Únik oleje z čidložitého relé SF6: Příčiny a řešení

1. Pozadí

Elektrické zařízení s plynem SF6 je široce používáno v energetických společnostech a průmyslových podnicích, což značně přispělo k rozvoji energetického odvětví. Zajištění spolehlivé a bezpečné operace zařízení s plynem SF6 se stalo klíčovou úlohou pro energetické oddělení.

Výběžkový a izolační prostředek v zařízení s plynem SF6 je plyn SF6, který musí zůstat uzavřený – jakékoli uniknutí může kompromitovat spolehlivost a bezpečnost zařízení. Proto je klíčové sledovat hustotu plynu SF6.

V současné době jsou běžně používány mechanické ukazatelové relé pro sledování hustoty plynu SF6. Tyto relé poskytují funkce jako upozornění a uzamčení při uniku plynu, stejně jako místní indikaci hustoty. Pro zlepšení odolnosti proti otřesům jsou tato relé obvykle vyplněna silikonovým olejem.

Nicméně, v praxi se často setkáváme s unikáním oleje z relé pro sledování hustoty plynu SF6. Podle průmyslových zpráv a zpětné vazby je tento problém široce rozšířen – každé energetické úřady v Číně s ním narazily. Některá relé začínají unikat olej už během méně než jednoho roku provozu. Tento problém ovlivňuje všechny výrobce, včetně importních i domácích modelů. V krátkosti, unikání oleje v olejových relé pro sledování hustoty je rozšířený a systémový problém.

2. Účel plnění silikonovým olejem

2.1 Zlepšení odolnosti proti vibracím
Tato relé obvykle používají spirálovou pružinu (hairspring) typu elektrického kontaktu. Ačkoli magnetická asistence zlepšuje sílu uzavření kontaktu, skutečná kontaktní tlaková síla (pro upozornění nebo uzamčení) závisí převážně na slabé síle hairspringu – i s magnetickou asistencí zůstává velmi malá. To znamená, že kontakty jsou velmi citlivé na vibrace.

2.2 Ochrana kontaktů před oxidací
Relé používá magneticky asistované elektrické kontakty s vlastně nízkou kontaktní tlakovou silou. S časem může oxidace způsobit špatný kontakt nebo kompletní selhání signálu. Plnění silikonovým olejem zabrání expozici vzduchu, což chrání kontakty před oxidací a zajišťuje dlouhodobou spolehlivost.

3. Rizika spojená s unikáním oleje

Riziko 1: Ztráta tlumení a snížení odolnosti proti otřesům
Pokud dojde k úplnému uniknutí oleje proti vibracím, ztrácí se tlumivý efekt, což dramaticky snižuje odolnost relé proti otřesům. Při silných mechanických otřesech během otevírání/zavírání vypínače může relé trpět:

• Zaseknutí ukazatele

• Trvalé selhání kontaktu (zaseknutí otevřeno nebo zavřeno)

• Příliš velké odchylky v měření

Riziko 2: Oxidace kontaktů a kontaminace
V relé s uniklým olejem jsou magneticky asistované kontakty expozovány vzduchu, což je způsobuje oxidaci a akumulaci prachu. To vedou k nezpůsobilému kontaktu nebo kompletnímu přerušení signálu. Pokud relé pro sledování hustoty selže kvůli zaseknutí ukazatele nebo vadným kontaktům, nemůže detekovat skutečnou ztrátu plynu SF6.

Představte si, že vypínač s plynem SF6 ztratí svůj izolační plyn, ale relé pro sledování hustoty neaktivuje upozornění nebo uzamčení kvůli internímu selhání – a pak se pokusí přerušit chybný proud. Důsledky by mohly být katastrofální.

Kromě toho, uniklý olej kontaminuje další součásti vypínače, přitahuje prach a dále kompromituje bezpečnou operaci vypínače s plynem SF6.

4. Analýza hlavní příčiny unikání oleje

Unikání oleje se nejčastěji vyskytuje na třech místech:

4.1 Interní unikání v 7-pinovém terminálovém boxu
Signál z relé vyžaduje elektrické spojení zvnitř ven, pomocí 7-pinového plastového konektoru. Vnitřní piny jsou vyrobeny z mosazu, zatímco obal je plastový. Sestava je vyráběna metodou overmolding (lití). Kvůli různým koeficientům tepelné expanze kovu a plastu mohou teplotní fluktuace způsobit mikrotrhliny nebo mezery na rozhraní, což vede k unikání oleje.

4.2 Unikání na spoji mezi 7-pinovým boxem a obalem
Tento spoj je zapečetěn O-kroužkovým těsněním. Za normálních podmínek je unikání vzácné. Nicméně, když se zvýší vnější tlak nebo dojde k velkým rozdílům teploty mezi vnitřkem a vnějškem obalu, může se na těsnění vytvořit stres, což vede k unikání oleje z tohoto spoje.

4.3 Unikání na poklopu stupnice
Unikání zde je méně časté a obvykle vzniká z důvodu nesprávné montáže výrobce, jako je nedostatečné zapečetění nebo nesoulad při výrobě.