Anàlisi i processament de defectes dels interruptors de circuit LW12-500 Dead tank
Introducció
El disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 és un disjuntor d'alta tensió domèstic. A mesura que el temps d'operació augmenta de manera contínua, els errors freqüents del cos i el mecanisme d'operació han tingut un impacte significatiu en la operació segura i estable de la xarxa elèctrica, afectant la fiabilitat del subministrament d'energia i fent pujar el cost de manteniment del disjuntor any rere any. Dirigit als defectes i errors comuns del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500, aquest article proposa mesures preventives i de control corresponents, amb l'objectiu d'eliminar completament els perills d'equipament i millorar el nivell d'operació de la xarxa elèctrica.
Visió general de l'equipament
El disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 utilitza gas SF₆ com a mitjà d'isolament i extinció d'arc. El mecanisme d'operació adopta pressió hidràulica pura, i els components principals del mecanisme hidràulic són importats de Hitachi. El disjuntor té una estructura de doble interrupció, amb condensadors paral·lels instal·lats als dos extrems de l'interrupció principal. Els condensadors paral·lels són proporcionats per la companyia japonesa Murata.
Condicions de servei de l'equipament
Encara hi ha molts disjuntors de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 en servei dins del sistema de la Corporació Estatal de Xarxes Elèctriques. Al final de 2014, hi havia 33 disjuntors d'aquest tipus en operació a la companyia Jibei, 14 dels quals estaven equipats amb resistències de tancament, i el temps d'operació era ≥10 anys.
Situacions d'error de l'equipament
En setembre de 2002, es va produir un error de terra monofàsic en la fase B d'un disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500. Les fases B dels disjuntors 5031 i 5032 d'una subestació específica van saltar. La fase B del disjuntor 5032 va reclosar correctament, mentre que la fase B del disjuntor 5031 no va poder reclosar. A través de l'inspecció, es va trobar que, degut al desplaçament de la trena d'ajust del commutador de pressió, el valor de pressió de bloqueig de tancament canviava, provocant que el disjuntor no pogués reclosar.
D'abril a juny de 2004, durant el manteniment normal de l'equipament i les proves preliminars, els disjuntors de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 5053, 5043 i 5012 d'una subestació específica van mostrar el fenomen de negativa a obrir durant l'operació. L'inspecció va mostrar que l'error estava causat pel deteriorament de l'oli hidràulic del mecanisme d'operació, que va portar a un moviment deficient del cos de la válvula.
En juny de 2004, durant l'operació, la fase C del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 5052 d'una subestació específica va tenir un error de descàrrega interna al tanque degut a la descamació de la capa de plata del cilindre de pressió dins de la cambra d'extinció d'arc.
En juny de 2005, quan una subestació específica va realitzar l'operació normal d'obertura amb tancament d'energia del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 5043, el pinç de rotació del ressort de desenganxament de l'obertura sota l'eletromagnet de l'obertura del mecanisme de la fase B va trencar, fent que la fase B del disjuntor no s'obrís. Alhora, la resistència en sèrie del circuit d'obertura va estar danysada i desoldada. Després de l'inspecció, després de reemplaçar el ressort de desenganxament danysat, la bobina d'obertura i la resistència en sèrie de l'obertura, l'equipament va ser posat de nou en operació.
En juny de 2005, quan la barra 2# d'una subestació específica va ser alimentada, la fase C del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 5053 va saltar immediatament després de tancar. L'inspecció va trobar que la deformació de la varilla de percussió va fer que la válvula d'obertura de primer estadi no pogués reiniciar-se, i el disjuntor va saltar continuament. Va tornar a la normalitat després de reemplaçar la varilla de percussió.
En maig de 2006, a causa de falles de tripping contínues en una línia específica, la bobina de tancament de la fase B del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 5012 es va cremar. L'inspecció va mostrar que l'error estava causat pel bloqueig del ressort de tancament en la fase B, que feia que la bobina de tancament estigués carregada durant molt de temps i provocava la cremada.
En juliol de 2007, es va produir un error de descàrrega interna al tanque de la fase B del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12 - 500 5031 d'una subestació específica durant l'operació. La raó era el deficient procés de pintura (pintura manual) de la barra conductora dins del forro. Degut a la pintura irregular, matèries estranyes com brins de pincel s'hi adhirien, i els brins de pincel caigueren sobre l'escut, provocant que l'escut descarregués cap a la paret interna del tanque.
En novembre de 2007, durant un error a la Subestació 3#, el disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12-500 5013 va experimentar múltiples fallades d'obertura i tancament, provoquant l'escalada de l'accident.
En febrer de 2009, durant una prova d'actuació de protecció després d'un manteniment d'apagada del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12-500 5012, la fase C no va poder tancar. L'inspecció va revelar que el eix que connecta el ressort de tancament i la presa del mecanisme era inflexible, impedint que el ressort i la presa es soltassin i causant la fallada de tancament de la fase.
En juny de 2009, es va produir un flashover intern en la fase A del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12-500 5021 durant la transmissió d'energia després d'una gran reparació. L'error es va atribuir a angles aguts en l'ensamblat de l'escut i a l'interior impur del tanque.
En març de 2012, després d'obrir, la fase A del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12-500 5053 va experimentar primer una ruptura de l'interruptor, que després va evolucionar en un error de terra. L'inspecció va mostrar que la degradació de les plaques de condensador paral·lel entre els interruptors va causar que el condensador explotés després de la ruptura, provocant una descàrrega entre l'escut i el tanque.
En gener de 2013, després d'obrir, la fase B del disjuntor de tipus tanca SF₆ LW12-500 5043 va experimentar novament una ruptura de l'interruptor, seguida d'un error de terra; l'arc de 12 segons entre els interruptors de la fase A va ser eliminat per la protecció diferencial de la barra abans d'evolucionar en un error de terra. L'error també es va causar per la degradació de les plaques de condensador paral·lel entre els interruptors, amb la ruptura i explosió del condensador provocant una descàrrega entre l'escut i el tanque.
Defectes majors
Les unitats de producció inicial tenien una mala aplicació de pintura d'isolament a la barra conductora dins del forro (procés de pintura manual), deixant perillos ocults de descàrrega interna d'isolament degut a brins de pincel adherits, descamació i esquitxament de la pintura.
La superfície interna del tanque tenia un deficient acabat de pintura d'isolament, propensa a descamació i esquitxament, causant perillos de descàrrega interna d'isolament; l'escut de graduació dins del tanque tenia un deficient maquinat i ensamblat, amb angles aguts i protuberàncies.
La capa de plata en la superfície interna del cilindre de pressió de la cambra d'extinció d'arc era propensa a descamació i esquitxament.
Una mala alineació dels contactes mòbils i estacionaris o muelles de contacte de baixa qualitat causaven fragmentació i desprendiment de dits d'arc i bocins.
La degradació de les plaques de condensador paral·lel entre els interruptors suposava perillos de ruptura d'isolament.
Un disseny irracional dels sistemes de càlida i estanquilitat del mecanisme causava alertes d'alta pressió d'oli en múltiples disjuntors durant les transicions de temporada.
Frequents errors del mecanisme hidràulic, especialment alt percentatge de daus de juntes i acumuladors de pressió, reduïa la fiabilitat del mecanisme:
Múltiples ocurrences de "reclosure immediat després d'obertura" o "tripping continu" degut a un deficient maquinat de la válvula principal del mecanisme hidràulic;
Degradació severa de l'oli hidràulic, causant pressurització freqüent i filtració d'oli;
Insuficient força i propensió a fracturar/deformar algunes peces metàl·liques (per exemple, ressorts) del mecanisme d'operació degut a mala qualitat de material o maquinat;
Problemes de qualitat amb els acumuladors de pressió, causant una disminució de la pressió pre-carregada en múltiples unitats que no compleïen amb els requisits d'operació després d'un llarg període d'operació.
Mesures de reconstrucció
Les mesures de manteniment implementades per als disjuntors LW12-500 inclouen:
Reemplaçar la barra conductora dins del forro amb un nou tipus que incorpora tecnologia avançada de revestiment d'isolament.
Inspecció i manteniment exhaustius del tanque: centrant-se en la verificació de la capa de pintura interna, l'ensamblat de la resistència de tancament, la capa de plata del cilindre de pressió (reemplaçada si hi ha descamació/esquitxament) i l'ajust d'alinament dels contactes mòbils i estacionaris.
Inspecció i manteniment del mecanisme d'operació: incloent els sistemes de válvules, els acumuladors de pressió, els cilindres de treball, les bombes hidràuliques i el reemplaçament complet de l'oli hidràulic.
Reemplaçar les plaques de condensador paral·lel dels interruptors amb components d'una millorada processada proporcionats per la companyia japonesa Murata.
Mesures d'aprimorament recomanades
Per assegurar la seguretat i estabilitat de la xarxa elèctrica, el manteniment oportú dels disjuntors de tipus LW12 és crucial. No obstant això, els reptes en el subministrament de peixes de recanvi i serveis tècnics, agravats per la discontinuïtat a llarg termini del disjuntor i la poca disponibilitat de peixes de recanvi, han fet que el manteniment sigui difícil, amb costos d'obra elevats per unitat que s'acosten als de compra de nous disjuntors. Considerant la seguretat, l'economia i l'avance tecnològic, es recomana la substitució total dels disjuntors de tipus tanca SF₆ LW12-500.
Abans de la retirada, intensificar la monitorització i el manteniment de les condicions operatives dels disjuntors de tipus LW12. Utilitzar tecnologies avançades com la detecció de descàrrega parcial ultrassònica i l'anàlisi cromatogràfica de gas SF₆ per avaluar regularment l'estat d'isolament intern sota tensió d'operació, acurtir els cicles de detecció i seguir de manera oportuna les tendències de degradació de l'isolament. Això permet prendre mesures dirigides per prevenir falles súbites d'isolament intern durant l'operació.
