דילוג שמן במשדר צפיפות של SF6: סיבות, סיכונים ופתרונות ללא שמן

1. מבוא
ציוד חשמלי המבוסס על גז SF6, ידוע ביכולת כיבוי קשת ומדידת מתח טובה, נמצא בשימוש נרחב במערכות חשמל. כדי להבטיח פעולה בטוחה, יש לבצע מעקב בזמן אמת על צפיפות הגז SF6. כיום, מתקינים לעיתים קרובות רלאים מכניים עם מופע צפיפות, המספקים פונקציות כגון אזעקה, נעילה והצגה במקום. כדי לשפר את עמידותם לרעידות, מרבית הרלאים מלאים מבפנים בשמן סיליקון.

עם זאת, דליפת שמן מהרלאים של צפיפות היא בעיה נפוצה בפועל,無論您需要的是希伯来语翻译，看起来我的回复中出现了中文文本，这显然是一个错误。让我重新为您提供准确的希伯来语翻译。

1. מבוא
ציוד חשמלי המבוסס על גז ה-SF6, המוכר בשל יכולות הכיבוי וההבודד שלו, נמצא בשימוש נרחב במערכות חשמל. כדי להבטיח פעולה בטוחה, יש לבצע מעקב בזמן אמת על צפיפות הגז SF6. כיום, משתמשים באופן נרחב ברלאים מכניים עם מחוון צפיפות, המספקים פונקציות כגון אזעקה, נעילה והצגה במקום. כדי לשפר את עמידתם לרעידות, מרבית הרלאים מלאים מבפנים בשמן סיליקון.

עם זאת, דליפת שמן מהרלאים של צפיפות היא בעיה נפוצה בפועל, שמתרחשת הן בדגמים מקומיים והן מיובאים—אם כי הדגמים המיובאים בדרך כלל מציגים תקופות נשיאת שמן ארוכות יותר וקצב דליפה נמוך יותר. הבעיה הפכה לאתגר נרחב הנתקף על ידי חברות החשמל ברחבי הארץ, ומפוגעת משמעותית בפעולתם האliable operation, real-time monitoring of SF6 gas density is essential. Currently, mechanical pointer-type density relays are commonly used, providing functions such as alarm, lockout, and on-site display. To enhance vibration resistance, most of these relays are filled internally with silicone oil.

However, oil leakage from density relays is a common issue in practice, occurring in both domestic and imported products—though imported units generally exhibit longer oil retention periods and lower leakage rates. This problem has become a widespread challenge faced by power supply enterprises nationwide, significantly affecting the long-term stable operation of equipment.

2. Hazards of Oil Leakage in Density Relays

• Reduced Vibration Resistance:
       Silicone oil provides damping. Once it leaks completely, the relay becomes susceptible to pointer jamming, contact failure (non-operation or false triggering), and excessive measurement deviation under the impact of      switch operations.

• Contact Oxidation and Poor Contact:
       Most SF6 density relays use magnetic-assisted spiral spring contacts with low contact pressure, relying on silicone oil to isolate air. After oil leakage, the contacts are exposed to air, making them prone to oxidation      or dust accumulation, leading to poor contact or open circuits.

• Field Test Data:
       Among 196 density relays tested within three years, six exhibited unreliable contact conduction (approximately 3%), all of which were units that had lost their oil.

• Serious Safety Risks:
       If an SF6 circuit breaker leaks gas while the density relay fails due to oil leakage and cannot trigger alarm or lockout signals, major accidents may occur during arc interruption.

• Contamination of Equipment Components:
       Leaked silicone oil attracts dust, contaminating other components of the switchgear, thereby degrading overall insulation performance and operational safety.

3. Analysis of Oil Leakage Causes
Oil leakage primarily occurs at the following locations:

• Sealing interface between terminal base and case

• Sealing interface between glass window and case

• Cracking of the glass itself

3.1 Rubber Seal Aging
Most current seals use nitrile rubber (NBR), an unsaturated carbon-chain rubber highly susceptible to aging due to internal and external factors.

Internal Factors:

• Molecular Structure: The presence of double bonds makes the material vulnerable to oxidation, forming peroxides that lead to chain scission or cross-linking, resulting in hardening and embrittlement.

• Compound Ingredients: Excessive sulfur content in the vulcanization system accelerates aging.

External Factors:

• Oxygen and Ozone: Direct exposure to air or oxygen/ozone dissolved in oil initiates oxidative  reactions.

• Thermal Effects: For every  10°C increase in temperature, the oxidation rate approximately doubles.

• Mechanical Fatigue: Prolonged  compressive stress induces mechanical oxidation, accelerating the aging  process.

3.2 Improper Initial Compression of Seals

• Insufficient Compression:

• Design flaws: undersized seal cross-section or oversized  groove.

• Installation issues: reliance on manual tightening without  precise control.

• Low-temperature effects: rubber contracts more than metal when  cold, and hardens at low temperatures, reducing effective compression.

• Excessive Compression:

• Can cause permanent deformation or generate high Von Mises stress, leading to premature material failure.

3.3 Defects in Sealing Surfaces and Installation Issues

• Surface scratches, burrs, inappropriate surface roughness, or  unfavorable machining textures can create leakage paths.

• Seals damaged by sharp edges during installation, causing  hidden defects.

• Glass cracking causes:

• Uneven force application during installation;

• Cracking due to rapid changes in temperature or pressure.

4. הצעות לשיפור

פתרון בסיסי: שימוש ברלאים ללא שמן, עמידים לרעידות עבור צפיפות של SF6
סוג זה מפחית את הסיכון לדליפת שמן באמצעות חדשנות מבנית.

מאפיינים טכניים:

• שכבת בידוד רעידות: מותקנת בין החיבור לתיבה כדי לספוג את אנרגיית ההלם מהפעולה של מתגים, ומשיגה עמידות לרעידות עד 20 מטר/שנייה בריבוע.

•  משתמש באלמנט אלסטי מסוג Bourdon tube בשילוב עם פס דו-מתכת לקомפנסציה טמפרטורה כדי להראות בצורה מדויקת את השינויים בצפיפות הגז SF6.

• פלט אות: משתמש במקשים מיקרו המופעלים על ידי פס הקומפנסציה הטמפרטורה ובourke Bourdon tube, מוגבר על ידי שכבת הבידוד לרעידות, ומציע יכולת התנגדות חזקה לאינטראפרנץ ו几率非常低的SF6密度继电器误操作风险。

יתרונות:

• מבטל לחלוטין את הצורך ממלאת שמן, ובכך מונע דליפת שמן מקורית;

• עמידות גבוהה לרעידות, מתאים לסביבות עם רעידות גבוהות;

• אמינות מבנית גבוהה ומחיר תחזוקה נמוך;

• החלפה ישירה של דגמים ממלאי שמן קיימים, מאפשרת "דרגת שמן" לעדכונים.

המלצות ליישום:

• להחליף במהירות כל רלאי צפיפות המציג דליפת שמן;

• לתת עדיפות למלאי שמן חסינים לרעידות במהלך ההחלפה;

• לבצע בדיקת דליפה לאחר ההחלפה כדי להבטיח חותמת תקינה.

5. סיכום

• צפיפות הגז SF6 היא פרמטר קריטי להבטיח את פעולת הציוד הבטוח וצריך לשלוט בו באמצעות רלאים צפיפות אמינים.

• רלאים צפיפות מלאי שמן נתקלים כיום בדליפות שמן נרחבות, בעיקר עקב הזדקנות חותמות גומי, שליטה לא נכונה בלחץ, ופרקטיקות התקנה תת-סטנדרטיות.

• דליפות שמן גורמות לעמידות נמוכה לרעידות ואובדן קשר, מה שהופך לסכנה חמורה לבטיחות הרשת.

• מומלץ להשתמש ברלאים צפיפות חסינים לרעידות ללא שמן כתחליף, מה שמגיע למחיקה של דליפות שמן ושיפור אמינות המערכת ויעילות כלכלית.