SF6 sűrűségváltó olajszivárgás: okai, kockázatai és olajmentes megoldások

1. Bevezetés
Az SF6 elektromos berendezések, amelyek kiváló hullámtörlési és izoláló tulajdonságokkal rendelkeznek, széles körben alkalmazottak az energiarendszerekben. A biztonságos működés érdekében az SF6 gáz sűrűségének valós idejű monitorozása létfontosságú. Jelenleg gyakran használnak mechanikus mutatót tartalmazó sűrűségi relék, amelyek riasztás, záró és helyi megjelenítési funkciókat nyújtanak. A rezgézetérzékenység csökkentése érdekében ezek a relék leggyakrabban silikonolajjal vannak feltöltve.

Azonban a sűrűségi relék olajszivárgása gyakori probléma a gyakorlatban, mind hazai, mind importált termékek esetén – bár az importált egységek általában hosszabb ideig tartanak az olajukat, és alacsonyabb a szivárgási arányuk. Ez a probléma egy széles körben elterjedt kihívást jelent az országos energiaszállító vállalatok számára, ami jelentősen befolyásolja a berendezések hosszú távú stabil működését.

2. A sűrűségi relék olajszivárgásának veszélyei

• Csökkenő rezgézetérzékenység:
       A silikonolaj lecsillapít. Ha teljesen kiszivárg, a relé nagyobb mértékben ki van téve a mutató rögének, a kapcsolók hibás működésének (nem működés vagy hamis indítás) és a túl nagy mérési eltéréseknek a kapcsoló műveletek hatására.

• Kapcsoló oxidálódása és rossz kapcsolódás:
       A legtöbb SF6 sűrűségi relé magnesassziszerű csavaros fedéllel rendelkezik, amely alacsony kapcsolóerőt használ, és a silikonolaj segítségével izolálja a levegőt. Az olajszivárgás után a kapcsolók kitartva vannak a levegőben, ami oxidálódásra vagy porgyűjtésre tehetők, ami rossz kapcsolódást vagy nyitott áramkört eredményezhet.

• Térdiagnosztikai adatok:
       A három év alatt vizsgált 196 sűrűségi reléből hat adott nem megbízható kapcsolódást (kb. 3%), mindegyike olajvesztést szenvedett.

• Súlyos biztonsági kockázatok:
       Ha egy SF6 áramkör-törésvédő gázsivárgást szenved, és a sűrűségi relé olajszivárgás miatt nem tud riasztási vagy zárolási jelet küldeni, akkor a hullámmelegítés során súlyos balesetek történhetnek.

• Berendezések komponenseinek szennyeződése:
       A kiszivárgó silikonolaj porot vonz, ami szennyezi a kapcsolóegység más komponenseit, így rombolja az általános izoláló tulajdonságokat és a működési biztonságot.

3. A sivárgás okainak elemzése
A sivárgás főleg a következő helyeken fordul elő:

• A terminálalap és a doboz közötti szegélyfelület

• A üvegablak és a doboz közötti szegélyfelület

• A üveg saját összeomlása

3.1 Gumi szegélyek öregedése
A jelenlegi szegélyek többsége nitrik gumit (NBR) használ, amely egy nemsaturált szénláncú gumia, amely belső és külső tényezők hatására nagyon érzékeny az öregedésre.

Belső tényezők:

• Molekuláris szerkezet: A dupla kötés a anyagot sebezhetővé teszi az oxidálódásra, ami peroxidokat formál, amelyek láncszakadást vagy felhálózást eredményeznek, ami keményedést és szilárdodást okoz.

• Összetevők: A vulkanizáló rendszerben lévő túlzott kén tartalom gyorsítja az öregedést.

Külső tényezők:

• Oxigén és ozon: A közvetlen levegőbeli vagy az olajban oldódó oxigén/ozon kezdeményezi az oxidációs reakciókat.

• Hőhatás: Minden 10°C-os hőmérséklet-emelkedésnél az oxidációs sebesség körülbelül kétszeresére nő.

• Mechanikai fáradtság: A hosszú ideje tartó nyomás mechanikai oxidációt okoz, ami gyorsítja az öregedési folyamatot.

3.2 A szegélyek helytelen kezdeti nyomásának beállítása

• Nyomás hiánya:

• Tervezési hibák: túl kis szegélymetszet vagy túl nagy ásítás.

• Telepítési problémák: manuális szorítás, pontos irányítás nélkül.

• Alacsony hőmérséklet hatásai: a guma hideggel nagyobb mértékben zsugorodik, mint a fémdarab, és alacsony hőmérsékleten mereved, ami csökkenti a hatásos nyomást.

• Túlnyomás:

• Állandó deformációt vagy magas Von Mises-feszültséget okozhat, ami korai anyaghiba létrehozását eredményezheti.

3.3 Szegélyfelületek hibái és telepítési problémák

• Felszín rágcsálásai, száraságai, inadékváta felszíni durvaság vagy kedvezőtlenebb feldolgozási textúrák lehetnek sivárgási útvonalak forrása.

• A szegélyek élesen végű részekkel való sérülése a telepítés során, ami rejtett hibákat okozhat.

• Üveg összeomlásának oka:

• Egyenletes erő alkalmazása a telepítés során;

• Gyors hőmérsékleti vagy nyomás változások miatti összeomlás.

4. Javaslatok a fejlesztésre

Alapvető megoldás: Olajmentes, rezgézetiellenálló SF6 sűrűségi relék használata
Ez a típus strukturális innovációval megszünteti az olajszivárgás kockázatát.

Techinikai jellemzők:

• Rezgézeti szivattyú: A kapcsoló és a doboz között telepítve, a kapcsoló műveletek hatására fellépő sokkolóenergiát absorálja, 20 m/s²-ig rezgézetellenálló.

• Működési elv: Bourdon cső rugóelemmel és hőmérséklet-kompensációs bi-metálllap segítségével pontosan tükrözi az SF6 gáz sűrűségének változásait.

• Jelkimeneti jel: A hőmérséklet-kompensációs lap és a Bourdon cső által aktivált mikrokapcsolók, a rezgézeti szivattyú segítségével, erős interferenciavédelmet és csökkentett hamis működési kockázatot nyújtanak.

Előnyök:

• Teljesen megszünteti az olajfeltöltés szükségességét, így a forrásból elkerüli az olajszivárgást;

• Kiemelkedő rezgézeti ellenállás, alkalmas nagy rezgézeti környezetekre;

• Magas szerkezeti megbízhatóság és alacsony karbantartási költség;

• Közvetlen cseréje a jelenlegi olajfeltöltött modellre, lehetővé téve az "olajmentes" frissítést.

Végrehajtási javaslatok:

• Rövidesen cserélje le az olajszivárgást mutató sűrűségi reléket;

• Priorizálja az olajmentes, rezgézetiellenálló modelleket a cseréknél;

• Végzés sivárgási tesztet a cseré után, hogy biztosítsa a megfelelő szegélyezést.

5. Összefoglalás

• Az SF6 gáz sűrűsége egy kulcsfontosságú paraméter a biztonságos berendezésműködés biztosításához, és megbízható sűrűségi reléken keresztül kell figyelni.

• A jelenlegi olajfeltöltött sűrűségi relék széles körben szenvednek olajszivárgást, főleg a gumi szegélyek öregedése, a helytelen nyomásbeállítás, és a rossz minőségű telepítési gyakorlatok miatt.

• Az olajszivárgás csökkenti a rezgézetellenállást és a kapcsolók hibás működését, ami komoly fenyegetést jelent a hálózati biztonságra nézve.

• Az olajmentes, rezgézetiellenálló SF6 sűrűségi relék bevezetése ajánlott alternatív megoldás, amely hatékonyan megszünteti az olajszivárgást, és növeli a rendszer megbízhatóságát és gazdaságosságát.