Fuga de aceite no relé de densidade SF6: Causas riscos e solucións sen aceite

1. Introdución
O equipo eléctrico de SF6, coñecido polas súas excelentes propiedades de apagado de arco e aislamento, foi amplamente aplicado nos sistemas de enerxía. Para garantir unha operación segura, é esencial o monitorización en tempo real da densidade do gas SF6. Actualmente, son comúnmente utilizados os relés de densidade de tipo punteiro mecánico, que proporcionan funcións como alarma, bloqueo e exhibición no local. Para mellorar a resistencia á vibración, a maioría destes relés están recheos internamente con aceite de silicón.

No entanto, a fuga de aceite dos relés de densidade é un problema común na práctica, tanto en produtos nacionais como importados, aínda que as unidades importadas xeralmente exhiben períodos de retención de aceite máis longos e taxas de fuga máis baixas. Este problema converteuse nun desafío xeneralizado para as empresas de suministro de enerxía a nivel nacional, afectando significativamente a operación estable a longo prazo do equipo.

2. Perigos das Fugas de Aceite nos Relés de Densidade

• Redución da Resistencia á Vibración:
       O aceite de silicón proporciona amortiguación. Unha vez que se faga completamente, o relé tornase susceptible a atascos do punteiro, fallas de contacto (non funcionamento ou disparo falso) e desvíos excesivos de medida baixo o impacto das      operacións de interruptores.

• Oxidación e Mal Contacto:
       A maioría dos relés de densidade de SF6 utilizan contactos de molla espiral asistidos por imanes con baixa presión de contacto, que dependen do aceite de silicón para aislar o aire. Despois da fuga de aceite, os contactos queden expostos ao aire, facendo que sexan propensos á oxidación      o acumulación de pó, levando a un mal contacto ou circuitos abertos.

• Datos de Ensaio no Campo:
       Entre 196 relés de densidade ensaiados en tres anos, seis mostraron unha conducción de contacto non fiable (aproximadamente 3%), todos os cales eran unidades que perdéron o seu aceite.

• Riscos de Seguridade Graves:
       Se un interruptor de SF6 fuga gas mentres o relé de densidade falla debido a unha fuga de aceite e non pode activar sinais de alarma ou bloqueo, poden ocorrer accidentes graves durante a interrupción do arco.

• Contaminación de Compónentes do Equipo:
       O aceite de silicón derramado atrai pó, contaminando outros compónentes do equipo de manobra, degradando así o rendemento global de aislamento e a seguridade operativa.

3. Análise das Causas das Fugas de Aceite
As fugas de aceite ocorren principalmente nas seguintes ubicacións:

• Interfaz de selado entre a base do terminal e a carcasa

• Interfaz de selado entre a ventá de vidro e a carcasa

• Rachaduras no propio vidro

3.1 Envellecemento do Selo de Borracha
A maioría dos selos actuais utilizan borracha nitrílica (NBR), unha borracha de cadea de carbono insaturada altamente susceptible ao envellecemento debido a factores internos e externos.

Factores Internos:

• Estructura Molecular: A presenza de ligazóns dobles fai que o material sexa vulnerable á oxidación, formando peróxidos que levan a escisión de cadeas ou enlace cruzado, resultando en endurecemento e fragilidade.

• Ingredientes da Composición: Un contido excesivo de azufre no sistema de vulcanización acelera o envellecemento.

Factores Externos:

• Oxíxeno e Ozono: A exposición directa ao aire ou ao oxíxeno/ozono disolvido no aceite inicia reaccións oxidativas.

• Efectos Térmicos: Por cada incremento de 10°C na temperatura, a taxa de oxidación aproximadamente dobra.

• Fatiga Mecánica: O estrés compressivo prolongado induce oxidación mecánica, acelerando o proceso de envellecemento.

3.2 Compresión Inicial Inadequada dos Selos

• Compresión Insuficiente:

• Defectos de deseño: sección transversal do sello demasiado pequena ou ranura demasiado grande.

• Problemas de instalación: dependencia do aperto manual sen control preciso.

• Efectos de baxa temperatura: a borracha contrae máis que o metal cando está fría, e endurece a temperaturas baixas, reducindo a compresión efectiva.

• Compresión Excesiva:

• Pode causar deformación permanente ou xerar un alto estrés de Von Mises, levando a un fallo prematuro do material.

3.3 Defectos nas Superficies de Selado e Problemas de Instalación

• Ralladuras, rebabas, rugosidade superficial inapropiada ou texturas de maquinado desfavorables poden crear camiños de fuga.

• Selos danados por bordos afiados durante a instalación, causando defectos ocultos.

• Causas de rachaduras no vidro:

• Aplicación desigual de forza durante a instalación;

• Rachaduras debido a cambios rápidos de temperatura ou presión.

4. Suxestións de Melora

Solución Fundamental: Utilizar Relés de Densidade de SF6 Sen Aceite e Anti-Vibración
Este tipo elimina o risco de fuga de aceite a través da innovación estrutural.

Características Técnicas:

• Almofada de Aislamento de Vibración: Instalada entre o conector e a carcasa para absorber a enerxía de choque das operacións de manobra, logrando resistencia á vibración ata 20 m/s².

• Principio de Funcionamento: Utiliza un elemento elástico de tubo Bourdon combinado con unha tira bimetálica de compensación de temperatura para reflicir con precisión os cambios na densidade do gas SF6.

• Salida de Sinal: Emprega microinterruptores accionados polo tira de compensación de temperatura e o tubo Bourdon, reforzados pola almofada de aislamento de vibración, ofrecendo unha forte capacidade anti-interferencia e reduciendo o risco de funcionamento falso.

Vantaxes:

• Elimina completamente a necesidade de recheo de aceite, evitando así a fuga de aceite na súa orixe;

• Excelente resistencia á vibración, adecuado para entornos de alta vibración;

• Alta fiabilidade estrutural e baixo custo de mantemento;

• Sustitución directa dos modelos recheos de aceite existentes, permitindo actualizacións "sen aceite".

Recomendacións de Implementación:

• Substituír de inmediato calquera relé de densidade que presente fuga de aceite;

• Priorizar modelos sen aceite e anti-vibración durante a substitución;

• Realizar probas de fuga despois da substitución para asegurar un selado correcto.

5. Conclusión

• A densidade do gas SF6 é un parámetro crítico para garantir a operación segura do equipo e debe ser monitorizada mediante relés de densidade confiables.

• Os relés de densidade recheos de aceite actualmente sufren unha fuga de aceite xeralizada, principalmente debido ao envellecemento dos selos de borracha, control inadecuado da compresión e prácticas de instalación subestándar.

• A fuga de aceite leva a unha redución da resistencia á vibración e fallas de contacto, representando unha ameaza grave para a seguridade da rede.

• A adopción de relés de densidade de SF6 sen aceite e anti-vibración recoméndase como solución de substitución, eliminando eficazmente a fuga de aceite e mellorando a fiabilidade do sistema e a eficiencia económica.