Analyse et traitement des défauts des disjoncteurs LW12-500 à cuve morte

Introduction

Le disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆ est un disjoncteur haute tension domestique. À mesure que le temps de fonctionnement s'allonge, les pannes fréquentes du corps principal et du mécanisme d'exploitation ont eu un impact significatif sur l'exploitation sûre et stable du réseau électrique, affectant la fiabilité de l'alimentation en électricité et faisant augmenter les coûts de maintenance du disjoncteur d'année en année. En visant les défauts et pannes courantes du disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆, cet article propose des mesures préventives et de contrôle correspondantes, afin d'éliminer complètement les dangers cachés de l'équipement et d'améliorer le niveau de fonctionnement du réseau électrique.

Présentation de l'équipement

Le disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆ utilise du gaz SF₆ comme milieu d'isolation et d'extinction d'arc. Le mécanisme d'exploitation adopte une pression hydraulique pure, et les composants principaux du mécanisme hydraulique sont importés de Hitachi. Le disjoncteur a une structure à double coupure, avec des condensateurs parallèles installés aux deux extrémités de la coupure principale. Les condensateurs parallèles sont fournis par la société Murata du Japon.

Conditions de service de l'équipement

Il existe encore de nombreux disjoncteurs LW12 - 500 de type cuve à SF₆ en service au sein du système de la Corporation Étatique de Réseau. À la fin de 2014, il y avait 33 tels disjoncteurs en exploitation dans la compagnie Jibei, dont 14 étaient équipés de résistances de fermeture, et le temps de fonctionnement était ≥10 ans.

Situations de panne de l'équipement

• En septembre 2002, une panne de mise à la terre monophasée s'est produite dans la phase B d'un disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆. Les phases B des disjoncteurs 5031 et 5032 d'une certaine sous-station se sont déclenchées. La phase B du disjoncteur 5032 a reclos avec succès, tandis que la phase B du disjoncteur 5031 n'a pas réussi à reclore. L'inspection a révélé que, en raison du desserrage de l'écrou de réglage du contacteur de pression, la valeur de pression de verrouillage de fermeture a changé, entraînant l'échec du reclosure du disjoncteur.

• D'avril à juin 2004, lors de la maintenance normale de l'équipement et des tests préliminaires, les disjoncteurs LW12 - 500 de type cuve à SF₆ 5053, 5043 et 5012 d'une certaine sous-station ont montré le phénomène de refus d'ouverture pendant l'exploitation. L'inspection a montré que la panne était due à la détérioration de l'huile hydraulique du mécanisme d'exploitation, ce qui a conduit à un mouvement insuffisant du corps de valve.

• En juin 2004, pendant l'exploitation, la phase C du disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆ 5052 d'une certaine sous-station a eu une panne de décharge interne dans la cuve en raison de l'écaillage de la couche d'argenture du cylindre de pression à l'intérieur de la chambre d'extinction d'arc.

• En juin 2005, lorsqu'une certaine sous-station a effectué une opération normale d'ouverture sous coupure de courant sur le disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆ 5043, le pion de rotation de la gâchette d'ouverture située sous l'électroaimant d'ouverture de la phase B du mécanisme d'exploitation s'est cassé, empêchant la phase B du disjoncteur de se séparer. En même temps, la résistance série dans le circuit d'ouverture a été endommagée et désoudée. Après inspection, après avoir remplacé la gâchette endommagée, la bobine d'ouverture et la résistance série d'ouverture, l'équipement a été remis en service.

• En juin 2005, lorsque la barre 2# d'une certaine sous-station a été alimentée, la phase C du disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆ 5053 s'est déclenchée immédiatement après la fermeture. L'inspection a révélé que la déformation du tige de percussion a empêché la vanne d'ouverture de premier stade de se remettre en place, et le disjoncteur s'est déclenché en continu. Il est revenu à la normale après le remplacement de la tige de percussion.

• En mai 2006, en raison de pannes de tripping continues sur une certaine ligne, la bobine de fermeture de la phase B du disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆ 5012 a été brûlée. L'inspection a montré que la panne était due au blocage de la gâchette de fermeture de la phase B, ce qui a fait que la bobine de fermeture a été chargée pendant une longue période, causant la brûlure.

• En juillet 2007, une panne de décharge interne s'est produite dans la cuve de la phase B du disjoncteur LW12 - 500 de type cuve à SF₆ 5031 d'une certaine sous-station pendant l'exploitation. La raison était un mauvais processus de peinture (brossage manuel) de la tige conductrice à l'intérieur de la gaine. En raison d'un brossage inégal, des matières étrangères telles que des poils de brosse adhéraient à la tige conductrice, et les poils de brosse se sont détachés sur le bouclier, provoquant une décharge du bouclier vers la paroi intérieure de la cuve.

• En novembre 2007, lors d'une panne à la sous-station 3#, le disjoncteur LW12-500 de type cuve à SF₆ 5013 a connu plusieurs pannes d'ouverture et de fermeture, conduisant à l'escalade de l'accident.

• En février 2009, lors d'un test de protection après une maintenance hors tension sur le disjoncteur LW12-500 de type cuve à SF₆ 5012, la phase C n'a pas pu se fermer. L'inspection a révélé que l'arbre reliant la gâchette de fermeture et la boucle dans le mécanisme n'était pas flexible, empêchant la gâchette et la boucle de se libérer et causant l'échec de fermeture de la phase.

• En juin 2009, un flashover interne s'est produit dans la phase A du disjoncteur LW12-500 de type cuve à SF₆ 5021 lors de la transmission d'énergie après une grande maintenance. La panne a été attribuée à des angles vifs dans l'assemblage du bouclier et à un intérieur de cuve non propre.

• En mars 2012, après l'ouverture, la phase A du disjoncteur LW12-500 de type cuve à SF₆ 5053 a d'abord subi une rupture de l'interrupteur, qui s'est ensuite développée en une panne de mise à la terre. L'inspection a montré que la dégradation des plaques de condensateur parallèle entre les interrupteurs a causé l'éclatement du condensateur après la rupture, déclenchant une décharge entre le bouclier et la cuve.

• En janvier 2013, après l'ouverture, la phase B du disjoncteur LW12-500 de type cuve à SF₆ 5043 a à nouveau subi une rupture de l'interrupteur, suivie d'une panne de mise à la terre ; l'arc de 12 secondes entre les interrupteurs de la phase A a été éteint par la protection différentielle de barre avant de se développer en une panne de mise à la terre. La panne était également causée par la dégradation des plaques de condensateur parallèle entre les interrupteurs, avec une rupture et un éclatement du condensateur déclenchant une décharge entre le bouclier et la cuve.

Défauts majeurs

• Les unités de production initiale avaient une application de peinture isolante médiocre sur la tige conductrice à l'intérieur de la gaine (processus de brossage manuel), laissant des risques cachés de décharge interne d'isolation en raison de poils de brosse adhérant, de délamination et d'écaillage de la peinture.

• La surface interne de la cuve avait une finition de peinture isolante médiocre, susceptible de délamination et d'écaillage, provoquant des risques de décharge interne d'isolation ; le bouclier de gradation à l'intérieur de la cuve avait une mauvaise usinage et assemblage, avec des angles vifs et des saillies.

• La couche d'argenture sur la surface interne du cylindre de pression de la chambre d'extinction d'arc était sujette à la délamination et à l'écaillage.

• Un alignement médiocre des contacts mobiles et fixes ou des ressorts de contact de mauvaise qualité a causé la fragmentation et l'écaillage des doigts de contact d'arc et des buses.

• La dégradation des plaques de condensateur parallèle entre les interrupteurs posait des risques de rupture d'isolation.

• Une conception irréaliste des systèmes de chauffage et d'étanchéité du mécanisme a causé des alarmes de surpression d'huile chez de nombreux disjoncteurs lors des transitions saisonnières.

• Des pannes fréquentes du mécanisme hydraulique, en particulier des taux élevés de dommages des joints et des accumulateurs de pression, ont réduit la fiabilité du mécanisme :

• Plusieurs occurrences de "reclosure immédiate après l'ouverture" ou de "déclenchement continu" en raison d'un mauvais usinage de la vanne primaire du mécanisme hydraulique ;

• Une dégradation sévère de l'huile hydraulique, conduisant à des pressurisations fréquentes et des fuites d'huile ;

• Une résistance insuffisante et une propension à la fracture/déformation de certaines pièces métalliques (par exemple, les gâchettes) dans le mécanisme d'exploitation en raison d'une qualité de matériau ou d'usinage médiocre ;

• Des problèmes de qualité des accumulateurs de pression, entraînant une baisse de la pression préchargée dans de nombreuses unités qui n'ont pas pu répondre aux exigences opérationnelles après une longue période de fonctionnement.

Mesures de rénovation

Les mesures de maintenance mises en œuvre pour les disjoncteurs LW12-500 comprennent :

• Remplacement de la tige conductrice à l'intérieur de la gaine par un nouveau type doté d'une technologie de revêtement isolant avancée.

• Inspection et maintenance approfondies de la cuve : en mettant l'accent sur la vérification de la couche de peinture interne, de l'assemblage de la résistance de fermeture, de la couche d'argenture du cylindre de pression (remplacée si délamination/écaillage), et l'ajustement de l'alignement des contacts mobiles et fixes.

• Inspection et maintenance du mécanisme d'exploitation : y compris les systèmes de valves, les accumulateurs de pression, les cylindres de travail, les pompes hydrauliques, et le remplacement complet de l'huile hydraulique.

• Remplacement des plaques de condensateur parallèle des interrupteurs par des composants améliorés fournis par la société japonaise Murata.

Mesures d'amélioration suggérées

• Pour assurer la sécurité et la stabilité du réseau électrique, la maintenance en temps opportun des disjoncteurs de type LW12 est cruciale. Cependant, les défis liés à l'approvisionnement en pièces de rechange et aux services techniques, combinés à la discontinuation à long terme du disjoncteur et à la faible disponibilité des pièces de rechange, ont rendu la maintenance difficile, avec des coûts de rénovation unitaire élevés s'approchant de ceux de l'achat de nouveaux disjoncteurs. En considérant la sécurité, l'économie et l'avancement technologique, il est recommandé de remplacer globalement les disjoncteurs LW12-500 de type cuve à SF₆.

• Avant la mise hors service, renforcer la surveillance et la maintenance de l'état de fonctionnement des disjoncteurs de type LW12. Utiliser des technologies avancées telles que la détection ultrasonore de décharge partielle et l'analyse chromatographique du gaz SF₆ pour évaluer régulièrement l'état d'isolation interne sous tension de fonctionnement, raccourcir les cycles de détection et suivre en temps opportun les tendances de dégradation de l'isolation. Cela permet de prendre des mesures ciblées pour prévenir les pannes soudaines d'isolation interne pendant l'exploitation.