Fallstudie zum Ausfall eines Tank-SF₆-Leistungsschalters: Afrikanischer Markt aus nigerianischer Perspektive

Einführung

Im Kontext des afrikanischen Marktes, insbesondere in Nigeria, ist die zuverlässige Funktion von elektrischem Gerät von äußerster Wichtigkeit für die stabile Entwicklung der Energiewirtschaft. Behälter-SF₆-Schaltgeräte spielen aufgrund ihrer hervorragenden Bögenlösch- und Isolierungseigenschaften eine entscheidende Rolle in Energieversorgungssystemen. Wie bei jedem elektrischen Gerät sind sie jedoch anfällig für Ausfälle. Dieser Artikel präsentiert eine detaillierte Fallanalyse eines Ausfalls eines Behälter-SF₆-Schaltgeräts in Nigeria, wobei Aspekte wie die SONCAP-Zertifizierung und deren Implikationen für den Markt berücksichtigt werden.

Die SONCAP-Zertifizierung (Standards Organization of Nigeria Conformity Assessment Program) ist eine obligatorische Anforderung für elektrische Produkte, die in den nigerianischen Markt eingebracht werden. Sie stellt sicher, dass die Produkte den nigerianischen Industriestandards entsprechen und sicher in der Nutzung sind. Der Zertifizierungsprozess beinhaltet Produkttests, Fabrikinspektionen und die Ausstellung eines Konformitätszertifikats, das für die Zollabfertigung erforderlich ist.

Fallhintergrund

In einem Umspannwerk in Nigeria trat ein Ausfall eines Behälter-SF₆-Schaltgeräts einer bestimmten Marke auf, das über eine SONCAP-Zertifizierung verfügte. Das Schaltgerät war Teil einer wichtigen Übertragungsleitung, und sein Ausfall hatte das Potenzial, die Stromversorgung eines großen Gebiets, einschließlich industrieller und privater Verbraucher, zu stören.

Das Schaltgerät wurde vor einigen Jahren installiert und in Betrieb genommen und hatte bis zu diesem Vorfall relativ stabil funktioniert. Regelmäßige Wartungsarbeiten und Inspektionen wurden gemäß den Empfehlungen des Herstellers durchgeführt, und alle bisherigen Tests zeigten normale Leistungswerte.

Beschreibung des Ausfalls

Eines Tages, während des normalen Netzbetriebs, trat ein Fehler in der Leitung auf, die durch dieses Behälter-SF₆-Schaltgerät geschützt wurde. Das Schutzsystem erkannte den Fehler und gab einen Ausschaltbefehl. Das Schaltgerät schaltete jedoch nicht vollständig aus, wie erwartet. Stattdessen kam es zu einem ungewöhnlichen Bogenbrennphänomen innerhalb des Geräts, und es wurde später teilweise Isolierungsschaden festgestellt.

Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm der Energieversorgungsaufstellung, in der das Schaltgerät installiert war. 

Die Umspannwerksbetreiber bemerkten ungewöhnliche Geräusche und Temperaturanstiege in der Nähe des Schaltgeräts. Sofort initiierten sie Notfallmaßnahmen, darunter die möglichst vollständige Isolierung des defekten Schaltgeräts vom Netz, um weitere Schäden und potenzielle Sicherheitsrisiken zu vermeiden.

Ausfallanalyse
Elektrische Analyse

Durch die Analyse der Fehlerspeicherdaten und Wellenformdaten aus dem Umspannwerk-Monitoring-System wurde festgestellt, dass die Fehlerstromwellenform während des Vorfalls stark verzerrt war. Der Strom fiel nicht innerhalb der erwarteten Zeit auf Null, um den Bogen effektiv zu löschen. Dies lag hauptsächlich an der komplexen Natur des Fehlers, die zu ungewöhnlichen Stromflussmustern führte.

Das SF₆-Gas im Schaltgerät, das für das Bögenlöschen zuständig ist, zeigte auch eine Leistungsabnahme. Unter normalen Umständen kann SF₆-Gas schnell rekombinieren und seine Isolationsfähigkeit wiederherstellen, wenn der Bogenstrom Null überschreitet. In diesem Fall jedoch verhinderte der kontinuierliche Nicht-Null-Strom die ordnungsgemäße Wiederherstellung der Bögenlöschfähigkeit des Gases.

Mechanische Analyse

Bei visueller Inspektion und weiteren mechanischen Prüfungen stellte sich heraus, dass einige mechanische Komponenten des Schaltgeräts Zeichen von Verschleiß aufwiesen. Die beweglichen Teile, wie Kontaktarme und Verbindungsstücke des Betriebsmechanismus, hatten leichte Deformationen. Diese Deformationen könnten die glatte Funktion des Schaltgeräts während des Ausschaltvorgangs beeinträchtigt haben, was zu einer Verzögerung beim Trennen der Kontakte und somit zur Verlängerung der Bogenzeit geführt hat.

Überlegungen zur SONCAP-Zertifizierung

Obwohl das Schaltgerät über eine SONCAP-Zertifizierung verfügte, wurde der Zertifizierungsprozess und die Einhaltung der nigerianischen Standards durch das Produkt überprüft. Es stellte sich heraus, dass das Produkt zum Zeitpunkt der Zertifizierung allen spezifizierten Anforderungen entsprach. Während des Betriebs in der nigerianischen Umgebung konnten jedoch Faktoren wie die lokalen Netzeigenschaften (z.B. höhere Harmonische in manchen Gebieten), Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen die Leistung des Schaltgeräts beeinflusst haben.

Darüber hinaus wurden die Wartungspraktiken im nigerianischen Umspannwerk mit internationalen Best Practices verglichen. Es wurde festgestellt, dass obwohl die grundlegenden Wartungsverfahren eingehalten wurden, möglicherweise Raum für Verbesserungen besteht, insbesondere in Bezug auf häufigere und tiefgreifendere Inspektionen, besonders unter Berücksichtigung der harten Betriebsbedingungen in manchen Teilen Nigerias.

Lösungen und Präventivmaßnahmen
Instandsetzung und Austausch

Die beschädigten Komponenten des Schaltgeräts wurden identifiziert, einschließlich einiger verschlissener mechanischer Teile und der Isoliermaterialien, die durch den Bogen beeinträchtigt wurden. Diese Komponenten wurden durch neue ersetzt.Erweiterte Wartungsstrategien

Ein umfassenderes Wartungsprogramm wurde für das Schaltgerät und andere ähnliche Ausrüstungen im Umspannwerk entwickelt. Dies beinhaltete häufigere Inspektionen der mechanischen Komponenten auf Verschleiß, regelmäßige Prüfung der SF₆-Gasqualität und verbesserte Überwachung elektrotechnischer Parameter wie Strom- und Spannungsformen.

Auch Schulungsprogramme für die Umspannwerksbetreiber und Wartungspersonal wurden organisiert. Diese Programme konzentrierten sich auf die neuesten internationalen Best Practices zur Wartung von Behälter-SF₆-Schaltgeräten sowie darauf, wie man potenzielle Ausfälle und Notfälle effektiver bewältigen kann.

Marktweite Überlegungen

Angesichts dieses Ausfallfalls wird empfohlen, insbesondere für den afrikanischen Markt, insbesondere in Nigeria, tiefgehendere Untersuchungen zur Anpassbarkeit von elektrischem Gerät an lokale Betriebsbedingungen durchzuführen. Hersteller sollten in Erwägung ziehen, maßgeschneiderte Lösungen oder zusätzliche Anweisungen für Produkte anzubieten, die in Regionen mit spezifischen Umwelt- und Netzeigenschaften verkauft werden.

Für den SONCAP-Zertifizierungsprozess könnte dieser weiter verbessert werden, um die langfristige Leistung der Produkte im nigerianischen Markt zu berücksichtigen. Dies könnte mehr Nachfolgeinspektionen und Leistungsbewertungen nach einer bestimmten Betriebsdauer beinhalten.

Schlussfolgerung

Der Ausfall des Behälter-SF₆-Schaltgeräts im nigerianischen Umspannwerk ist ein typischer Fall, der die Bedeutung einer umfassenden Gerätemanagement im afrikanischen Markt hervorhebt. Obwohl die SONCAP-Zertifizierung eine grundlegende Sicherheit für die Produktqualität bietet, ist eine kontinuierliche Aufmerksamkeit für den Betrieb und die Wartung von elektrischem Gerät sowie die Anpassung an lokale Betriebsbedingungen unerlässlich.

Durch die Analyse des Ausfalls aus elektrischen, mechanischen und zertifizierungsbezogenen Aspekten und die Implementierung angemessener Lösungen und Präventivmaßnahmen kann die Zuverlässigkeit von Energieversorgungssystemen in Nigeria und anderen afrikanischen Ländern erheblich verbessert werden. Dieser Fall dient auch als wertvolle Referenz für ähnliche Projekte in der Region und betont die Notwendigkeit eines ganzheitlichen Ansatzes, um die sichere und stabile Funktion der elektrischen Infrastruktur im afrikanischen Markt sicherzustellen.