SF6-tetthetsrelé oljelekkasje: Årsaker risikoer & oljefrie løsninger

1. Innføring
SF6-elektrisk utstyr, kjent for sine fremragende bueutslukkende og isolerende egenskaper, har blitt vidt anvendt i kraftsystemer. For å sikre trygg drift er det nødvendig med sanntidsovervåking av SF6-gastettheten. For øyeblikket brukes mekaniske pekerbaserte tetthetsrelæer ofte, som gir funksjoner som alarm, låsning og lokal visning. For å forbedre skjelvingstålighet, fylles de fleste av disse relæene internt med silikoneolje.

Imidlertid er oljelekkasje fra tetthetsrelæer et vanlig problem i praksis, både hos innenlandske og importerte produkter - selv om importerte enheter generelt har lengre oljeretentionstider og lavere lekkasjesatser. Dette problemet har blitt en utbredt utfordring for kraftleverandører over hele landet, og påvirker betydelig den langvarige stabile drifta av utstyr.

2. Farene ved oljelekkasje i tetthetsrelæer

• Nedsatt skjelvingstålighet:
       Silikoneolje gir demping. Når den leker fullstendig, blir relæet sårbart for pekerstopp, kontaktfunksjonssvikt (ingen funksjon eller falsk utløsning) og unødig målingsavvik under påvirkning av      skruoperasjoner.

• Kontaktoksidasjon og dårlig kontakt:
       De fleste SF6-tetthetsrelæer bruker magnetassisterede spiralfjederkontakter med lav kontakttrykk, som er avhengige av silikoneolje for å isolere luften. Etter oljelekkasje blir kontaktene utsatt for luft, gjør dem sårbare for oksidasjon      eller støvakkumulering, som fører til dårlig kontakt eller åpne kretser.

• Felttestdata:
       Av 196 tetthetsrelæer testet i løpet av tre år, viste seks usikker kontaktledning (ca. 3%), alle av disse var enheter som hadde mistet sin olje.

• Serius sikkerhetsrisiko:
       Hvis en SF6-sirkuitsbryter leker gass mens tetthetsrelæet mislykkes på grunn av oljelekkasje og ikke kan utløse alarm- eller låsesignaler, kan store ulykker oppstå under buedemping.

• Forurensning av utstyrkomponenter:
       Lekte silikoneolje trekker støv, forurener andre komponenter i skruen, noe som reduserer total isolasjonsegenskap og driftssikkerhet.

3. Analyse av årsaker til oljelekkasje
Oljelekkasje forekommer hovedsakelig på følgende steder:

• Tettingsgrensesnitt mellom terminalbunn og kasse

• Tettingsgrensesnitt mellom glasvindu og kasse

• Sprøkking av selve glasset

3.1 Gummiring aldring
De fleste nåværende tettninger bruker nitrilgummi (NBR), et usaturert karbonkjede-gummi som er svært utsatt for aldring på grunn av interne og eksterne faktorer.

Innebygde faktorer:

• Molekylær struktur: Tilstedeværelsen av dobbeltbindinger gjør materialet sårbart for oksidasjon, danner peroksid som fører til kjedeskiving eller korsbinding, resulterer i hardning og sprøhet.

• Kompound ingredienser: For mye svovelinnhold i vulkaniseringsystemet fremskynder aldring.

Eksterne faktorer:

• Oksygen og ozon: Direkte eksponering for luft eller oksygen/ozon oppløst i olje initierer oksidative reaksjoner.

• Termiske effekter: For hver 10°C økning i temperatur, dobles oksidasjonsraten omtrent.

• Mekanisk trøthed: Langedvarig kompresjonstrykk inducerer mekanisk oksidasjon, fremskynder aldringsprosessen.

3.2 Ukorrekt initial kompresjon av tettninger

• Utilstrekkelig kompresjon:

• Designfeil: for liten tettningssnittflate eller for stor grove.

• Installasjonsproblemer: avhengig av manuell anstramming uten nøyaktig kontroll.

• Lavtempeffekt: gummiretter seg mer enn metall når det er kaldt, og hardner ved lave temperaturer, reduserer effektiv kompresjon.

• Overkomprimasjon:

• Kan forårsake permanent deformasjon eller generere høy Von Mises-stress, som fører til for tidlig materialefeil.

3.3 Defekter i tettingsflater og installasjonsproblemer

• Overflatekrasj, splint, uaktuelt overflateruhet, eller ugunstig maskineringstekstur kan skape lekkasjeveier.

• Tettninger skadet av skarpe kanter under installasjon, som fører til skjulte defekter.

• Glasprøkking årsaker:

• Ujevn krefter under installasjon;

• Prøkking på grunn av rask endring i temperatur eller trykk.

4. Forbedringsforslag

Grunnløsning: Bruk oljefri, skjelvingstålende SF6-tetthetsrelæer
Denne typen eliminerer risikoen for oljelekkasje gjennom konstruksjonell innovasjon.

Tekniske egenskaper:

• Skjelvingstålende plade: Installert mellom kobleren og kassen for å absorbere skjelvingenergi fra skruoperasjoner, oppnår skjelvingstålighet opp til 20 m/s².

• Arbeidsprinsipp: Bruker  en Bourdon-rør elastisk element kombinert med en temperaturkompensasjon  tometallstripe for å nøyaktig reflektere endringer i SF6-gastetthet.

• Signalutdata: Bruker  mikroswitcher aktiveret av temperaturkompensasjonstripen og Bourdon-røret,  forbedret av skjelvingstålende pladen, gir sterke motstyrkeegenskaper og redusert risiko for feiloperasjon.

Fordele:

• Eliminerer fullstendig behovet for oljeutfylling, dermed unngår oljelekkasje ved roten;

• Bedre skjelvingstålighet, egnet for miljøer med høy skjelving;

• Høy strukturell pålitelighet og lav vedlikeholdsomkostning;

• Direkte erstattelse av eksisterende oljefylte modeller, muliggjør "oljefrie" oppgraderinger.

Implementeringsanbefalinger:

• Erstatt umiddelbart alle tetthetsrelæer som viser oljelekkasje;

• Prioriter oljefrie, skjelvingstålende modeller under erstattning;

• Utfør lekkasjetesting etter erstattning for å sikre korrekt tettning.

5. Konklusjon

• SF6-gastetthet er et kritisk parameter for å sikre trygg utstyrsdrift og må overvåkes via pålitelige tetthetsrelæer.

• Oljefylte tetthetsrelæer lider for øyeblikket av utbredt oljelekkasje, hovedsakelig på grunn av gummiring aldring, utilstrekkelig kompresjonskontroll og understandard installasjonsrutiner.

• Oljelekkasje fører til nedsatt skjelvingstålighet og kontaktfunksjonssvikt, som utgjør alvorlige trusler mot nettets sikkerhet.

• Innføring av oljefrie, skjelvingstålende SF6-tetthetsrelæer anbefales som en ersattesløsning, som effektivt eliminerer oljelekkasje og forbedrer systemets pålitelighet og økonomisk effektivitet.