Gostota SF6 prenosnika: Uzroki, Tveganja in Rešitve Brez Nafte

1. Uvod
Električna oprema s SF6, znanstveno priznana zaradi svojih odličnih lastnosti za ugasanje lok in izolacijo, je široko uporabljana v električnih sistemih. Za zagotavljanje varne operacije je bistveno stvarno spremljanje gostote plina SF6. Trenutno se pogosto uporabljajo mehanski kazalnični gustomerni releji, ki zagotavljajo funkcije, kot so alarm, zaklenjenost in prikaz na mestu. Za izboljšanje odpornosti na vibro se večina teh relejev notranje napolni silikonskim oljem.

Vendar pa je iztekanje olja iz gustomernih relejev pogosta težava v praksi, ki se pojavlja tako pri domačih kot tudi uvoženih izdelkih – čeprav uvoženi elementi običajno imajo daljše obdobje ohranjanja olja in nižjo stopnjo iztekanja. Ta problem je postal širši izziv, s katerim se soočajo elektrarne po vsej državi, kar znatno vpliva na dolgoročno stabilno delovanje opreme.

2. Nevarnosti iztekanja olja v gustomernih relejih

• Zmanjšana odpornost na vibro:
       Silikonsko olje zagotavlja demping. Ko se popolnoma izteče, postane relej ranljiv za zaklep kazalca, nezanesljive stiki (brez delovanja ali lažni poganjanja) in preveliko merilno odstopanje pod vplivom      operacij preklopnika.

• Oksidacija stikov in slabi stiki:
       Večina gustomernih relejev SF6 uporablja magnetno podprte spiralne vzmetne stike z nizkim tlakom stika, ki se zanašajo na silikonsko olje za izolacijo zraka. Po iztekanju olja so stiki izpostavljeni zraku, kar jih naredi ranljive za oksidacijo      ali nagomilavo prašnine, kar vodi do slabe stikove ali odprtih vezij.

• Podatki s polja:
       Med 196 gustomernimi releji, ki so bili preverjeni v zadnjih treh letih, šest izkazalo nezanesljivo stikovanje (približno 3 %), vse te enote so bile brez olja.

• Resne varnostne tveganja:
       Če SF6 preklopnik izteče plin, medtem ko gustomerni relej zaradi iztekanja olja ne more aktivirati alarmov ali zaklenjenosti, lahko pride do velikih nesreč med prekinjanjem loka.

• Zaprljenost komponent opreme:
       Iztekelo silikonsko olje privablja prašino, ki kontaminiira druge komponente preklopne naprave, s tem degradira celotno izolacijsko zmogljivost in varnost delovanja.

3. Analiza vzrokov iztekanja olja
Iztekanje olja se najpogosteje zgodi na naslednjih mestih:

• Zaporna ploskev med bazeno konecne naprave in korpusom

• Zaporna ploskev med steklenim oknom in korpusom

• Razbitje samega stekla

3.1 Staranje gumenih zapornih elementov
Večina trenutnih zapornih elementov uporablja akrilnat butadienski kaucuk (NBR), nenasitene ogljikove verige, ki so zelo občutljivi na staranje zaradi notranjih in zunanjskih dejavnikov.

Notranji dejavniki:

• Molekularna struktura: Prisotnost dvojnih vezov naredi material občutljiv na oksidacijo, ki ustvari peroxide, ki vodijo do razbitja verig ali križanja, kar vodi do okrepitve in krhilosti.

• Sastavine spojin: Prekomerna vsebnost živega v vulkanizacijskem sistemu pospešuje staranje.

Zunanji dejavniki:

• Kisek in ozon: Neposredna izpostavljenost zraku ali kiseku/ozonu, topnjenemu v olju, začne oksidativne reakcije.

• Termični učinki: Za vsako 10°C povišanje temperature se stopnja oksidacije približno podvoji.

• Mehanska utrujenost: Dolgotrajni pretiskani stres povzroči mehansko oksidacijo, s tem pospeši proces staranja.

3.2 Napačna začetna pretiskanje zapornih elementov

• Nedostatno pretiskanje:

• Nedostatki v konstrukciji: premajhna presečna ploskev zapornega elementa ali prevelika rožnica.

• Težave pri namestitvi: odvisnost od ročnega zategovanja brez natančnega nadzora.

• Učinki nizkih temperatur: guma se bolj skrči kot kovina pri hladu in se okrepiti pri nizkih temperaturah, s tem zmanjša učinkovito pretiskanje.

• Prekomerno pretiskanje:

• Lahko povzroči trajno deformacijo ali generira visok Von Misesov stres, kar vodi do predčasnega odpovedovanja materiala.

3.3 Nedostatki zapornih ploskev in težave pri namestitvi

• Površinske rezine, ostre robove, neprimerne površinske hrubosti ali neprikladne obrdelne teksture lahko ustvarijo poti za iztekanje.

• Zaporni elementi, poškodovani pri namestitvi na ostre robove, povzročajo skrite nedostatke.

• Razbitje stekla povzroči:

• Neravnomerna uporaba sile pri namestitvi;

• Razbitje zaradi hitrih sprememb temperature ali tlaka.

4. Predlogi za izboljšave

Osnovno rešitev: Uporaba brezoljnega, protivibracijskega gustomernega releja SF6
Ta vrsta z novimi konstrukcijskimi rešitvami odstrani tveganje iztekanja olja.

Tehnične značilnosti:

• Protivibracijska podložnica: Nameščena med konecno napravo in korpusom za absorpcijo udarnih energij operacij preklopnika, doseže odpornost na vibro do 20 m/s².

• Načelo delovanja: Uporablja  elastični element Bourdonove cevi kombiniran z termično kompenzacijsko dvometalno trakom, da natančno odraža spremembe gostote plina SF6.

• Izhod signala: Uporablja mikro stike, ki jih aktivira termična kompenzacijska traka in Bourdonova cev, okrepita s protivibracijsko podložnico, kar ponuja močno odpornost na motnje in zmanjša tveganje lažnih operacij.

Prednosti:

• Popolnoma odstrani potrebo po napolnjevanju z oljem, s tem prepreči iztekanje olja na viru;

• Odlična odpornost na vibro, primeren za okolja z visokimi vibracijami;

• Visoka strukturna zanesljivost in nizka stroški vzdrževanja;

• Direktna nadomestitev obstoječih modelov z oljem, omogoča "brezoljne" nadgradnje.

Predlogi za izvedbo:

• Hitro zamenjajte vse gustomerne releje, ki izkazujejo iztekanje olja;

• Ob zamenjavi prednostno upoštevajte modele brez olja in protivibracijske;

• Po zamenjavi izvedite preverjanje iztekanja, da zagotovite pravilno zaprtje.

5. Zaključek

• Gostota plina SF6 je ključen parameter za zagotavljanje varne operacije opreme in mora biti spremljana z zanesljivimi gustomernimi releji.

• Trenutno se gustomerni releji, napolnjeni z oljem, soočajo z razširjenim iztekanjem olja, predvsem zaradi staranja gumenih zapornih elementov, napačnega nadzora pretiskanja in podstandardnih praks namestitve.

• Iztekanje olja vodi do zmanjšane odpornosti na vibro in nezanesljivosti stikov, kar predstavlja resno tveganje za varnost omrežja.

• Predlagamo uporabo brezoljnega, protivibracijskega gustomernega releja SF6 kot nadomestno rešitev, ki učinkovito odstrani iztekanje olja in izboljša zanesljivost sistema ter gospodarsko učinkovitost.