Rơ-le Mật độ SF6 Rò rỉ Dầu: Nguyên nhân Rủi ro & Giải pháp Không Dầu

1. Giới thiệu
Thiết bị điện SF6 nổi tiếng với khả năng dập hồ quang và cách điện xuất sắc đã được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện. Để đảm bảo an toàn khi vận hành, việc theo dõi mật độ khí SF6 theo thời gian thực là rất cần thiết. Hiện nay, các rơle mật độ dạng kim chỉ thị cơ học thường được sử dụng, cung cấp các chức năng như báo động, khóa và hiển thị tại chỗ. Để tăng cường khả năng chống rung, hầu hết các rơle này đều được bơm đầy dầu silicone bên trong.

Tuy nhiên, hiện tượng rò rỉ dầu từ rơle mật độ là một vấn đề phổ biến trong thực tế, xảy ra cả ở các sản phẩm nội địa và nhập khẩu—mặc dù các đơn vị nhập khẩu thường có thời gian giữ dầu lâu hơn và tỷ lệ rò rỉ thấp hơn. Vấn đề này đã trở thành thách thức chung mà các doanh nghiệp cung cấp điện trên toàn quốc phải đối mặt, ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động ổn định lâu dài của thiết bị.

2. Nguy cơ từ Rò Rỉ Dầu trong Rơle Mật Độ

• Giảm Khả Năng Chống Rung:
       Dầu silicone cung cấp tác dụng giảm chấn. Một khi nó rò rỉ hoàn toàn, rơle sẽ dễ bị kẹt kim, hỏng tiếp điểm (không hoạt động hoặc kích hoạt sai), và sai lệch đo lường quá mức dưới tác động của      các thao tác đóng cắt.

• Tiếp Điểm Bị Oxy Hóa và Tiếp Xúc Kém:
       Hầu hết các rơle mật độ SF6 sử dụng tiếp điểm cuộn lò xo từ tính với áp suất tiếp xúc thấp, dựa vào dầu silicone để cách ly không khí. Sau khi rò rỉ dầu, các tiếp điểm tiếp xúc với không khí, dễ bị oxy hóa      hoặc tích tụ bụi, dẫn đến tiếp xúc kém hoặc mạch mở.

• Dữ Liệu Kiểm Tra Thực Tế:
       Trong số 196 rơle mật độ được kiểm tra trong ba năm, sáu rơle (khoảng 3%) có sự dẫn tiếp điểm không đáng tin cậy, tất cả đều là những đơn vị đã mất dầu.

• Mối Nguy hiểm về An Toàn Nghiêm Trọng:
       Nếu cầu dao SF6 rò rỉ khí và rơle mật độ bị hỏng do rò rỉ dầu, không thể kích hoạt tín hiệu báo động hoặc khóa, các tai nạn nghiêm trọng có thể xảy ra trong quá trình dập hồ quang.

• Nhiễm Bẩn Các Thành Phần Thiết Bị:
       Dầu silicone rò rỉ thu hút bụi, gây ô nhiễm cho các thành phần khác của tủ phân phối, làm suy giảm tổng thể hiệu suất cách điện và an toàn vận hành.

3. Phân Tích Nguyên Nhân Rò Rỉ Dầu
Rò rỉ dầu chủ yếu xảy ra tại các vị trí sau:

• Giao diện niêm phong giữa đế đầu cuối và vỏ

• Giao diện niêm phong giữa cửa sổ kính và vỏ

• Nứt vỡ của chính cửa sổ kính

3.1 Lão Hóa Của Mô Phỏng Cao Su
Hầu hết các niêm phong hiện tại sử dụng cao su nitrit (NBR), một loại cao su chuỗi cacbon không no rất dễ bị lão hóa do các yếu tố nội bộ và ngoại vi.

Yếu tố Nội Bộ:

• Cấu trúc Phân Tử: Sự tồn tại của các liên đôi làm cho vật liệu dễ bị oxy hóa, hình thành peroxit dẫn đến sự phân đoạn hoặc liên kết chéo, gây cứng và giòn.

• Thành Phần Phức Hợp: Nội dung lưu huỳnh dư thừa trong hệ thống lưu hóa làm tăng tốc độ lão hóa.

Yếu tố Ngoại Vi:

• Oxy và Ozon: Tiếp xúc trực tiếp với không khí hoặc oxy/ozon hòa tan trong dầu khởi phát phản ứng oxy hóa.

• Tác Động Nhiệt: Mỗi tăng 10°C trong nhiệt độ, tốc độ oxy hóa tăng gấp khoảng hai lần.

• Mệt Cơ Học: Áp lực nén kéo dài gây oxy hóa cơ học, tăng tốc quá trình lão hóa.

3.2 Áp Suất Nén Ban Đầu Không Đúng Của Niêm Phong

• Áp Suất Nén Thiếu:

• Lỗi thiết kế: tiết diện niêm phong nhỏ hoặc rãnh lớn.

• Vấn đề lắp đặt: phụ thuộc vào siết chặt bằng tay mà không có kiểm soát chính xác.

• Tác động nhiệt độ thấp: cao su co lại nhiều hơn kim loại khi lạnh, và cứng ở nhiệt độ thấp, giảm áp suất nén hiệu quả.

• Áp Suất Nén Quá Nhiều:

• Có thể gây biến dạng vĩnh viễn hoặc tạo ra ứng suất Von Mises cao, dẫn đến hỏng sớm của vật liệu.

3.3 Lỗi Trên Mặt Niêm Phong và Vấn Đề Lắp Đặt

• Xước bề mặt, gờ, độ nhám bề mặt không phù hợp, hoặc kết cấu gia công bất lợi có thể tạo ra đường rò rỉ.

• Niêm phong bị hỏng bởi các cạnh sắc trong quá trình lắp đặt, gây ra lỗi ẩn.

• Nguyên nhân nứt vỡ cửa sổ kính:

• Áp lực không đồng đều trong quá trình lắp đặt;

• Nứt vỡ do thay đổi nhanh chóng về nhiệt độ hoặc áp suất.

4. Đề Xuất Cải Tiến

Giải Pháp Cơ Bản: Sử Dụng Rơle Mật Độ SF6 Không Dầu, Chống Rung
Loại này loại bỏ nguy cơ rò rỉ dầu thông qua cải tiến cấu trúc.

Tính Năng Kỹ Thuật:

• Đệm Chống Rung: Được lắp đặt giữa đầu nối và vỏ để hấp thụ năng lượng xung từ các thao tác đóng cắt, đạt khả năng chống rung lên đến 20 m/s².

•  Sử dụng phần tử đàn hồi ống Bourdon kết hợp với dải kim loại bimetalic bù nhiệt để phản ánh chính xác sự thay đổi mật độ khí SF6.

• Đầu Ra Tín Hiệu: Sử dụng các công tắc vi mô được kích hoạt bởi dải bù nhiệt và ống Bourdon, được tăng cường bởi đệm chống rung, cung cấp khả năng chống nhiễu mạnh và giảm nguy cơ hoạt động sai.

Lợi Ích:

• Hoàn toàn loại bỏ nhu cầu bơm dầu, do đó ngăn chặn rò rỉ dầu từ nguồn gốc;

• Khả năng chống rung vượt trội, phù hợp cho môi trường rung động cao;

• Độ tin cậy cấu trúc cao và chi phí bảo trì thấp;

• Thay thế trực tiếp cho các mẫu bơm dầu hiện có, cho phép nâng cấp "không dầu".

Đề Xuất Triển Khai:

• Thay thế ngay lập tức các rơle mật độ có dấu hiệu rò rỉ dầu;

• Ưu tiên các mẫu không dầu, chống rung trong quá trình thay thế;

• Kiểm tra rò rỉ sau khi thay thế để đảm bảo niêm phong đúng cách.

5. Kết Luận

• Mật độ khí SF6 là tham số quan trọng để đảm bảo an toàn vận hành thiết bị và phải được theo dõi thông qua các rơle mật độ đáng tin cậy.

• Hiện nay, các rơle mật độ bơm dầu đang gặp phải vấn đề rò rỉ dầu phổ biến, chủ yếu do lão hóa của niêm phong cao su, kiểm soát nén không đúng, và thực hành lắp đặt không đạt chuẩn.

• Rò rỉ dầu dẫn đến giảm khả năng chống rung và hỏng tiếp điểm, gây mối đe dọa nghiêm trọng đến an toàn lưới điện.

• Việc áp dụng rơle mật độ SF6 không dầu, chống rung được khuyến nghị như một giải pháp thay thế, hiệu quả trong việc loại bỏ rò rỉ dầu và tăng cường độ tin cậy và hiệu quả kinh tế của hệ thống.