การรั่วไหลของน้ำมันในตัวตรวจจับความหนาแน่น SF6: สาเหตุ ความเสี่ยง และโซลูชันที่ไม่ใช้น้ำมัน

1. บทนำ
เครื่องมือไฟฟ้า SF6 ที่มีคุณสมบัติในการดับอาร์กและฉนวนที่ยอดเยี่ยมได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในระบบพลังงาน เพื่อให้มั่นใจในการทำงานอย่างปลอดภัย การตรวจสอบความหนาแน่นของแก๊ส SF6 ในเวลาจริงเป็นสิ่งจำเป็น โดยปัจจุบันมักใช้เครื่องวัดความหนาแน่นแบบเข็มชี้ซึ่งมีฟังก์ชันเช่น การเตือนภัย การล็อก และการแสดงผลที่หน้างาน เพื่อเพิ่มความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน เครื่องวัดเหล่านี้ส่วนใหญ่จะเติมด้วยน้ำมันซิลิโคนภายใน

อย่างไรก็ตาม การรั่วไหลของน้ำมันจากเครื่องวัดความหนาแน่นเป็นปัญหาที่พบบ่อยในทางปฏิบัติ ทั้งในผลิตภัณฑ์ภายในประเทศและนำเข้า—แม้ว่าผลิตภัณฑ์นำเข้าจะมีระยะเวลาการรักษาสภาพน้ำมันยาวนานขึ้นและมีอัตราการรั่วไหลต่ำกว่า ปัญหานี้ได้กลายเป็นความท้าทายที่แพร่หลายที่บริษัทจำหน่ายไฟฟ้าทั่วประเทศต้องเผชิญ ทำให้เกิดผลกระทบต่อการดำเนินงานอย่างมั่นคงในระยะยาวของอุปกรณ์

2. อันตรายจากการรั่วไหลของน้ำมันในเครื่องวัดความหนาแน่น

• ลดความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน:
       น้ำมันซิลิโคนให้การลดแรงกระแทก เมื่อรั่วหมด เครื่องวัดจะมีความเสี่ยงต่อการติดของเข็มชี้ ความผิดพลาดของตัวติดต่อ (ไม่ทำงานหรือทำงานผิดพลาด) และการวัดที่คลาดเคลื่อนมากภายใต้แรงกระแทกจากการทำงานของสวิตช์

• การออกซิเดชันและการติดต่อไม่ดี:
       เครื่องวัดความหนาแน่น SF6 ส่วนใหญ่ใช้ตัวติดต่อแบบสปริงเกลียวที่มีแรงกดต่ำ อาศัยน้ำมันซิลิโคนเพื่อแยกอากาศ หลังจากรั่วไหล ตัวติดต่อจะถูกเปิดเผยให้โดนอากาศ ทำให้เกิดการออกซิเดชันหรือการสะสมของฝุ่น นำไปสู่การติดต่อไม่ดีหรือวงจรเปิด

• ข้อมูลทดสอบภาคสนาม:
       จากเครื่องวัดความหนาแน่น 196 ตัวที่ทดสอบภายในสามปี มี 6 ตัวที่แสดงการติดต่อไม่น่าเชื่อถือ (ประมาณ 3%) ซึ่งทั้งหมดเป็นตัวที่ขาดน้ำมัน

• ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่ร้ายแรง:
       หากเบรกเกอร์ SF6 รั่วแก๊สและเครื่องวัดความหนาแน่นล้มเหลวเนื่องจากการรั่วไหลของน้ำมันและไม่สามารถส่งสัญญาณเตือนหรือล็อกได้ อาจเกิดเหตุการณ์ร้ายแรงระหว่างการดับอาร์ก

• การทำลายส่วนประกอบของอุปกรณ์:
       น้ำมันซิลิโคนที่รั่วไหลจะดึงดูดฝุ่น ทำให้ส่วนประกอบอื่น ๆ ของสวิตช์เกียร์สกปรก ทำให้ประสิทธิภาพฉนวนโดยรวมและความปลอดภัยในการทำงานลดลง

3. การวิเคราะห์สาเหตุของการรั่วไหลของน้ำมัน
การรั่วไหลของน้ำมันเกิดขึ้นที่สถานที่ต่อไปนี้:

• รอยต่อระหว่างฐานเทอร์มินัลและเคส

• รอยต่อระหว่างหน้าต่างกระจกและเคส

• การแตกของกระจกเอง

3.1 การเสื่อมสภาพของยางปะเก็น
ปะเก็นส่วนใหญ่ปัจจุบันใช้ยางไนไตรล์ (NBR) ซึ่งเป็นยางคาร์บอนเชนที่ไม่อิ่มตัวและมีความไวต่อการเสื่อมสภาพจากปัจจัยภายในและภายนอก

ปัจจัยภายใน:

• โครงสร้างโมเลกุล: การมีพันธะคู่ทำให้วัสดุมีความไวต่อการออกซิเดชัน ทำให้เกิดเปอร์ออกไซด์ที่นำไปสู่การแตกหักของสายโซ่หรือการเชื่อมโยงข้าม ทำให้แข็งและเปราะ

• ส่วนผสม: ปริมาณกำมะถันสูงในระบบการพอลิเมอร์ทำให้การเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

ปัจจัยภายนอก:

• ออกซิเจนและโอโซน: การสัมผัสกับอากาศหรือออกซิเจน/โอโซนที่ละลายในน้ำมันทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

• ผลกระทบของความร้อน: สำหรับทุกๆ 10°C ที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วของการออกซิเดชันจะเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า

• ความเหนื่อยล้าทางกล: แรงกดทับที่ยาวนานทำให้เกิดการออกซิเดชันทางกล ทำให้การเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

3.2 การบีบอัดเริ่มต้นของปะเก็นที่ไม่เหมาะสม

• การบีบอัดไม่เพียงพอ:

• ข้อผิดพลาดในการออกแบบ: ขนาดขวางของปะเก็นเล็กเกินไปหรือช่องว่างใหญ่เกินไป

• ปัญหาในการติดตั้ง: อาศัยการบีบด้วยมือโดยไม่มีการควบคุมอย่างแม่นยำ

• ผลกระทบของอุณหภูมิต่ำ: ยางหดตัวมากกว่าโลหะเมื่อเย็นและแข็งเมื่ออุณหภูมิต่ำ ทำให้การบีบอัดมีประสิทธิภาพลดลง

• การบีบอัดมากเกินไป:

• อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปถาวรหรือสร้างแรง von Mises ที่สูง นำไปสู่การเสื่อมสภาพของวัสดุเร็วขึ้น

3.3 ข้อบกพร่องบนพื้นผิวการปิดผนึกและการติดตั้ง

• รอยขีดข่วน ขอบคม ความหยาบของพื้นผิวที่ไม่เหมาะสม หรือพื้นผิวการกลึงที่ไม่เหมาะสมสามารถสร้างเส้นทางการรั่วไหลได้

• ปะเก็นที่เสียหายจากการติดตั้งโดยขอบคม ทำให้เกิดข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่

• สาเหตุการแตกของกระจก:

• การใช้แรงไม่สม่ำเสมอในการติดตั้ง;

• การแตกเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือแรงดันอย่างรวดเร็ว

4. คำแนะนำในการปรับปรุง

วิธีการแก้ไขพื้นฐาน: ใช้เครื่องวัดความหนาแน่น SF6 แบบไม่ใช้น้ำมันและป้องกันแรงสั่นสะเทือน
ประเภทนี้กำจัดความเสี่ยงของการรั่วไหลของน้ำมันผ่านการประดิษฐ์โครงสร้างใหม่

คุณสมบัติทางเทคนิค:

• แผ่นรองลดแรงสั่นสะเทือน: ติดตั้งระหว่างตัวเชื่อมต่อและเคสเพื่อดูดซับพลังงานแรงสั่นสะเทือนจากการทำงานของสวิตช์ ทำให้มีความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนสูงถึง 20 m/s²

• หลักการการทำงาน: ใช้ท่อโบร์ดอนร่วมกับแถบโลหะสองชนิดสำหรับการชดเชยอุณหภูมิ เพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของแก๊ส SF6 อย่างถูกต้อง

• การส่งสัญญาณ: ใช้สวิตช์ไมโครที่ควบคุมโดยแถบชดเชยอุณหภูมิและท่อโบร์ดอน พร้อมด้วยแผ่นรองลดแรงสั่นสะเทือน ให้ความสามารถในการต้านทานการรบกวนที่สูงและลดความเสี่ยงของการทำงานผิดพลาด

ข้อได้เปรียบ:

• กำจัดความจำเป็นในการเติมน้ำมัน ทำให้ป้องกันการรั่วไหลของน้ำมันที่แหล่งต้นทาง;

• ความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนสูง เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแรงสั่นสะเทือนสูง;

• ความเชื่อถือได้ทางโครงสร้างสูงและค่าบำรุงรักษาระดับต่ำ;

• แทนที่แบบตรงกับรุ่นที่ใช้น้ำมันอยู่แล้ว ทำให้สามารถอัปเกรดเป็น "ไม่ใช้น้ำมัน" ได้

คำแนะนำในการดำเนินการ:

• เปลี่ยนเครื่องวัดความหนาแน่นที่มีการรั่วไหลของน้ำมันทันที;

• ให้ความสำคัญกับรุ่นที่ไม่ใช้น้ำมันและป้องกันแรงสั่นสะเทือนในการเปลี่ยน;

• ทำการทดสอบการรั่วหลังจากการเปลี่ยนเพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกอย่างเหมาะสม

5. สรุป

• ความหนาแน่นของแก๊ส SF6 เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการรับประกันการทำงานอย่างปลอดภัยของอุปกรณ์และต้องได้รับการตรวจสอบผ่านเครื่องวัดความหนาแน่นที่เชื่อถือได้

• เครื่องวัดความหนาแน่นที่ใช้น้ำมันในปัจจุบันประสบปัญหาการรั่วไหลของน้ำมันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะเนื่องจากการเสื่อมสภาพของยางปะเก็น การควบคุมการบีบอัดที่ไม่เหมาะสม และวิธีการติดตั้งที่ไม่มาตรฐาน

• การรั่วไหลของน้ำมันทำให้ความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนลดลงและเกิดความผิดพลาดของตัวติดต่อ สร้างความเสี่ยงร้ายแรงต่อความปลอดภัยของระบบไฟฟ้า

• แนะนำให้ใช้เครื่องวัดความหนาแน่น SF6 แบบไม่ใช้น้ำมันและป้องกันแรงสั่นสะเทือนเป็นวิธีการทดแทน ซึ่งสามารถกำจัดการรั่วไหลของน้ำมันและเพิ่มความเชื่อถือได้และความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของระบบ