1. مقدمه
دستگاههای الکتریکی SF6 به دلیل خصوصیات بسیار خوب خاموش کنندگی قوس و عایق بندی، به طور گسترده در سیستمهای تأمین برق استفاده میشوند. برای اطمینان از عملکرد ایمن، نظارت زنده بر چگالی گاز SF6 ضروری است. در حال حاضر، رلههای چگالی با نشانگر مکانیکی معمولاً استفاده میشوند که وظایفی مانند هشدار، قفل شدن و نمایش محلی را انجام میدهند. برای افزایش مقاومت در برابر لرزش، بیشتر این رلهها داخلی با روغن سیلیکون پر شدهاند.
با این حال، نشت روغن از رلههای چگالی یک مشکل رایج در عمل است که در محصولات داخلی و وارداتی رخ میدهد - اگرچه محصولات وارداتی معمولاً دوره نگهداری روغن بلندتر و نرخ نشت کمتری دارند. این مشکل به یک چالش گستردهای برای شرکتهای تأمین برق در سراسر کشور تبدیل شده است که به طور قابل توجهی عملکرد پایدار بلندمدت تجهیزات را تحت تأثیر قرار میدهد.
2. خطرات نشت روغن در رلههای چگالی
کاهش مقاومت در برابر لرزش:
روغن سیلیکون دمپینگ فراهم میکند. هنگامی که کاملاً نشت میکند، رله مستعد گیر کردن نشانگر، خرابی تماس (عدم عملکرد یا فعال شدن غیرطبیعی) و انحراف بیش از حد در اندازهگیری تحت تأثیر عملیات قطع میشود.
اکسیداسیون تماس و تماس ضعیف:
بیشتر رلههای چگالی SF6 از تماسهای پیچهای با کمک مغناطیسی با فشار تماس کم استفاده میکنند و به روغن سیلیکون برای جداسازی هوا متکی هستند. پس از نشت روغن، تماسها به هوای آزاد میشوند و مستعد اکسیداسیون یا تجمع گرد و غبار میشوند که منجر به تماس ضعیف یا باز میشود.
دادههای آزمایش میدانی:
در میان 196 رله چگالی که در سه سال آزمایش شدند، شش واحد (حدود 3٪) تماس نامطمئن نشان دادند که همه آنها واحدهایی بودند که روغن خود را از دست داده بودند.
ریسکهای ایمنی جدی:
اگر یک برشکن SF6 گاز خود را ریخته و رله چگالی به دلیل نشت روغن نتواند سیگنال هشدار یا قفل شدن را تولید کند، حوادث بزرگ ممکن است در حین خاموش کردن قوس رخ دهد.
روغن سیلیکون نشت شده گرد و غبار را جذب میکند و قطعات دیگر تجهیزات را آلوده میکند که منجر به کاهش عملکرد عایق بندی و ایمنی عملیاتی میشود.
3. تحلیل دلایل نشت روغن
نشت روغن عمدتاً در مکانهای زیر رخ میدهد:
رابط بستهبندی بین پایه ترمینال و بدنه
رابط بستهبندی بین پنجره شیشهای و بدنه
شکستن خود شیشه
3.1 تخریب پسماندی پارچههای لاستیکی
بیشتر پارچههای لاستیکی فعلی از لاستیک نایتریل (NBR) استفاده میکنند، یک لاستیک با زنجیره کربنی ناشباع که به دلیل عوامل داخلی و خارجی بسیار مستعد تخریب پسماندی است.
عوامل داخلی:
ساختار مولکولی: وجود پیوند دوگانه ماده را در برابر اکسیداسیون آسیبپذیر میکند و تشکیل پeroxides منجر به شکست زنجیره یا پلبندی و در نتیجه سخت شدن و خشک شدن میشود.
مواد ترکیبی: محتوای سولفور بیش از حد در سیستم vulcanization تخریب پسماندی را تسریع میکند.
عوامل خارجی:
اکسیژن و اوزون: تماس مستقیم با هوا یا اکسیژن/اوزون حل شده در روغن واکنشهای اکسیداسیونی را آغاز میکند.
اثرات حرارتی: برای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش در دما، نرخ اکسیداسیون تقریباً دوبرابر میشود.
خستگی مکانیکی: فشار فشردهسازی طولانی مدت اکسیداسیون مکانیکی را القا میکند و فرآیند تخریب پسماندی را تسریع میکند.
3.2 فشردهسازی اولیه نامناسب پارچههای لاستیکی
فشردهسازی ناکافی:
مشکلات طراحی: مقطع پارچه کوچک یا گودی بزرگ.
مشکلات نصب: تکیه بر فشردهسازی دستی بدون کنترل دقیق.
اثرات دمای پایین: لاستیک بیش از فلز در دمای کم کوچک میشود و در دمای پایین سخت میشود، فشردهسازی موثر را کاهش میدهد.
فشردهسازی بیش از حد:
میتواند منجر به تغییر شکل دائمی یا ایجاد فشار Von Mises بالا شود که منجر به شکست زودرس ماده میشود.
3.3 نقص در سطوح بستهبندی و مشکلات نصب
خراشها، لبههای تیز، خشکی سطح نامناسب یا متنساجی ماشینکاری نامناسب میتوانند مسیرهای نشت ایجاد کنند.
پارچههایی که در نصب با لبههای تیز آسیب میبینند و نقصهای پنهان ایجاد میکنند.
دلایل شکست شیشه:
کشش نامتعادل در نصب؛
شکست به دلیل تغییرات سریع در دما یا فشار.

4. پیشنهادات بهبود
راهحل اساسی: استفاده از رلههای چگالی SF6 بدون روغن و مقاوم در برابر لرزش
این نوع از طریق نوآوری ساختاری خطر نشت روغن را حذف میکند.
ویژگیهای فنی:
پد آیزولاسیون لرزش: بین کانکتور و بدنه نصب میشود تا انرژی شوک از عملیات قطع را جذب کند و مقاومت در برابر لرزش تا 20 متر بر ثانیه مربع را فراهم کند.
اصول عملکرد: از عنصر الاستیک لوله Bourdon و نوار دوتیغه جبران دما برای بازتاب دقیق تغییرات چگالی گاز SF6 استفاده میکند.
خروجی سیگنال: از میکروسویچهایی که توسط نوار جبران دما و لوله Bourdon فعال میشوند، با پد آیزولاسیون لرزش تقویت شده، توانایی ضد تداخل قوی و کاهش خطر عملکرد غیرطبیعی را فراهم میکند.
مزایا:
کاملاً نیاز به پر کردن روغن را حذف میکند و بنابراین نشت روغن را در منبع مسدود میکند؛
مقاومت در برابر لرزش بسیار بالا، مناسب برای محیطهای با لرزش بالا؛
قابلیت اطمینان ساختاری بالا و هزینه نگهداری کم؛
جایگزینی مستقیم مدلهای پر از روغن موجود، امکان بهروزرسانی "بدون روغن".
پیشنهادات اجرایی:
به سرعت هر رله چگالی که نشت روغن دارد را جایگزین کنید؛
در زمان جایگزینی، مدلهای بدون روغن و مقاوم در برابر لرزش را اولویت دهید؛
بعد از جایگزینی، تست نشت را انجام دهید تا اطمینان حاصل شود که بستهبندی صحیح است.

5. نتیجهگیری
چگالی گاز SF6 یک پارامتر مهم برای اطمینان از عملکرد ایمن تجهیزات است و باید از طریق رلههای چگالی قابل اعتماد مورد نظارت قرار گیرد.
در حال حاضر، رلههای چگالی پر از روغن از نشت روغن گسترده رنج میبرند، عمدتاً به دلیل تخریب پسماندی پارچههای لاستیکی، کنترل فشردهسازی نامناسب و شیوههای نصب ناقص.
نشت روغن منجر به کاهش مقاومت در برابر لرزش و خرابی تماس میشود که تهدید جدی برای ایمنی شبکه است.
پیشنهاد میشود از رلههای چگالی SF6 بدون روغن و مقاوم در برابر لرزش به عنوان راهحل جایگزین استفاده شود که به طور موثر نشت روغن را حذف میکند و قابلیت اطمینان سیستم و کارایی اقتصادی را افزایش میدهد.