Утечка масла в реле плотности SF6: причины риски и решения без использования масла
1. Введение
Электрооборудование SF6, известное своими отличными дугогасящими и изоляционными свойствами, широко применяется в энергетических системах. Для обеспечения безопасной эксплуатации необходимо осуществлять мониторинг плотности газа SF6 в режиме реального времени. В настоящее время широко используются механические указательные реле плотности, которые обеспечивают функции сигнализации, блокировки и отображения на месте. Для повышения устойчивости к вибрациям большинство таких реле заполняются внутри силиконовым маслом.
Однако утечка масла из реле плотности является распространенной проблемой в практике, возникающей как у отечественных, так и у импортных изделий — хотя импортные устройства обычно имеют более длительный срок сохранения масла и меньшую скорость утечки. Эта проблема стала общей задачей, с которой сталкиваются энергоснабжающие предприятия по всей стране, значительно влияя на долгосрочную стабильную работу оборудования.
2. Опасности утечки масла в реле плотности
Снижение устойчивости к вибрации:
Силиконовое масло обеспечивает демпфирование. После полной утечки масла реле становится подверженным застреванию указателя, отказу контактов (нефункционированию или ложному срабатыванию) и чрезмерному отклонению измерений при воздействии переключений.Окисление контактов и плохой контакт:
Большинство реле плотности SF6 используют контакты с магнитным усилением и спиральными пружинами с низким давлением контакта, полагаясь на силиконовое масло для изоляции от воздуха. После утечки масла контакты оказываются открытыми для воздуха, что делает их восприимчивыми к окислению или накоплению пыли, что приводит к плохому контакту или разрыву цепи.Данные полевых испытаний:
Из 196 проверенных реле плотности за три года шесть показали ненадежную проводимость контактов (около 3%), все они были устройствами, у которых произошла утечка масла.Серьезные риски безопасности:
Если выключатель SF6 теряет газ, а реле плотности из-за утечки масла не может сработать и подать сигнал тревоги или блокировки, могут произойти серьезные аварии при прерывании дуги.Загрязнение компонентов оборудования:
Вытекшее силиконовое масло притягивает пыль, загрязняя другие компоненты коммутационного оборудования, что снижает общую изоляционную способность и безопасность работы.
3. Анализ причин утечки масла
Утечка масла происходит в основном в следующих местах:
Уплотнительный интерфейс между базой вывода и корпусом
Уплотнительный интерфейс между стеклянным окном и корпусом
Разрушение самого стекла
3.1 Старение резиновых уплотнений
Большинство современных уплотнений используют бутадиен-нитрильный каучук (NBR), который является ненасыщенным углеродным каучуком, очень чувствительным к старению под воздействием внутренних и внешних факторов.
Внутренние факторы:
Молекулярная структура: Наличие двойных связей делает материал уязвимым к окислению, образующему пероксиды, которые приводят к разрыву цепей или перекрестному связыванию, вызывая затвердевание и хрупкость.
Компоненты соединения: Чрезмерное содержание серы в системе вулканизации ускоряет старение.
Внешние факторы:
Кислород и озон: Прямое воздействие воздуха или растворенного в масле кислорода/озона инициирует окислительные реакции.
Тепловые эффекты: При каждом увеличении температуры на 10°C скорость окисления примерно удваивается.
Механическая усталость: Длительное воздействие сжимающего напряжения вызывает механическое окисление, ускоряя процесс старения.
3.2 Неправильное начальное сжатие уплотнений
Недостаточное сжатие:
Дефекты проектирования: недостаточный размер сечения уплотнения или слишком большой паз.
Проблемы установки: полагаются на ручное затягивание без точного контроля.
Эффекты низкой температуры: резина сжимается больше, чем металл при холоде, и твердеет при низких температурах, снижая эффективное сжатие.
Чрезмерное сжатие:
Может вызвать постоянную деформацию или создать высокое напряжение Вон Мизеса, приводящее к преждевременному выходу материала из строя.
3.3 Дефекты уплотняющих поверхностей и проблемы установки
Царапины, заусенцы, неподходящая шероховатость поверхности или неблагоприятная текстура обработки могут создавать пути для утечки.
Повреждение уплотнений острыми кромками при установке, вызывающее скрытые дефекты.
Причины растрескивания стекла:
Неравномерное приложение силы при установке;
Растрескивание вследствие быстрых изменений температуры или давления.
4. Предложения по улучшению
Основное решение: Использование бесмасляных, антивибрационных реле плотности SF6
Этот тип исключает риск утечки масла за счет инноваций в конструкции.
Технические характеристики:
Антивибрационная прокладка: Устанавливается между разъемом и корпусом для поглощения ударной энергии от переключений, обеспечивая устойчивость к вибрации до 20 м/с².
Принцип работы: Использует трубку Бурдона в сочетании с температурной компенсационной биметаллической пластиной для точного отражения изменений плотности газа SF6.
Выходные сигналы: Используют микропереключатели, управляемые температурной компенсационной пластиной и трубкой Бурдона, усиленные антивибрационной прокладкой, что обеспечивает высокую помехозащищенность и снижает риск ложного срабатывания.
Преимущества:
Полностью исключает необходимость заполнения маслом, предотвращая утечку масла на корню;
Высокая устойчивость к вибрации, подходящая для условий с высокой вибрацией;
Высокая конструктивная надежность и низкая стоимость обслуживания;
Прямая замена существующих маслонаполненных моделей, позволяющая проводить "бесмасляные" модернизации.
Рекомендации по внедрению:
Своевременно заменять любые реле плотности, демонстрирующие утечку масла;
При замене отдавать предпочтение бесмасляным, антивибрационным моделям;
Проводить тесты на герметичность после замены для обеспечения правильного уплотнения.
5. Заключение
Плотность газа SF6 является критическим параметром для обеспечения безопасной работы оборудования и должна контролироваться с помощью надежных реле плотности.
В настоящее время маслонаполненные реле плотности страдают от широкого распространения утечек масла, главным образом из-за старения резиновых уплотнений, неправильного контроля сжатия и некачественной установки.
Утечка масла приводит к снижению устойчивости к вибрации и отказам контактов, представляя серьезную угрозу безопасности сети.
Рекомендуется использовать бесмасляные, антивибрационные реле плотности SF6 в качестве решения для замены, что эффективно исключает утечку масла и повышает надежность системы и экономическую эффективность.
