντας περοξειδικά που οδηγούν σε σπάσιμο της αλυσίδας ή συσσόλοφο, προκαλώντας σκληρασμό και απελιασμό.

• Υλικά Σύνθεσης: Η υπερβολική περιεχόμενη θείου στο σύστημα βουλκανοποίησης επιταχύνει τη γήρανση.

Εξωτερικοί Παράγοντες:

• Οξυγόνο και Ωζώνιο: Η άμεση έκθεση στον αέρα ή στο οξυγόνο/ωζώνιο που διαλύεται στο λάδι ξεκινά οξειδωτικές αντιδράσεις.

• Θερμικά Φαινόμενα: Για κάθε 10°C αύξηση της θερμοκρασίας, η ταχύτητα οξείδωσης περίπου διπλασιάζεται.

• Μηχανική Κόπωση: Η μακροχρόνια πίεση συμπίεσης προκαλεί μηχανική οξείδωση, επιταχύνοντας την διαδικασία γήρανσης.

3.2 Ανάλυση της Αρχικής Συμπίεσης των Σφραγίδων

• Ανεπαρκής Συμπίεση:

• Σχεδιαστικά λάθη: μικρή διατομή σφραγίδας ή μεγάλη βάθμια.

• Εγκατάσταση: εξάρτηση από χειροκίνητη συμπίεση χωρίς ακριβή έλεγχο.

• Επιπτώσεις χαμηλών θερμοκρασιών: ο καουτσούκι συρρικνώνεται περισσότερο από το μέταλλο όταν είναι κρύο, και σκληραίνει σε χαμηλές θερμοκρασίες, μειώνοντας την αποτελεσματική συμπίεση.

• Υπερβολική Συμπίεση:

• Μπορεί να προκαλέσει μόνιμη μορφή ή να δημιουργήσει υψηλή ένταση Von Mises, οδηγώντας σε πρόωρη αποτυχία του υλικού.

3.3 Ανωμαλίες στις Επιφάνειες Σφραγίδων και Προβλήματα Εγκατάστασης

• Χαράκια, ζάχαρες, ανάλογη επιφάνεια ράβδης, ή ανεπιθύμητες μηχανικές κεντρικές μπορούν να δημιουργήσουν διαδρομές διαρροής.

• Σφραγίδες που ζημιώνονται από οξείες άκρες κατά την εγκατάσταση, προκαλώντας κρυμμένες ανωμαλίες.

• Αιτίες καταστροφής γυάλινου:

• Ανομαλή εφαρμογή δύναμης κατά την εγκατάσταση;

• Διάσπαση λόγω γρήγορων αλλαγών στη θερμοκρασία ή την πίεση.

4. Προτάσεις Βελτίωσης

Βασική Λύση: Χρήση Συστημάτων Πυκνότητας SF6 Χωρίς Λάδι, Αντισεισμικών
Αυτός ο τύπος εξαλείφει τον κίνδυνο διαρροής λαδιού μέσω καινοτόμων κατασκευαστικών λύσεων.

Τεχνικά Χαρακτηριστικά:

• Πάτινο Απομόνωσης Σεισμών: Εγκαταστάθηκε μεταξύ του συνδέσμου και του κλειδαντικού περιβάλλοντος για την απορρόφηση της ενέργειας σοκ από τις επιχειρήσεις σύνδεσης, επιτυγχάνοντας αντοχή σε σεισμούς μέχρι 20 m/s².

• Συντομευτικός Μηχανισμός: Χρησιμοποιεί  ελαστικό στοιχείο Bourdon tube σε συνδυασμό με διπλό μέταλλο βαθμονόμησης για την ακριβή αντανάκλαση των αλλαγών στην πυκνότητα του αερίου SF6.

• Έξοδος Σήματος: Χρησιμοποιεί  μικροστροφάρια που ενεργοποιούνται από το δίπλωμα βαθμονόμησης και το Bourdon tube, ενισχυμένα από το πάτινο απομόνωσης σεισμών, προσφέροντας ισχυρή αντοχή σε παρεμβολές και μειώνοντας τον κίνδυνο ψευδής λειτουργίας.

Πλεονεκτήματα:

• Εξαλείφει εντελώς την ανάγκη για γεμίσιμο με λάδι, προστατεύοντας έτσι από τη διαρροή λαδιού στην πηγή;

• Υψηλή αντοχή σε σεισμούς, κατάλληλη για περιβάλλοντα με υψηλή σεισμικότητα;

• Υψηλή συστημική αξιοπιστία και χαμηλό κόστος συντήρησης;

• Μετατροπή άμεσης αντικατάστασης των υφιστάμενων μοντέλων με λάδι, επιτρέποντας ενημερωμένες "χωρίς λάδι" ενημερώσεις.

Προτάσεις Υλοποίησης:

• Αντικαταστήστε αμέσως τα συστήματα πυκνότητας που παρουσιάζουν διαρροή λαδιού;

• Προτεραιοποιήστε τα μοντέλα χωρίς λάδι, αντισεισμικά κατά την αντικατάσταση;

• Εκτελέστε δοκιμές διαρροής μετά την αντικατάσταση για να εξασφαλίσετε την κατάλληλη σφράγιση.

5. Συμπέρασμα

• Η πυκνότητα του αερίου SF6 είναι ένα κρίσιμο παράμετρο για την εγγύηση της ασφαλούς λειτουργίας των εξοπλισμών και πρέπει να επιτηρείται μέσω αξιόπιστων συστημάτων πυκνότητας.

• Τα συστήματα πυκνότητας με λάδι παρουσιάζουν ευρεία διαρροή λαδιού, κυρίως λόγω της παλαιωμένης ελαστικής σφραγίδας, άσχημης ελέγχου πίεσης και μη επαρκών πρακτικών εγκατάστασης.

• Η διαρροή λαδιού οδηγεί σε μείωση της αντοχής σε σεισμούς και σε παρακμή της επαφής, προκαλώντας σοβαρές απειλές για την ασφάλεια του δικτύου.

• Η χρήση συστημάτων πυκνότητας SF6 χωρίς λάδι, αντισεισμικών, είναι συνιστώμενη ως λύση αντικατάστασης, εξαλείφοντας αποτελεσματικά τη διαρροή λαδιού και ενισχύοντας την αξιοπιστία και την οικονομική αποδοτικότητα του συστήματος.