SF6-täthetsrelä oljeläckage: Orsaker risker & oljefria lösningar
1. Introduktion
SF6-elektrisk utrustning, känd för sina utmärkta bågsläckande och isolerande egenskaper, har sitt breda användningsområde inom energisystem. För att säkerställa säker drift är det nödvändigt med en kontinuerlig övervakning av SF6-gasdensiteten. För närvarande används mekaniska pekare för täthetsreläer vanligtvis, vilka erbjuder funktioner som larm, låsning och platsvis visning. För att öka motståndskraften mot vibration fylls de flesta av dessa reläer internt med silikonolja.
Dock är oljeläckage från täthetsreläer ett vanligt problem i praktiken, både hos inhemska och importerade produkter—än så länge håller importerade enheter generellt sett oljan längre och har lägre läckagefrekvens. Detta problem har blivit en allmän utmaning som nationella elnätsföretag står inför, vilket påverkar den långsiktiga stabila drift av utrustningen betydligt.
2. Faror med oljeläckage i täthetsreläer
Försvagad motståndskraft mot vibration:
Silikonolja ger dämpning. När den läcker ut helt blir reläet sårbar för pekarspillror, kontaktfel (ingen fungering eller falskt utlöser) och för stora mätavvikelser under påverkan av brytarens operationer.Kontaktoksidation och dålig kontakt:
De flesta SF6-täthetsreläer använder magnetiska hjälpspiralfjäderkontakter med låg kontakttryck, som beror på silikonolja för att isolera luften. Efter oljeläckage exponeras kontakterna för luft, vilket gör dem benägna för oxidation eller dammförsämring, vilket leder till dålig kontakt eller öppna kretsar.Fälttestdata:
Av 196 täthetsreläer som testades inom tre år, visade sex (ungefär 3%) otillförlitlig kontaktledning, alla var enheter som hade förlorat sin olja.Allvarliga säkerhetsrisker:
Om en SF6-brytare läcker gas samtidigt som täthetsreläet misslyckas på grund av oljeläckage och inte kan utlösa larmsignaler eller låsningsmeddelanden, kan allvarliga olyckor inträffa vid bågavbrott.Förorening av utrustningskomponenter:
Läckt silikonolja drar till sig damm, vilket förorenar andra komponenter i växeln, vilket minskar den totala isoleringsprestandan och driftsäkerheten.
3. Analys av orsaker till oljeläckage
Oljeläckage inträffar främst vid följande platser:
Tättningssnitt mellan terminalbas och behållare
Tättningssnitt mellan glasruta och behållare
Sprickbildning i glaset självt
3.1 Åldrande av gummitättningar
De flesta nuvarande tättningar använder nitrilgummi (NBR), ett osättat kolkedje-gummi som är mycket känsligt för åldrande på grund av interna och externa faktorer.
Internfaktorer:
Molekylär struktur: Närvaron av dubbla bindningar gör materialet sårbart för oxidation, vilket bildar peroxider som leder till kedjesprängning eller korsförbindelse, vilket resulterar i förhårdning och sprödhet.
Tillsatser: Överdriven svavelhalt i vulkaniseringsystemet accelererar åldrandet.
Externafaktorer:
Oxygen och ozon: Direkt exponering för luft eller lösta oxygen/ozon i oljan initierar oxidativa reaktioner.
Värmeeffekter: För varje 10°C temperaturökning, fördubblas oxidationshastigheten ungefär.
Mekanisk trötthet: Prolongerad komprimering tryck inducerar mekanisk oxidation, vilket accelererar åldrandesprocessen.
3.2 Otillräcklig initial kompression av tättningar
Insufficient kompression:
Designfel: för liten tättningssnittarea eller för stor grov.
Monteringsproblem: beroende av manuell skruvning utan noggrann kontroll.
Effekt av låga temperaturer: gummimaterial kontraherar mer än metall vid kyla, och hårdnar vid låga temperaturer, vilket minskar effektiv kompression.
För hög kompression:
Kan orsaka permanent deformering eller generera högt Von Mises-spänning, vilket leder till tidig materialmisslyckande.
3.3 Defekter i tättningssurfaces och monteringsproblem
Ytstrukturella skador, burkar, olämplig ytstruktur, eller ofördelaktig maskinbearbetning kan skapa läckvägar.
Tättningar skadas av skarpa kanter under installation, vilket orsakar dolda defekter.
Orsaker till glasbrickor:
Ojämnt kraftutövande under installation;
Brickor på grund av snabba temperatur- eller tryckförändringar.
4. Förbättringsförslag
Grundläggande lösning: Använd oljefria, vibrationsdämpande SF6-täthetsreläer
Denna typ eliminerar risken för oljeläckage genom strukturell innovation.
Tekniska egenskaper:
Vibrationsskyddspodd: Installerad mellan kopplingen och behållaren för att absorbera chockenergi från brytarens operationer, vilket uppnår vibrationsmotstånd upp till 20 m/s².
Arbetsprincip: Använder en Bourdon-rör elastisk element kombinerat med en temperaturkompenserande bimetallstrip för att korrekt reflektera ändringar i SF6-gasdensiteten.
Signalutmatning: Använder mikrokopplingar aktiverade av temperaturkompenserande strip och Bourdon-rör, förstärkt av vibrationsskyddspodden, vilket ger stark interferensresistens och minskar risken för felaktig fungering.
Fördelar:
Fullständigt eliminera behovet av oljefyllning, vilket förhindrar oljeläckage vid källan;
Överlägsen vibrationsmotstånd, lämpar sig för miljöer med hög vibration;
Hög strukturell tillförlitlighet och låg underhållskostnad;
Direkt ersättning för befintliga oljefyllda modeller, möjliggör "oljefri" uppgradering.
Implementeringsrekommendationer:
Ersätt genast alla täthetsreläer som visar tecken på oljeläckage;
Prioritera oljefria, vibrationsdämpande modeller vid ersättning;
Genomför läckagetester efter ersättning för att säkerställa korrekt tättning.
5. Slutsats
SF6-gasdensitet är en viktig parameter för att säkerställa säker drift av utrustningen och måste övervakas via tillförlitliga täthetsreläer.
Oljefyllda täthetsreläer lider för närvarande av omfattande oljeläckage, främst på grund av åldrande av gummiseal, otillräcklig kompressionskontroll och undermåliga installationsmetoder.
Oljeläckage leder till försvagad vibrationsmotståndskraft och kontaktfel, vilket utgör allvarliga hot mot nätets säkerhet.
Det rekommenderas att använda oljefria, vibrationsdämpande SF6-täthetsreläer som ersättning, vilket effektivt eliminerar oljeläckage och ökar systemets tillförlitlighet och ekonomiska effektivitet.
