Ucieczka oleju z przekaźnika gęstości SF6: Przyczyny i rozwiązania

1. Wstęp

Urządzenia elektryczne SF6 są szeroko stosowane w przemyśle energetycznym i przedsiębiorstwach przemysłowych, znacząco przyczyniając się do rozwoju branży energetycznej. Zapewnienie niezawodnego i bezpiecznego działania urządzeń SF6 stało się kluczowym zadaniem dla działów energetycznych.

Środkiem gaszącym łuki elektryczne i izolacyjnym w urządzeniach SF6 jest gaz SF6, który musi być szczelnie zamknięty—jakiekolwiek przecieki compromitują niezawodność i bezpieczeństwo urządzeń. Dlatego monitorowanie gęstości gazu SF6 jest niezbędne.

Obecnie powszechnie stosowane są mechaniczne relaje z wskazówką do monitorowania gęstości SF6. Te relaje zapewniają funkcje takie jak alarm i blokada w przypadku przecieku gazu, oraz lokalne wskazywanie gęstości. Aby poprawić odporność na wstrząsy, te relaje są zazwyczaj wypełniane olejem silikonowym.

Jednak w praktyce często napotyka się przecieki oleju z relajów gęstości gazu SF6. Zgodnie z raportami branżowymi i feedbackiem, ten problem jest szeroko rozpowszechniony—wszystkie biura zaopatrzenia energią w Chinach zetknęły się z nim. Niektóre relaje zaczynają przeciekać już w ciągu mniej niż jednego roku pracy. Problem dotyczy wszystkich producentów, zarówno importowanych, jak i krajowych modeli. Krótko mówiąc, przecieki oleju w wypełnianych olejem relajach gęstości są powszechnym i systematycznym problemem.

2. Cel wypełniania olejem silikonowym

2.1 Poprawa odporności na wibracje
Te relaje gęstości zazwyczaj używają kontaktów elektrycznych typu sprężyna spiralna (sprężyna włosowa). Mimo że magnetyczna asysta wzmacnia siłę zamykania kontaktów, rzeczywista nacisk (dla sygnałów alarmowych lub blokady) opiera się głównie na słabej sile sprężyny włosowej—nawet z magnetyczną asystą pozostaje bardzo mała. W rezultacie kontakty są bardzo wrażliwe na wibracje.

2.2 Ochrona kontaktów przed utlenianiem
Relaj używa magnetycznie wspomaganych kontaktów elektrycznych o niskim ciśnieniu kontaktowym. Z biegiem czasu utlenianie może prowadzić do słabego kontaktu lub całkowitego zawodzenia sygnału. Wypełnienie olejem silikonowym zapobiega narażeniu na powietrze, chroniąc kontakty przed utlenianiem i zapewniając długoterminową niezawodność.

3. Zagrożenia wynikające z przecieków oleju

Zagrożenie 1: Utrata tłumienia i zmniejszenie odporności na wstrząsy
Gdy antywibracyjny olej całkowicie wycieka, efekt tłumienia jest utracony, drastycznie zmniejszając odporność relaju na wibracje. Podczas silnych wstrząsów mechanicznych podczas otwierania/zamykania przełączników, relaj może ulec:

• Zacięciu wskazówki

• Trwałemu awarii kontaktu (zacięcie w stanie otwartym lub zamkniętym)

• Zbyt dużej odchylenia pomiarowego

Zagrożenie 2: Utlenianie i zanieczyszczenie kontaktów
W relajach z przeciekiem oleju, magnetycznie wspomagane kontakty są narażone na powietrze, co prowadzi do utleniania i nagromadzenia pyłu. To prowadzi do niepewności kontaktu lub całkowitego przerwania sygnału. Jeśli relaj gęstości ulegnie awarii z powodu zaciętej wskazówki lub uszkodzonych kontaktów, nie będzie mógł wykryć rzeczywistego ubytku gazu SF6.

Wyobraź sobie, że przełącznik SF6 traci gaz izolacyjny, a relaj gęstości nie wyzwala alarmu ani blokady ze względu na wewnętrzną awarię—i próbuje przerwać prąd uszkodzeniowy. Konsekwencje mogą być katastrofalne.

Dodatkowo, wyciekający olej zanieczyszcza inne elementy przełącznika, przyciąga kurz i dalsze kompromituje bezpieczne działanie obudowy SF6.

4. Analiza przyczyn przecieków oleju

Przecieki oleju występują primarily w trzech miejscach:

4.1 Przecieki wewnętrzne w skrzynce z 7-pinami
Wyjścia sygnałowe z relaju wymagają połączeń elektrycznych od wnętrza do zewnątrz obudowy, przy użyciu 7-pinowego plastikowego konektora. Wewnętrzne pinny są wykonane z miedzi, a obudowa z plastiku. Zestaw produkowany jest przez nadtopienie (odlew). Ze względu na różne współczynniki rozszerzalności termicznej metalu i tworzywa, fluktuacje temperatury mogą tworzyć mikrotęcze lub szczeliny na granicy, prowadząc do przecieków oleju.

4.2 Przecieki w połączeniu między skrzynką z 7-pinami a obudową
To połączenie jest zabezpieczone przez pierścień uszczelniający. W normalnych warunkach przecieki są rzadkie. Jednakże, gdy wewnętrzne ciśnienie wzrasta lub występują duże różnice temperatur między wnętrzem a zewnątrzem obudowy, napięcie na uszczelnieniu może spowodować przeciek oleju z tego połączenia.

4.3 Przecieki w pokrywie tarczy
Przecieki tutaj są mniej powszechne i zwykle wynikają z niewłaściwego montażu przez producenta, takiego jak niewystarczająca uszczelnienie lub nierównomierna instalacja podczas produkcji.