SF6 Yoğunluk Rölesi Yağ Sızıntısı: Nedenleri, Riskleri ve Yağsız Çözümler

1. Giriş
SF6 elektrik ekipmanları, mükemmel kavis söndürme ve yalıtım özellikleri nedeniyle güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Güvenli işlem için, SF6 gaz yoğunluğunun gerçek zamanlı izlenmesi önemlidir. Şu anda, mekanik işaretçi tipi yoğunluk röleleri yaygın olarak kullanılarak, alarm, kilitleme ve yerinde gösterim gibi fonksiyonlar sağlanmaktadır. Titreşim direncini artırmak için bu rölelerin çoğu içten silikon yağ ile doldurulmuştur.

Ancak, yoğunluk rölelerinden yağ sızıntısı pratikte sık görülen bir sorundur, hem yurtiçi hem de ithal ürünlerde oluşmaktadır—ancak ithal üniteler genellikle daha uzun yağ tutma süreleri ve daha düşük sızıntı oranlarına sahiptir. Bu sorun, ülke çapında güç sağlayıcı işletmeler tarafından karşılanan yaygın bir zorluk haline gelmiş ve ekipmanların uzun vadeli istikrarlı çalışmasını önemli ölçüde etkilemiştir.

2. Yoğunluk Rölelerinde Yağ Sızıntısının Tehlikeleri

• Azaltılmış Titreşim Direnci:
       Silikon yağ, zeminleme sağlar. Tamamen sızınca, röle anahtarlama işlemlerinin etkisi altında işaretçinin takılmasına, temas hatasına (işlemesi veya yanlış tetiklenmesi) ve ölçüm sapmasının aşırı olmasına açıktır.

• Temas Oksidasyonu ve Kötü Temas:
       Çoğu SF6 yoğunluk rölesi, düşük temas baskılı manyetik destekli spiral yay temaslarını kullanır ve havadan ayrılırken silikon yağına bağlıdır. Yağ sızınca, temaslar hava maruz kalır, oksitlenmeye veya toz birikimine meyillidir, bu da kötü temas veya açık devre durumlarına yol açar.

• Saha Test Verileri:
       Üç yıl içinde test edilen 196 yoğunluk rölesinin altısı güvenilir olmayan temas iletimi gösterdi (yaklaşık %3), hepsi yağını kaybetmişti.

• Ciddi Güvenlik Riskleri:
       Eğer bir SF6 devre kesicisi gaz sızıntısı yaparken, yağ sızıntısı nedeniyle yoğunluk rölesi başarısız olup, alarm veya kilitleme sinyallerini tetikleyemezse, kavis kesme sırasında büyük kazalar yaşanabilir.

• Ekipman Bileşenlerinin Kirilmesi:
       Sızan silikon yağ, tozu çeker, anahtar kabinin diğer bileşenlerini kirletir, bu da genel yalıtım performansını ve işlem güvenliğini azaltır.

3. Yağ Sızıntısı Nedenlerinin Analizi
Yağ sızıntısı çoğunlukla aşağıdaki konumlarda gerçekleşir:

• Terminal tabanı ve kasa arasındaki mühür arayüzü

• Cam pencere ve kasa arasındaki mühür arayüzü

• Camın kendisinin çatlaklanması

3.1 Lastik Mühürün Yaşlanması
Şu anki çoğu mühür, iç ve dış faktörler nedeniyle yaşlanmaya çok açık olan doyma olmayan karbon zinciri lastiği olan nitriklastik (NBR) kullanılarak yapılmıştır.

İç Faktörler:

• Moleküler Yapı: Çift bağların varlığı, materyalin oksidasyona karşı savunmasız olmasını sağlar, peroksitler oluşturarak zincir parçalanmasına veya çapraz bağlanmasına neden olur, bu da sertleşmeyi ve kırılganlığını artırır.

• Kompound Malzemeleri: Vulkanizasyon sisteminde fazla sülfür içeriği, yaşlanmayı hızlandırır.

Dış Faktörler:

• Oksijen ve Ozon: Havadaki veya yağda çözünmüş oksijen/ozon, oksidatif reaksiyonları başlatır.

• Isı Etkileri: Her 10°C artışta oksidasyon oranı yaklaşık ikiye katlanır.

• Mekanik Yorgunluk: Uzun süreli kompresif stres, mekanik oksidasyonu tetikler, yaşlanma sürecini hızlandırır.

3.2 Mühürlerin Başlangıçta Yanlış Baskı Altına Alınması

• Yetersiz Baskı:

• Tasarım hataları: küçük mühür kesiti veya büyük oluk.

• Kurulum sorunları: hassas kontrolsüz elle sıkma.

• Düşük sıcaklık etkileri: soğukta lastik metalden daha çok küçülür, düşük sıcaklıklarda sertleşir, etkin kompresiyonu azaltır.

• Aşırı Baskı:

• Kalıcı deformasyona veya yüksek Von Mises gerilmesine neden olabilir, malzemenin erken başarısızlığını getirir.

3.3 Mühür Yüzeylerindeki Hatalar ve Kurulum Sorunları

• Yüzey çizikleri, kabartmalar, uygun olmayan yüzey pürüzlülüğü veya olumsuz imalat metotları, sızıntı yolları oluşturabilir.

• Kurulum sırasında keskin kenarlar tarafından hasar görmüş mühürler, gizli hatalara neden olabilir.

• Camın çatlak oluşum nedenleri:

• Kurulum sırasında eşit olmayan kuvvet uygulaması;

• Sıcaklık veya basınçtaki hızlı değişiklikler sonucu çatlak oluşumu.

4. İyileştirme Önerileri

Temel Çözüm: Yağsız, Titreşim Dirençli SF6 Yoğunluk Rölelerini Kullanmak
Bu tür, yapısal yeniliklerle yağ sızıntısı riskini ortadan kaldırır.

Teknik Özellikler:

• Titreşim İzolasyon Pad: Bağlayıcı ve kasa arasında kurulur, anahtarlama işlemlerinden gelen şok enerjisini emerek, 20 m/s² kadar titreşim direnci sağlar.

• Çalışma Prensibi: Bourdon tüp esnek elemanı ve sıcaklık kompansasyon bimetalli şeridi kullanarak, SF6 gaz yoğunluğundaki değişiklikleri doğru bir şekilde yansıtır.

• Sinyal Çıkışı: Sıcaklık kompansasyon şeridi ve Bourdon tüpü tarafından harekete geçirilen mikro anahtarlardan oluşur, titreşim izolasyon pad ile güçlendirilir, güçlü interferans direnci ve yanlış işlem riskini azaltır.

Avantajları:

• Yağ doldurma ihtiyacını tamamen ortadan kaldırır, böylece yağ sızıntısını kökten önler;

• Yüksek titreşim direnci, yüksek titreşimli ortamlara uygundur;

• Yüksek yapısal güvenirlik ve düşük bakım maliyeti;

• Mevcut yağlı modellerin doğrudan değiştirilmesi, "yağsız" güncellemeleri sağlar.

Uygulama Önerileri:

• Yağ sızıntısı gösteren herhangi bir yoğunluk rölesini hemen değiştirin;

• Değişim sırasında yağsız, titreşim dirençli modelleri öncelik verin;

• Değişimden sonra sızıntı testi yaparak doğru mühürlendirmenin sağlandığını kontrol edin.

5. Sonuç

• SF6 gaz yoğunluğu, güvenli ekipman çalışması için kritik bir parametredir ve güvenilir yoğunluk röleleri aracılığıyla izlenmelidir.

• Şu anki yağlı yoğunluk röleleri, yağ sızıntısı sorunu ile karşı karşıyadır, bunun nedenleri çoğunlukla lastik mühürlerin yaşlanması, yanlış kompresyon kontrolü ve alçak standartlı kurulum uygulamalarıdır.

• Yağ sızıntısı, titreşim direncini azaltır ve temas hatasına neden olur, bu da ağ güvenliği için ciddi tehditler oluşturur.

• Yağsız, titreşim dirençli SF6 yoğunluk rölelerinin kullanılması önerilmektedir, bu çözüm yağ sızıntısını ortadan kaldırır ve sistem güvenilirliğini ve ekonomik verimliliğini artırır.