Gustina SF6 i curenje ulja: Uzroci rizici i rješenja bez ulja

1. Uvod
Električna oprema s SF6-om, poznata po svojim odličnim osobinama za ugasište luka i izolaciju, široko se koristi u električnim sustavima. Za osiguranje sigurnog rada nužno je stvarno praćenje gustoće plina SF6. Trenutno se često koriste mehanički pokazivačni releji gustoće, koji pružaju funkcije poput alarma, zaključavanja i prikaza na mjestu. Da bi se povećala otpornost na vibracije, većina tih releja unutrašnje je ispunjena silikonskim uljem.

Međutim, curenje ulja iz releja gustoće često se javlja u praksi, kako kod domaće, tako i kod uvozne proizvodnje – iako uvozne jedinice obično imaju duže razdoblje zadržavanja ulja i niže stope curenja. Ovaj problem postao je široko rasprostranjeni izazov s kojim se suočavaju električne državne poduzeća diljem zemlje, znatno utjecajući na dugoročnu stabilnost rada opreme.

2. Opasnosti curenja ulja u relejima gustoće

• Smanjena otpornost na vibracije:
       Silikonsko ulje pruža prigušenje. Kada potpuno isteci, relej postaje osetljiv na zaključavanje pokazivača, neispravnosti kontakata (bez radnje ili lažno aktiviranje) i preveliku pogrešku mjerenja uz udar operacija prekidača.

• Oksidacija kontakata i loš kontakt:
       Većina SF6 releja gustoće koristi magnetski pomoćne spirale kontakata s niskim tlakom kontakta, ovisne o silikonskom ulju za izolaciju zraka. Nakon curenja ulja, kontakti su izloženi zraku, što ih čini osetljivima na oksidaciju      ili nagomilavanje prašine, što dovodi do lošeg kontakta ili otvorene struje.

• Podaci s terena:
       Od 196 testiranih releja gustoće u periodu od tri godine, šest je pokazalo nesiguran kontakt (oko 3%), a svi su bili jedinice koje su izgubile ulje.

• Značajni sigurnosni rizici:
       Ako SF6 prekidnik cijedi plin dok relej gustoće zbog curenja ulja ne može generirati alarm ili signal zaključavanja, mogu nastati ozbiljni incidenti tijekom prekida luka.

• Zagađenje komponenti opreme:
       Iscureno silikonsko ulje privlači prašinu, kontaminirajući druge komponente prekidača, time degradirajući ukupnu izolacijsku sposobnost i sigurnost rada.

3. Analiza uzroka curenja ulja
Curenje ulja uglavnom se događa na sljedećim lokacijama:

• Zaprešnjaci između baze terminala i kućišta

• Zaprešnjaci između staklenog prozora i kućišta

• Pucanje same stakle

3.1 Staranje gumenih zaprešnjaka
Većina trenutnih zaprešnjaka koristi akrilnitril butadien kaučuk (NBR), nenasyceni ugljikovodono-kaučuk visoko osetljiv na staranje zbog internih i eksternih faktora.

Interni faktori:

• Molekularna struktura: Prisustvo dvostrukih veza čini materijal osetljivim na oksidaciju, formirajući peroxide koji dovode do prekida lanaca ili križanja, rezultirajući tvrdenjem i hrapavost.

• Kompozitni sastojci: Previsok sadržaj sumpora u vulkanizacijskom sustavu ubrzava staranje.

Eksterni faktori:

• Kiseonik i ozon: Direktna izloženost zraku ili kiseoniku/ozonu rastvorenim u ulju inicira oksidativne reakcije.

• Termički efekti: Za svaki 10°C porast temperature, stopa oksidacije približno se udvostručava.

• Mehaničko umorilo: Dugotrajan kompresijski tlak inducirao mehaničku oksidaciju, ubrzavajući proces staranja.

3.2 Nepravilna početna kompresija zaprešnjaka

• Nedostatak kompresije:

• Greške dizajna: premali presjek zaprešnjaka ili preveliki žlijeb.

• Problemi instalacije: ovisnost o ručnom zatezanju bez preciznog nadzora.

• Efekti niske temperature: guma se više skuplja nego metala na hladno, te tvrdne na niskim temperaturama, smanjujući efektivnu kompresiju.

• Pretjerana kompresija:

• Može uzrokovati trajnu deformaciju ili generirati visoku Von Misesovu naprezanje, što dovodi do predanoj neuspjehu materijala.

3.3 Defekti zaprešnjavanja površina i problemi instalacije

• Površinske oštrice, blizine, neprikladna površinska grubost ili neprimjerene obradne teksture mogu stvoriti puteve za curenje.

• Oštre rubove tijekom instalacije mogu oštetiti zaprešnjake, stvarajući skrivene defekte.

• Uzroci pucanja stakla:

• Neravnomjerno primijenjena sila tijekom instalacije;

• Pucanje zbog brzih promjena temperature ili tlaka.

4. Predlozi za poboljšanje

Fundamentalno rješenje: Upotreba bezočne, protivudarnih SF6 releja gustoće
Ova vrsta eliminira rizik od curenja ulja putem inovativne konstrukcije.

Tehnički značajki:

• Izolator vibracija: Instaliran između konektora i kućišta da apsorbira energiju udara tijekom operacija prekidača, dostižući otpornost na vibracije do 20 m/s².

• Način rada: Koristi elastični element Bourdonove cevi kombiniran s termičkim kompenzacijom bikromskog trake da točno odraži promjene gustoće SF6 plina.

• Izlaz signala: Koristi mikro prekidače aktivirane termičkom kompenzacijom i Bourdonovom cevijom, jačane izolatorom vibracija, pružajući snažnu otpornost na interferenciju i smanjujući rizik od lažne operacije.

Prednosti:

• Potpuno eliminira potrebu za punjenjem uljem, time sprečavajući curenje ulja na izvoru;

• Superiorna otpornost na vibracije, prikladna za okruženja s visokim nivoima vibracije;

• Visoka strukturna pouzdanost i niska troškova održavanja;

• Direktna zamjena postojećih modela punjenih uljem, omogućujući "bezočne" nadogradnje.

Preporuke za implementaciju:

• Brzo zamijeniti sve releje gustoće s curenjem ulja;

• Prioritetno birati bezočne, protivudarne modele tijekom zamjene;

• Provjeriti curenje nakon zamjene kako bi se osiguralo pravilno zaprešnjavanje.

5. Zaključak

• Gustoća plina SF6 ključan je parametar za osiguranje sigurnog rada opreme i mora se pratiti pouzdanim relejima gustoće.

• Trenutno, punjeni uljem releji gustoće često cede ulje, uglavnom zbog staranja gumenih zaprešnjaka, nepravilnog upravljanja kompresijom i nedovoljno kvalitetne prakse instalacije.

• Curenje ulja dovodi do smanjene otpornosti na vibracije i neispravnosti kontakata, stvarajući ozbiljne prijetnje sigurnosti mreže.

• Preporučuje se upotreba bezočnih, protivudarnih SF6 releja gustoće kao rješenje za zamjenu, što efektivno eliminira curenje ulja i povećava pouzdanost sustava i ekonomsku učinkovitost.