SF6-Dichterelais Ölleck: Ursachen & Lösungen

1. Hintergrund

SF6-Elektrikgeräte finden in der Energieversorgung und in Industrieunternehmen weite Verwendung und haben die Entwicklung der Energieindustrie erheblich vorangetrieben. Die Sicherstellung eines zuverlässigen und sicheren Betriebs von SF6-Geräten ist eine wichtige Aufgabe für die Energiemanager.

Das Bogenlösch- und Isoliermedium in SF6-Geräten ist SF6-Gas, das dicht bleiben muss, da jede Leckage die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Geräts beeinträchtigt. Daher ist die Überwachung der SF6-Gasdichte unerlässlich.

Derzeit werden häufig mechanische Zeigerdichterelais verwendet, um die SF6-Dichte zu überwachen. Diese Relais bieten Funktionen wie Alarm und Sperrung bei Gasleckagen sowie eine Ortsschätzung der Dichte. Um den Stoßfestigkeit zu verbessern, werden diese Relais in der Regel mit Silikonöl gefüllt.

In der Praxis kommt es jedoch häufig zu Ölleckagen bei SF6-Gasdichterelais. Laut Branchenberichten und Rückmeldungen ist dieses Problem weit verbreitet – jede Energieversorgungsbehörde in China hat es erlebt. Einige Relais entwickeln Ölleckagen innerhalb weniger als einem Jahr nach Inbetriebnahme. Das Problem betrifft alle Hersteller, einschließlich importierter und einheimischer Modelle. Kurz gesagt, ist die Ölleckage in ölgefüllten Dichterelais ein weit verbreitetes und systemisches Problem.

2. Zweck der Füllung mit Silikonöl

2.1 Verbesserung der Schwingfestigkeit
Diese Dichterelais verwenden in der Regel spiralförmige Feder (Haarfeder) elektrische Kontakte. Obwohl magnetische Unterstützung die Kontaktabschlusskraft erhöht, beruht der tatsächliche Kontakt Druck (für Alarmsignale oder Sperren) hauptsächlich auf der schwachen Kraft der Haarfeder – auch mit magnetischer Unterstützung bleibt sie sehr gering. Daher sind die Kontakte sehr empfindlich gegenüber Vibrationen.

2.2 Schutz der Kontakte vor Oxidation
Das Relais verwendet magnetisch unterstützte elektrische Kontakte mit einer inhärent niedrigen Kontaktkraft. Mit der Zeit kann Oxidation zu schlechten Kontakten oder vollständigem Signalversagen führen. Die Füllung mit Silikonöl verhindert die Belüftung und schützt die Kontakte so vor Oxidation, was die langfristige Zuverlässigkeit gewährleistet.

3. Gefahren durch Ölleckagen

Gefahr 1: Verlust der Dämpfung und reduzierte Stoßfestigkeit
Sobald das anti-vibrations Öl vollständig ausläuft, geht die Dämpfungseffekt verloren, was die Schwingfestigkeit des Relais drastisch reduziert. Bei starken mechanischen Stößen während der Öffnen/Schließen-Operationen des Schalters kann das Relais unterliegen:

• Zeigerblockierung

• Dauerhafter Kontaktversagen (stehend offen oder geschlossen)

• Übermäßige Messabweichung

Gefahr 2: Kontaktoxidation und -kontamination
In Relais mit Ölleckagen sind die magnetisch unterstützten Kontakte dem Luftkontakt ausgesetzt, was zur Oxidation und Staubsammlung führt. Dies führt zu unzuverlässigen Kontakten oder vollständigem Signalversagen. Wenn das Dichterelais aufgrund eines blockierten Zeigers oder defekter Kontakte versagt, kann es keinen tatsächlichen SF6-Gasverlust erkennen.

Stellen Sie sich einen SF6-Schalter ohne Isoliergas vor, während das Dichterelais aufgrund interner Fehler keinen Alarm oder Sperrsignal auslöst – und dann versucht, einen Fehlerstrom zu unterbrechen. Die Folgen könnten katastrophal sein.

Darüber hinaus kontaminiert das ausgelaufene Öl andere Schalterkomponenten, zieht Staub an und beeinträchtigt weiterhin den sicheren Betrieb der SF6-Schaltanlagen.

4. Ursachenanalyse der Ölleckagen

Ölleckagen treten hauptsächlich an drei Stellen auf:

4.1 Innere Leckage im 7-poligen Anschlusskasten
Für die Signalabgabe vom Relais sind elektrische Verbindungen von innen nach außen erforderlich, die über einen 7-poligen Kunststoffstecker erfolgen. Die inneren Pins bestehen aus Kupfer, während der Gehäuse aus Kunststoff hergestellt wird. Die Montage erfolgt durch Umspritzguss (Gießen). Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Kunststoff können Temperaturschwankungen Mikrorisse oder Lücken an der Schnittstelle erzeugen, was zu Ölleckagen führt.

4.2 Leckage an der Verbindung zwischen dem 7-poligen Kasten und dem Gehäuse
Diese Verbindung wird mit einem O-Ring-Dichtungssatz abgedichtet. Unter normalen Bedingungen ist eine Leckage selten. Allerdings, wenn der interne Druck zunimmt oder große Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenseite des Gehäuses auftreten, kann der Spannung auf der Abdichtung zu einer Ölleckage an dieser Stelle führen.

4.3 Leckage am Zifferblattdeckel
Leckagen hier sind seltener und resultieren in der Regel aus fehlerhafter Montage durch den Hersteller, wie unzureichende Abdichtung oder Fehljustierung während der Produktion.