Kerugian Minyak pada Relay Kepadatan SF6: Penyebab Risiko & Solusi Bebas Minyak

1. Pendahuluan
Perangkat listrik SF6, yang terkenal dengan sifat pemadam busurnya dan isolasi yang luar biasa, telah diterapkan secara luas dalam sistem tenaga listrik. Untuk memastikan operasi yang aman, pemantauan real-time kepadatan gas SF6 sangat penting. Saat ini, relay kepadatan tipe penunjuk mekanis umumnya digunakan, menyediakan fungsi seperti alarm, penguncian, dan tampilan di tempat. Untuk meningkatkan ketahanan terhadap getaran, sebagian besar relay ini diisi dengan minyak silikon di dalamnya.

Namun, kebocoran minyak dari relay kepadatan adalah masalah umum dalam praktik, terjadi baik pada produk domestik maupun impor—meskipun unit impor umumnya menunjukkan periode retensi minyak yang lebih lama dan tingkat kebocoran yang lebih rendah. Masalah ini telah menjadi tantangan yang meluas yang dihadapi oleh perusahaan penyedia tenaga listrik di seluruh negeri, signifikan mempengaruhi operasi stabil jangka panjang peralatan.

2. Bahaya Kebocoran Minyak pada Relay Kepadatan

• Ketahanan Getaran Menurun:
       Minyak silikon memberikan redaman. Setelah bocor sepenuhnya, relay menjadi rentan terhadap macetnya penunjuk, kegagalan kontak (tidak beroperasi atau pemicuan palsu), dan penyimpangan pengukuran yang berlebihan akibat      operasi saklar.

• Oksidasi Kontak dan Kontak Buruk:
       Sebagian besar relay kepadatan SF6 menggunakan kontak spiral pegas magnetik dengan tekanan kontak rendah, bergantung pada minyak silikon untuk mengisolasi udara. Setelah kebocoran minyak, kontak terpapar udara, membuatnya rentan terhadap oksidasi      atau akumulasi debu, menyebabkan kontak buruk atau putus arus.

• Data Uji Lapangan:
       Dari 196 relay kepadatan yang diuji dalam tiga tahun, enam menunjukkan konduksi kontak yang tidak dapat diandalkan (sekitar 3%), semuanya adalah unit yang telah kehilangan minyaknya.

• Risiko Keselamatan Serius:
       Jika pemutus sirkuit SF6 bocor gas sementara relay kepadatan gagal karena kebocoran minyak dan tidak dapat memicu sinyal alarm atau penguncian, insiden besar mungkin terjadi selama pemutusan busur.

• Kontaminasi Komponen Peralatan:
       Minyak silikon yang bocor menarik debu, mencemari komponen lain dari switchgear, sehingga menurunkan kinerja isolasi keseluruhan dan keamanan operasional.

3. Analisis Penyebab Kebocoran Minyak
Kebocoran minyak terutama terjadi di lokasi berikut:

• Antarmuka segel antara dasar terminal dan casing

• Antarmuka segel antara jendela kaca dan casing

• Pecahnya kaca itu sendiri

3.1 Penuaan Segel Karet
Sebagian besar segel saat ini menggunakan karet nitril (NBR), karet rantai karbon tidak jenuh yang sangat rentan terhadap penuaan akibat faktor internal dan eksternal.

Faktor Internal:

• Struktur Molekul: Kehadiran ikatan ganda membuat material rentan terhadap oksidasi, membentuk peroksida yang menyebabkan pemotongan rantai atau penghubungan, menghasilkan pengerutan dan keropos.

• Bahan Campuran: Kadar belerang yang berlebihan dalam sistem vulkanisasi mempercepat penuaan.

Faktor Eksternal:

• Oksigen dan Ozon: Paparan langsung ke udara atau oksigen/ozon yang terlarut dalam minyak memicu reaksi oksidatif.

• Efek Termal: Untuk setiap kenaikan suhu 10°C, laju oksidasi kira-kira dua kali lipat.

• Kelelahan Mekanis: Stres kompresi yang berkepanjangan memicu oksidasi mekanis, mempercepat proses penuaan.

3.2 Kompresi Awal Segel yang Tidak Tepat

• Kompresi Tidak Cukup:

• Kesalahan desain: penampang segel terlalu kecil atau alur terlalu besar.

• Masalah instalasi: bergantung pada pengencangan manual tanpa kontrol yang tepat.

• Efek suhu rendah: karet mengkerut lebih banyak daripada logam saat dingin, dan mengeras pada suhu rendah, mengurangi kompresi efektif.

• Kompresi Berlebihan:

• Dapat menyebabkan deformasi permanen atau menghasilkan stres Von Mises yang tinggi, menyebabkan kegagalan material prematur.

3.3 Kekurangan Permukaan Segel dan Masalah Instalasi

• Goresan permukaan, sisik, kasar permukaan yang tidak tepat, atau tekstur mesin yang tidak menguntungkan dapat menciptakan jalur kebocoran.

• Segel rusak oleh tepi tajam selama instalasi, menyebabkan cacat tersembunyi.

• Penyebab pecahnya kaca:

• Penerapan gaya yang tidak merata selama instalasi;

• Pecah karena perubahan suhu atau tekanan yang cepat.

4. Saran Perbaikan

Solusi Dasar: Gunakan Relay Kepadatan SF6 Bebas Minyak, Anti-Getaran
Jenis ini mengeliminasi risiko kebocoran minyak melalui inovasi struktural.

Ciri Teknis:

• Tapis Redam Getaran: Terpasang antara konektor dan casing untuk menyerap energi guncangan dari operasi saklar, mencapai ketahanan getaran hingga 20 m/s².

• Prinsip Kerja: Menggunakan elemen elastis Bourdon tube yang dikombinasikan dengan strip bimetal kompensasi suhu untuk secara akurat mencerminkan perubahan kepadatan gas SF6.

• Output Sinyal: Menggunakan mikro-switch yang diaktifkan oleh strip kompensasi suhu dan Bourdon tube, ditingkatkan oleh tapis redam getaran, menawarkan kemampuan anti-gangguan yang kuat dan mengurangi risiko operasi palsu.

Keunggulan:

• Total menghilangkan kebutuhan untuk pengisian minyak, sehingga mencegah kebocoran minyak dari sumbernya;

• Ketahanan getaran yang unggul, cocok untuk lingkungan bergetar tinggi;

• Reliabilitas struktural tinggi dan biaya pemeliharaan rendah;

• Penggantian langsung untuk model berminyak yang ada, memungkinkan peningkatan "bebas minyak".

Rekomendasi Implementasi:

• Segera ganti relay kepadatan yang menunjukkan kebocoran minyak;

• Prioritaskan model bebas minyak, anti-getaran selama penggantian;

• Lakukan pengujian kebocoran setelah penggantian untuk memastikan segel yang tepat.

5. Kesimpulan

• Kepadatan gas SF6 adalah parameter kritis untuk memastikan operasi peralatan yang aman dan harus dipantau melalui relay kepadatan yang andal.

• Relay kepadatan berminyak saat ini menderita kebocoran minyak yang luas, terutama disebabkan oleh penuaan segel karet, kontrol kompresi yang tidak tepat, dan praktik instalasi yang substandar.

• Kebocoran minyak menyebabkan penurunan ketahanan getaran dan kegagalan kontak, menimbulkan ancaman serius terhadap keamanan jaringan.

• Adopsi relay kepadatan SF6 bebas minyak, anti-getaran direkomendasikan sebagai solusi penggantian, secara efektif menghilangkan kebocoran minyak dan meningkatkan keandalan sistem serta efisiensi ekonomi.