SF6 밀도 계전기 유출: 원인 및 해결 방법

1. 배경

SF6 전기 장비는 전력 기업과 산업체에서 널리 사용되고 있으며, 전력 산업의 발전에 크게 기여하고 있습니다. SF6 장비의 안정적이고 안전한 운영을 보장하는 것은 전력 부서의 중요한 임무가 되었습니다.

SF6 장비의 소멸 및 절연 매체는 SF6 가스이며, 이 가스는 밀봉되어 있어야 합니다. 누출이 발생하면 장비의 신뢰성과 안전성이 저하됩니다. 따라서 SF6 가스 밀도를 모니터링하는 것이 필수적입니다.

현재 SF6 밀도를 모니터링하기 위해 기계식 포인터형 밀도 계측기가 일반적으로 사용되고 있습니다. 이러한 계측기는 가스 누출 시 경보 및 락아웃 기능뿐만 아니라 현장 밀도 표시 기능을 제공합니다. 충격 저항성을 향상시키기 위해 이러한 계측기는 일반적으로 실리콘 오일로 채워져 있습니다.

그러나 실제로 SF6 가스 밀도 계측기에서 오일 누출이 자주 발생합니다. 업계 보고서와 피드백에 따르면 이 문제는 중국 전역의 모든 전력 공급국에서 경험한 광범위한 문제입니다. 일부 계측기는 작동 후 1년 미만으로 오일 누출이 발생합니다. 이 문제는 수입 및 국산 모델을 포함한 모든 제조업체에게 영향을 미칩니다. 즉, 오일로 채워진 밀도 계측기에서 오일 누출은 일반적이고 체계적인 문제입니다.

2. 실리콘 오일 충전 목적

2.1 진동 저항성 향상
이러한 밀도 계측기는 일반적으로 나선형 스프링(헤어스프링) 타입의 전기 접점을 사용합니다. 자기 보조가 접점 폐쇄력을 향상시키지만, 실제 접점 압력(경보 또는 락아웃 신호)은 주로 헤어스프링의 약한 힘에 의존합니다. 자기 보조가 있더라도 매우 작습니다. 결과적으로 접점은 진동에 매우 민감합니다.

2.2 접점의 산화로부터 보호
계측기는 본래 접점 압력이 낮은 자기 보조 전기 접점을 사용합니다. 시간이 지남에 따라 산화로 인해 접점이 불량하거나 완전히 신호가 중단될 수 있습니다. 실리콘 오일 충전은 공기 노출을 방지하여 접점을 산화로부터 보호하고 장기적인 신뢰성을 확보합니다.

3. 오일 누출의 위험성

위험 1: 감쇠 손실 및 충격 저항성 감소
반진동 오일이 완전히 누출되면 감쇠 효과가 사라지고, 계측기의 진동 저항성이 크게 감소합니다. 회로 차단기의 개폐 동작 중 강한 기계적 충격이 가해지면 계측기는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

• 포인터 고착

• 영구적인 접점 고장(열림 또는 닫힘 상태 고착)

• 측정 값의 과다한 편차

위험 2: 접점의 산화 및 오염
오일이 누출된 계측기에서는 자기 보조 접점이 공기에 노출되어 산화와 먼지 축적이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 접점이 불안정해지거나 완전히 신호가 중단될 수 있습니다. 밀도 계측기가 포인터 고착이나 접점 고장으로 인해 실패하면 실제 SF6 가스 손실을 감지하지 못할 수 있습니다.

SF6 회로 차단기가 절연 가스를 잃었음에도 불구하고, 내부 고장으로 인해 밀도 계측기가 경보 또는 락아웃을 트리거하지 못하고, 이후 고장 전류를 차단하려고 시도할 경우 결과는 참담할 것입니다.

또한, 누출된 오일은 다른 스위치 구성 요소를 오염시키고, 먼지를 유발하여 SF6 스위치 기어의 안전한 운영을 더욱 저하시킵니다.

4. 오일 누출의 근본 원인 분석

오일 누출은 주로 다음 세 가지 위치에서 발생합니다:

4.1 7핀 단자 상자 내부 누출
계측기의 신호 출력은 케이스 내부에서 외부로 전기 연결이 필요하며, 이를 위해 7핀 플라스틱 커넥터를 사용합니다. 내부 핀은 구리로, 하우징은 플라스틱으로 만들어져 있습니다. 이 조립품은 오버몰딩(캐스팅) 방식으로 생산됩니다. 금속과 플라스틱의 열팽창 계수가 다르기 때문에 온도 변화로 인해 인터페이스에서 미세한 균열이나 간극이 생겨 오일 누출이 발생할 수 있습니다.

4.2 7핀 상자와 케이스 사이의 접합부 누출
이 접합부는 O링 가스켓으로 밀봉됩니다. 정상 조건에서는 누출이 드물지만, 내부 압력이 증가하거나 케이스 내외부의 온도 차이가 클 때, 밀봉부에 가해지는 응력으로 인해 오일이 이 접합부에서 누출될 수 있습니다.

4.3 다이얼 커버에서의 누출
이곳에서의 누출은 덜 흔하며, 주로 제조업체의 부적절한 조립, 예를 들어 밀봉 부족이나 생산 중 맞춤 오류로 인해 발생합니다.