Analisi e trattamento dei difetti dei circuit breakers a serbatoio morto LW12-500

Introduzione

L'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio è un interruttore ad alta tensione di produzione nazionale. Con l'aumento continuo del tempo di funzionamento, i frequenti guasti del corpo principale e del meccanismo di manovra hanno avuto un impatto significativo sulla sicura e stabile operatività della rete elettrica, influendo sulla affidabilità dell'approvvigionamento elettrico e causando un aumento annuale dei costi di manutenzione dell'interruttore. In risposta ai difetti e ai guasti comuni dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio, questo articolo propone misure preventive e controlli corrispondenti, al fine di eliminare completamente le potenziali pericoli e migliorare il livello di operatività della rete elettrica.

Panoramica sull'equipaggiamento

L'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio utilizza gas SF₆ come mezzo isolante e spegnitore d'arco. Il meccanismo di manovra adotta pressione idraulica pura, e i componenti principali del meccanismo idraulico sono importati da Hitachi. L'interruttore ha una struttura a doppia interruzione, con condensatori paralleli installati alle estremità dell'interruzione principale. I condensatori paralleli sono forniti dalla Murata Company of Japan.

Condizioni di servizio dell'equipaggiamento

Ci sono ancora molti interruttori a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio in servizio all'interno del sistema della State Grid Corporation. Al termine del 2014, nella Jibei Company erano in funzione 33 di questi interruttori, 14 dei quali dotati di resistori di chiusura, e il tempo di funzionamento era ≥10 anni.

Situazioni di guasto dell'equipaggiamento

• Nel settembre 2002, si è verificato un guasto di terra monofase nella fase B di un interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio. Le fasi B degli interruttori 5031 e 5032 in una certa stazione di trasformazione si sono disconnesse. La fase B dell'interruttore 5032 si è ricollegata con successo, mentre la fase B dell'interruttore 5031 non è riuscita a ricollegarsi. Attraverso ispezioni, si è scoperto che a causa dello allentamento della noce di regolazione del sensore di pressione, il valore di pressione di blocco di chiusura è cambiato, causando l'incapacità dell'interruttore di ricollegarsi.

• Da aprile a giugno 2004, durante la manutenzione normale e i test preliminari dell'equipaggiamento, gli interruttori a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio 5053, 5043 e 5012 in una certa stazione di trasformazione hanno mostrato il fenomeno di rifiuto di apertura durante l'operazione. L'ispezione ha rivelato che il guasto era causato dal deterioramento dell'olio idraulico nel meccanismo di manovra, che ha portato a un movimento insufficiente del corpo valvola.

• Nel giugno 2004, durante l'operazione, la fase C dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio 5052 in una certa stazione di trasformazione ha avuto un guasto di scarica interna nel serbatoio a causa dello scrostamento del rivestimento d'argento del cilindro di pressione all'interno della camera di spegnimento dell'arco.

• Nel giugno 2005, quando una certa stazione di trasformazione ha eseguito l'operazione normale di apertura con alimentazione spenta sull'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio 5043, il perno rotante del gancio di apertura sotto l'elettromagnete di apertura della fase B si è rotto, causando la mancata separazione della fase B dell'interruttore. Nello stesso tempo, la resistenza in serie nel circuito di apertura si è danneggiata e si è saldata. Dopo l'ispezione, dopo aver sostituito il gancio danneggiato, la bobina di apertura e la resistenza in serie di apertura, l'equipaggiamento è stato rimesso in funzione.

• Nel giugno 2005, quando la linea 2# di una certa stazione di trasformazione è stata alimentata, la fase C dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio 5053 si è disconnessa immediatamente dopo la chiusura. L'ispezione ha rivelato che la deformazione del pistone colpitore ha causato l'incapacità della valvola di apertura di primo stadio di resettarsi, e l'interruttore ha continuato a disconnettersi. È tornato alla normalità dopo aver sostituito il pistone colpitore.

• Nel maggio 2006, a causa di guasti continui di trippaggio su una certa linea, la bobina di chiusura della fase B dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio 5012 si è bruciata. L'ispezione ha rivelato che il guasto era causato dall'incastramento del gancio di chiusura nella fase B, che ha fatto caricare la bobina di chiusura per un lungo periodo, causandone il bruciamento.

• Nel luglio 2007, si è verificato un guasto di scarica interna nel serbatoio della fase B dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12 - 500 a serbatoio 5031 in una certa stazione di trasformazione durante l'operazione. La causa era un cattivo processo di verniciatura (spazzolatura manuale) del conduttore all'interno della presa. A causa di una spazzolatura irregolare, materie estranee come peli di spazzola si sono attaccate al conduttore, e i peli di spazzola si sono staccati sullo schermo, causando lo scarico dello schermo verso la parete interna del serbatoio.

• Nel novembre 2007, durante un guasto nella sottostazione 3#, l'interruttore a SF₆ del tipo LW12-500 a serbatoio 5013 ha subito diversi fallimenti di apertura e chiusura, portando all'escalation dell'incidente.

• Nel febbraio 2009, durante un test di azionamento di protezione dopo una manutenzione con alimentazione spenta sull'interruttore a SF₆ del tipo LW12-500 a serbatoio 5012, la fase C non è riuscita a chiudersi. L'ispezione ha rivelato che l'albero che collega il gancio di chiusura e il fermaglio nel meccanismo era poco flessibile, impedendo al gancio e al fermaglio di rilasciarsi e causando il fallimento della chiusura della fase.

• Nel giugno 2009, durante la trasmissione di energia dopo una revisione importante, si è verificato un fulmine interno nella fase A dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12-500 a serbatoio 5021. Il guasto è stato attribuito a spigoli vivi nell'assemblaggio dello schermo e a un interno del serbatoio non pulito.

• Nel marzo 2012, dopo l'apertura, la fase A dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12-500 a serbatoio 5053 ha prima sperimentato un cortocircuito tra interruzioni, che poi si è sviluppato in un guasto di terra. L'ispezione ha rivelato che la degradazione delle placche del condensatore parallelo tra le interruzioni ha causato la rottura del condensatore dopo il cortocircuito, innescando uno scarico tra lo schermo e il serbatoio.

• Nel gennaio 2013, dopo l'apertura, la fase B dell'interruttore a SF₆ del tipo LW12-500 a serbatoio 5043 ha nuovamente sperimentato un cortocircuito tra interruzioni, seguito da un guasto di terra; l'arco di 12 secondi tra le interruzioni della fase A è stato cancellato dalla protezione differenziale della barra prima di svilupparsi in un guasto di terra. Il guasto è stato causato anch'esso dalla degradazione delle placche del condensatore parallelo tra le interruzioni, con la rottura e la rottura del condensatore che ha innescato lo scarico tra lo schermo e il serbatoio.

Difetti principali

• Le unità prodotte inizialmente avevano una cattiva applicazione di vernice isolante sul conduttore all'interno della presa (processo di spazzolatura manuale), lasciando nascosti pericoli di scariche interne dovuti a peli di spazzola attaccati, stratificazioni e scrostamenti della vernice.

• La superficie interna del serbatoio aveva una cattiva lavorazione della vernice isolante, soggetta a stratificazioni e scrostamenti, causando rischi di scariche interne; lo schermo di gradazione all'interno del serbatoio aveva una lavorazione e assemblaggio poveri, con spigoli vivi e protuberanze.

• Il rivestimento d'argento sulla superficie interna del cilindro di pressione della camera di spegnimento dell'arco era soggetto a stratificazioni e scrostamenti.

• Una cattiva allineazione dei contatti mobili e fissi o molle di contatto di bassa qualità causavano frammentazione e distacco delle dita di contatto dell'arco e dei getti.

• La degradazione delle placche del condensatore parallelo tra le interruzioni comportava rischi di rottura dell'isolamento.

• Un design non ragionevole dei sistemi di riscaldamento e sigillatura del meccanismo ha causato allarmi di pressione dell'olio ultralimitata in diversi interruttori durante i passaggi stagionali.

• Frequenti guasti del meccanismo idraulico, in particolare tassi elevati di rottura di tenute e accumulatori di pressione, riducevano l'affidabilità del meccanismo:

• Molti casi di "ricollegamento immediato dopo l'apertura" o "trippage continua" a causa di una cattiva lavorazione della valvola primaria del meccanismo idraulico;

• Degradazione grave dell'olio idraulico, causando frequenti pressurizzazioni e perdite di olio;

• Forza insufficiente e tendenza a fratturarsi/deformarsi di alcune parti metalliche (ad esempio, ganci) nel meccanismo di manovra a causa di una qualità di materiale o lavorazione povera;

• Problemi di qualità con gli accumulatori di pressione, causando una diminuzione della pressione pre-caricata in diverse unità che non soddisfacevano i requisiti operativi dopo un lungo periodo di funzionamento.

Misure di retrofit

Le misure di manutenzione implementate per gli interruttori LW12-500 includono:

• Sostituzione del conduttore all'interno della presa con un nuovo tipo dotato di tecnologia avanzata di rivestimento isolante.

• Ispezione e manutenzione approfondite del serbatoio: concentrandosi sul controllo del strato di vernice interno, sull'assemblaggio del resistore di chiusura, sul rivestimento d'argento del cilindro di pressione (sostituito se stratificato/scrostato) e sull'allineamento dei contatti mobili/fissi.

• Ispezione e manutenzione del meccanismo di manovra: compresi i sistemi valvolari, gli accumulatori di pressione, i cilindri di lavoro, le pompe idrauliche e la sostituzione completa dell'olio idraulico.

• Sostituzione delle placche del condensatore parallelo tra le interruzioni con componenti a processo migliorato forniti dalla Murata Corporation of Japan.

Misure di miglioramento suggerite

• Per garantire la sicurezza e la stabilità della rete elettrica, la manutenzione tempestiva degli interruttori del tipo LW12 è cruciale. Tuttavia, le sfide nella fornitura di pezzi di ricambio e nei servizi tecnici, aggravate dal prolungato abbandono della produzione e dalla scarsa disponibilità di pezzi di ricambio, hanno reso difficile la manutenzione, con costi di revisione unitaria elevati che si avvicinano a quelli di acquisto di nuovi interruttori. Considerando la sicurezza, l'economia e l'avanzamento tecnologico, si consiglia la sostituzione totale degli interruttori a SF₆ del tipo LW12-500 a serbatoio.

• Prima del ritiro, rafforzare il monitoraggio e la manutenzione delle condizioni operative degli interruttori del tipo LW12. Utilizzare tecnologie avanzate come la rilevazione di scariche parziali ultrasoniche e l'analisi cromatografica del gas SF₆ per valutare regolarmente lo stato dell'isolamento interno sotto tensione operativa, accorciare i cicli di rilevazione e tracciare tempestivamente le tendenze di degradazione dell'isolamento. Ciò permette di adottare misure mirate per prevenire guasti improvvisi dell'isolamento interno durante l'operazione.