Defectanalyse en verwerking van LW12-500 Dead tank Schakelautomaten

Inleiding

De LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar is een inheemse hoogspanningsschakelaar. Naarmate de bedrijfstijd continu toeneemt, hebben frequente storingen van het hoofdlichaam en de bedieningsmechanismen een aanzienlijke invloed op de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet, wat de betrouwbaarheid van de energievoorziening beïnvloedt en leidt tot een jaarlijks stijgende onderhoudskosten voor de schakelaar. Gericht op de veelvoorkomende gebreken en storingen van de LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar, stelt dit document overeenkomstige preventieve en bestrijdingsmaatregelen voor, teneinde de verborgen gevaren van de apparatuur volledig te elimineren en het werkniveau van het elektriciteitsnet te verbeteren.

Apparatuuroverzicht

De LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar gebruikt SF₆ gas als isolatie- en boogdoofmedium. Het bedieningsmechanisme maakt gebruik van zuivere hydraulische druk, en de belangrijkste componenten van het hydraulische mechanisme zijn geïmporteerd van Hitachi. De schakelaar heeft een dubbele doorsnedeconstructie, met parallelle condensatoren aan beide einden van de hoofddoorsnede. De parallelle condensatoren worden geleverd door Murata Company van Japan.

Dienstvoorwaarden van de apparatuur

Er zijn nog steeds veel LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaars in dienst binnen het systeem van de State Grid Corporation. Tegen het einde van 2014 waren er 33 dergelijke schakelaars in bedrijf bij Jibei Company, waarvan 14 voorzien waren van sluitweerstanden, en de bedrijfstijd was ≥10 jaar.

Apparaatstoringen

• In september 2002 trad een enkelefasestoring op in fase B van een LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar. Fase B van schakelaars 5031 en 5032 in een bepaalde substation sprong uit. Fase B van schakelaar 5032 sloot succesvol weer aan, terwijl fase B van schakelaar 5031 niet kon heraanlopen. Door inspectie werd ontdekt dat door het losser worden van de regelmoer van de drukschakelaar de waarde van de sluitblokkade-druk veranderde, waardoor de schakelaar niet kon heraanlopen.

• Van april tot juni 2004, tijdens normaal onderhoud en voorafgaande testen, wezen de LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaars 5053, 5043 en 5012 in een bepaalde substation het verschijnsel van weigeren open te gaan tijdens de bedrijfsvoering. De inspectie toonde aan dat de storing veroorzaakt werd door de verslechtering van het hydraulische olie in het bedieningsmechanisme, wat leidde tot slechte beweging van het kleplichaam.

• In juni 2004, tijdens de bedrijfsvoering, had fase C van de LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar 5052 in een bepaalde substation een interne ontlading in de tank, veroorzaakt door het afbladderen van de zilverlaag van de drukcilinder in de boogdoofkamer.

• In juni 2005, toen een bepaalde substation de normale stroomonderbreking voerde uit op de LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar 5043, brak de draaispilpen van de openingsveer onder de openings-elektromagneet van het bedieningsmechanisme van fase B, waardoor fase B van de schakelaar niet kon scheiden. Tegelijkertijd raakte de serie-weerstand in het openingscircuit beschadigd en losgemaakt. Na inspectie, na vervanging van de beschadigde veer, openingsspul en openingsserie-weerstand, werd de apparatuur opnieuw in bedrijf gesteld.

• In juni 2005, toen de 2# busbar van een bepaalde substation werd ingeschakeld, sprong fase C van de LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar 5053 direct na sluiten uit. Inspectie toonde aan dat de vervorming van de hamerstok ervoor zorgde dat de eerste-stap openingsklep niet terug kon springen, en de schakelaar bleef doorgaan met uitspringen. Het keerde terug naar normaal na vervanging van de hamerstok.

• In mei 2006, wegens continue uitsprongsstoringen van een bepaalde lijn, brandde de sluitingsbobijn van fase B van de LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar 5012 uit. De inspectie toonde aan dat de storing werd veroorzaakt door het vastlopen van de sluitingsveer in fase B, waardoor de sluitingsbobijn langdurig geladen bleef en uiteindelijk brandde.

• In juli 2007, trad een interne ontlading in de tank van fase B van de LW12 - 500 tanktype SF₆ schakelaar 5031 in een bepaalde substation op tijdens de bedrijfsvoering. De oorzaak was een slechte schilderwerk (handmatig borstelen) van de geleider in de bushing. Vanwege onevenredig borstelen, bleven vreemde objecten zoals borstelharen aan de geleider plakken, en de borstelharen vielen op het schild, wat leidde tot ontlading van het schild naar de binnenwand van de tank.

• In november 2007, tijdens een storing in Substation 3#, beleefde de LW12-500 tanktype SF₆ schakelaar 5013 meerdere openings- en sluitingsfouten, wat leidde tot een escalatie van het incident.

• In februari 2009, tijdens een beschermingsactuatietest na een stroomonderbreking-onderhoud aan de LW12-500 tanktype SF₆ schakelaar 5012, slaagde fase C er niet in om te sluiten. Inspectie toonde aan dat de as die de sluitingsveer en de gesp in het mechanisme verbindt, niet soepel was, waardoor de veer en de gesp niet konden loslaten, wat leidde tot het falen van fase C om te sluiten.

• In juni 2009, trad een interne flitsover op in fase A van de LW12-500 tanktype SF₆ schakelaar 5021 tijdens het energieverlenen na een grote revisie. De storing werd toegeschreven aan scherpe hoeken in de schildassemblage en een onreine binnenkant van de tank.

• In maart 2012, na het openen, ondervond fase A van de LW12-500 tanktype SF₆ schakelaar 5053 eerst een interruptorbreekdown, wat zich ontwikkelde tot een grondfout. Inspectie toonde aan dat de degeneratie van de parallelle condensatorplaten tussen de interruptors de condensator deed barsten na de breekdown, wat leidde tot ontlading tussen het schild en de tank.

• In januari 2013, na het openen, ondervond fase B van de LW12-500 tanktype SF₆ schakelaar 5043 opnieuw een interruptorbreekdown, gevolgd door een grondfout; de 12-seconde boog tussen de interruptors in fase A werd door de busdifferentiële bescherming geruimd voordat deze zich ontwikkelde tot een grondfout. De storing werd eveneens veroorzaakt door de degeneratie van de parallelle condensatorplaten tussen de interruptors, met condensatorbreekdown en barsting die ontlading tussen het schild en de tank activeerde.

Belangrijke gebreken

• Vroege productieseries hadden een slechte isolatieverflaag op de geleider in de bushing (handmatig borstelen), wat verborgen gevaren van interne isolatieontlading achterliet vanwege plakkende borstelharen, delaminatie en bladderen van de verf.

• De interne oppervlakte van de tank had een slechte isolatieverfbehandeling, geneigd tot delaminatie en bladderen, wat risico's van interne isolatieontlading veroorzaakte; de gradatie-schild in de tank had een slechte bewerkings- en montagekwaliteit, met scherpe hoeken en uitsteeksels.

• De zilverlaag op de binnenoppervlakte van de drukcilinder in de boogdoofkamer was geneigd tot delaminatie en bladderen.

• Slechte uitlijning van bewegende en stationaire contacten of lage-kwaliteit contactveren veroorzaakte fragmentatie en afkalving van boogcontactvingers en mondstukken.

• Degeneratie van parallelle condensatorplaten tussen interruptors vormde risico's van isolatiebreekdown.

• Onredelijke ontwerp van verwarming en verzegelingssystemen van het mechanisme veroorzaakte superhoog olie-drukalarms bij meerdere schakelaars tijdens seizoenswisselingen.

• Frequente hydraulische mechanismestoringen, met name hoge defectpercentages van zegels en drukaccumulators, verminderden de betrouwbaarheid van het mechanisme:

• Meerdere gebeurtenissen van "onmiddellijk heraanlopen na openen" of "continue uitsprongen" vanwege slechte bewerking van de primaire klep van het hydraulische mechanisme;

• Zeer ernstige degeneratie van hydraulische olie, wat leidde tot frequente pressurisatie en olielekken;

• Onvoldoende sterkte en geneigd tot breken/deformatie van sommige metalen onderdelen (bijv., vangers) in het bedieningsmechanisme vanwege slechte materiaalkwaliteit of bewerking;

• Kwaliteitsproblemen met drukaccumulators, wat leidde tot drukdalingen in meerdere units die de operatiële eisen niet meer konden voldoen na lange bedrijfsduur.

Retrofittingsmaatregelen

De uitgevoerde onderhoudsmaatregelen voor LW12-500 schakelaars omvatten:

• Vervanging van de geleider in de bushing door een nieuw type met geavanceerde isolatiecoatingtechnologie.

• Grondige interne inspectie en onderhoud van de tank: met focus op het controleren van de interne verflaag, sluitingsweerstandsassemblage, zilverlaag van de drukcilinder (vervangen indien delamineerd/gebladderd), en uitlijningsaanpassing van bewegende/stationaire contacten.

• Inspectie en onderhoud van het bedieningsmechanisme: inclusief klepsystemen, drukaccumulators, werk-cilinders, hydraulische pompen, en complete vervanging van hydraulische olie.

• Vervanging van interruptorparallelle condensatorplaten door componenten met verbeterde processen geleverd door Japan's Murata Corporation.

Voorgestelde verbeteringsmaatregelen

• Om de veiligheid en stabiliteit van het elektriciteitsnet te waarborgen, is tijdig onderhoud van LW12-type schakelaars cruciaal. Echter, uitdagingen in de levering van reserveonderdelen en technische diensten, gecombineerd met de lange-termijn discontinuïteit van de schakelaar en de beperkte beschikbaarheid van reserveonderdelen, hebben het onderhoud moeilijk gemaakt, met hoge kosten voor individuele revisies die naderen aan de kosten van het aanschaffen van nieuwe schakelaars. Met inachtneming van veiligheid, economie en technologische vooruitgang wordt algemene vervanging van LW12-500 tanktype SF₆ schakelaars aanbevolen.

• Vóór pensioen, versterk de monitoring en onderhoud van de LW12-type schakelaars. Gebruik geavanceerde technologieën zoals ultrageluids partiële ontladingdetectie en SF₆ gaschromatografische analyse om regelmatig de interne isolatieconditie onder werkingsspanning te evalueren, verkort de detectiecyclus, en volg op tijd de trends van isolatiedegeneratie. Dit stelt gerichte maatregelen in staat om plotselinge interne isolatiefaal gedurende de bedrijfsvoering te voorkomen.