Analiza i przetwarzanie wad obwodników typu LW12-500 Dead tank

Wstęp

Przełącznik obwodowy LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ to krajowy wysokonapięciowy przełącznik obwodowy. W miarę jak czas działania ciągle się wydłuża, częste awarie korpusu i mechanizmu napędowego miały znaczący wpływ na bezpieczne i stabilne działanie sieci energetycznej, wpływały na niezawodność dostaw energii oraz powodowały rosnące rocznie koszty konserwacji przełącznika. Skierowane są one na powszechne wady i usterki przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆, proponując odpowiednie środki zapobiegawcze i kontrolne, aby całkowicie wyeliminować ukryte zagrożenia urządzenia i poprawić poziom działania sieci.

Omówienie urządzenia

Przełącznik obwodowy LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ używa gazu SF₆ jako izolatora i środka gaszącego łuki elektryczne. Mechanizm napędowy opiera się na czystym ciśnieniu hydraulicznym, a główne komponenty mechanizmu hydraulicznego są importowane od firmy Hitachi. Przełącznik ma konstrukcję dwuprzestankową, z kondensatorami równoległymi zamontowanymi na obu końcach głównego przestanku. Kondensatory równoległe są dostarczane przez japońską firmę Murata.

Warunki eksploatacji urządzenia

W systemie Państwowego Korporacyjnego Siecią Energetyczną nadal znajduje się wiele przełączników obwodowych LW12-500 typu zbiornikowego SF₆. Do końca 2014 roku w Jibei Company było 33 takich przełączników, z czego 14 wyposażonych w rezystory zamykające, a czas pracy wynosił ≥10 lat.

Sytuacje awaryjne urządzenia

• We wrześniu 2002 roku w fazie B przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ wystąpiła jednofazowa awaria do ziemskiej. Faza B przełączników 5031 i 5032 w pewnej podstacji zatrzymała się. Faza B przełącznika 5032 ponownie zamknęła się pomyślnie, podczas gdy faza B przełącznika 5031 nie udało się zamknąć. Po inspekcji stwierdzono, że z powodu luzowania śruby regulującej w przełączniku ciśnieniowym, wartość ciśnienia blokady zamknięcia się zmieniła, co spowodowało, że przełącznik nie mógł się ponownie zamknąć.

• Od kwietnia do czerwca 2004 roku, podczas normalnej konserwacji sprzętu i testów wstępnych, przełączniki obwodowe LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5053, 5043 i 5012 w pewnej podstacji pokazały zjawisko odmowy otwarcia podczas działania. Inspekcja wykazała, że usterka była spowodowana degradacją oleju hydraulicznego w mechanizmie napędowym, co doprowadziło do złego ruchu korpusu zaworu.

• W czerwcu 2004 roku podczas działania, faza C przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5052 w pewnej podstacji miała awarię wewnętrznej rozładowania w zbiorniku z powodu odpadnięcia warstwy srebrnej w cylindrze ciśnieniowym w komorze gaszenia łuku.

• W czerwcu 2005 roku, gdy pewna podstacja przeprowadzała normalną operację otwarcia przy zasilaniu, osiowa szpilka zaczepu otwierającego poniżej elektromagnesu otwierającego fazy B mechanizmu napędowego przełącznika 5043 pękła, powodując, że faza B przełącznika nie rozdzieliła się. Jednocześnie uszkodzona została seria oporników w obwodzie otwierającym. Po inspekcji, po wymianie uszkodzonego zaczepu, cewki otwierającej i serii oporników, urządzenie zostało ponownie uruchomione.

• W czerwcu 2005 roku, gdy druga szyna w pewnej podstacji była zasilana, faza C przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5053 natychmiast otworzyła się po zamknięciu. Inspekcja wykazała, że deformacja tłoka uderzeniowego spowodowała, że zawór pierwszego stopnia nie mógł wrócić do stanu początkowego, a przełącznik otwierał się ciągle. Po wymianie tłoka uderzeniowego wszystko wróciło do normy.

• W maju 2006 roku, z powodu ciągłych awarii przekładniowej pewnej linii, spalona została cewka zamykająca fazy B przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5012. Inspekcja wykazała, że usterka była spowodowana zakleszczeniem zaczepu zamykającego w fazie B, co powodowało długotrwałe naładowanie cewki zamykającej i jej spalenie.

• W lipcu 2007 roku w fazie B przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5031 w pewnej podstacji podczas działania wystąpiła wewnętrzna awaria rozładowania w zbiorniku. Przyczyną była słaba technologia malowania (malowanie ręczne) pręta przewodzącego w izolatorze. Z powodu nierównomiernego malowania, rzeczy takie jak włoski pędzla przylegały do pręta przewodzącego, a włoski pędzla odpadały na tarczę, powodując rozładowanie tarczy do ściany wewnętrznego zbiornika.

• W listopadzie 2007 roku, podczas awarii w Podstacji 3#, przełącznik obwodowy LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5013 doświadczył wielu awarii otwierania i zamykania, co doprowadziło do eskalacji wypadku.

• W lutym 2009 roku, podczas próby ochrony po konserwacji z wyłączeniem zasilania przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5012, faza C nie udało się zamknąć. Inspekcja wykazała, że wał łączący zaczep zamykający i klamrę w mechanizmie był niewiązany, co uniemożliwiło zwolnienie zaczepu i klamry, powodując, że faza nie zamknęła się.

• W czerwcu 2009 roku, podczas przesyłu energii po dużej konserwacji, w fazie A przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5021 wystąpił wewnętrzny przewód. Usterka była spowodowana ostrymi krawędziami w zestawie tarczy i nieczystością wnętrza zbiornika.

• W marcu 2012 roku, po otwarciu, faza A przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5053 najpierw doświadczyła awarii przerywacza, która następnie przekształciła się w awarię do ziemskiej. Inspekcja wykazała, że degradacja płyt kondensatorów równoległych między przerywaczami spowodowała, że kondensator pękł po przegrzaniu, co spowodowało rozładowanie między tarczą a zbiornikiem.

• W styczniu 2013 roku, po otwarciu, faza B przełącznika obwodowego LW12-500 typu zbiornikowego SF₆ 5043 ponownie doświadczyła awarii przerywacza, która następnie przekształciła się w awarię do ziemskiej; 12-sekundowy łuk między przerywaczami w fazie A został usunięty przez ochronę różnicową przed przekształceniem się w awarię do ziemskiej. Usterka była również spowodowana degradacją płyt kondensatorów równoległych między przerywaczami, z przegrzaniem i pęknięciem kondensatora, co spowodowało rozładowanie między tarczą a zbiornikiem.

Główne wady

• W starszych modelach produkcji zastosowano słabą technologię malowania izolacyjnego pręta przewodzącego w izolatorze (proces malowania ręcznego), pozostawiając ukryte zagrożenia wewnętrznej izolacji rozładowania z powodu przylegania włosów pędzla, odwarstwiania i odpadania farby.

• Wewnętrzna powierzchnia zbiornika miała słabą technologię malowania izolacyjnego, podatną na odwarstwianie i odpadanie, co powoduje ryzyko wewnętrznej izolacji rozładowania; tarcza graduacyjna w zbiorniku miała słabą obróbkę i montaż, z ostrymi krawędziami i wystającymi elementami.

• Warstwa srebrna na wewnętrznej powierzchni cylindra ciśnieniowego komory gaszenia łuku była podatna na odwarstwianie i odpadanie.

• Słabe wyrównanie kontaktów ruchomych i nieruchomych lub niska jakość sprężyn kontaktowych powodowała fragmentację i odpadanie palców kontaktowych łuku i dysz.

• Degradacja płyt kondensatorów równoległych między przerywaczami stwarzała ryzyko przegrzania izolacji.

• Nierozsądny projekt systemów ogrzewania i szczelności mechanizmu powodował alarmy nadmiernego ciśnienia oleju w wielu przełącznikach podczas przejść sezonowych.

• Częste awarie mechanizmu hydraulicznego, szczególnie wysokie stopy uszkodzeń uszczelnień i akumulatorów ciśnienia, obniżały niezawodność mechanizmu:

• Wiele przypadków „natychmiastowego ponownego zamknięcia po otwarciu” lub „ciąglego otwierania” z powodu słabej obróbki głównego zaworu mechanizmu hydraulicznego;

• Silna degradacja oleju hydraulicznego, prowadząca do częstych napełnień i przecieków oleju;

• Niewystarczająca wytrzymałość i skłonność do pękania/deformacji niektórych części metalowych (np. zaczepów) w mechanizmie napędowym ze względu na słabą jakość materiału lub obróbki;

• Problemy jakościowe z akumulatorami ciśnienia, powodujące spadek wstępnie naładowanego ciśnienia w wielu jednostkach, które po długim okresie użytkowania nie spełniały wymagań eksploatacyjnych.

Środki modernizacyjne

Zastosowane środki konserwacyjne dla przełączników obwodowych LW12-500 obejmują:

• Zamiana pręta przewodzącego w izolatorze na nowy typ z zaawansowaną technologią pokrycia izolacyjnego.

• Kompleksowa wewnętrzna inspekcja i konserwacja zbiornika: skupienie się na sprawdzeniu warstwy malarskiej, zestawu rezystora zamykającego, warstwy srebrnej cylindra ciśnieniowego (zamiana, jeśli odwarstwiona/odpadła) i dostosowanie wyrównania kontaktów ruchomych i nieruchomych.

• Inspekcja i konserwacja mechanizmu napędowego: w tym systemy zaworowe, akumulatory ciśnienia, cylindry robocze, pompy hydrauliczne i kompleksowa wymiana oleju hydraulicznego.

• Zamiana płyt kondensatorów równoległych przerywacza na komponenty z poprawioną technologią dostarczane przez japońską firmę Murata.

Sugerowane środki doskonalenia

• Aby zapewnić bezpieczeństwo i stabilność sieci energetycznej, regularna konserwacja przełączników obwodowych typu LW12 jest kluczowa. Jednak trudności z dostawą części zamiennych i usługami technicznymi, dodatkowo utrudnione przez długoterminowe wycofanie z produkcji przełączników i niską dostępność części zamiennych, sprawiają, że konserwacja jest trudna, a koszty remontu pojedynczej jednostki zbliżają się do kosztów zakupu nowych przełączników. Biorąc pod uwagę bezpieczeństwo, ekonomię i postęp technologiczny, zaleca się kompleksową wymianę przełączników obwodowych LW12-500 typu zbiornikowego SF₆.

• Przed wycofaniem ze służby, należy wzmocnić monitorowanie stanu eksploatacyjnego i konserwację przełączników obwodowych typu LW12. Używanie zaawansowanych technologii, takich jak detekcja ultradźwiękowych rozładowań częściowych i analiza chromatograficzna gazu SF₆, umożliwia regularne ocenianie stanu wewnętrznej izolacji pod napięciem roboczym, skracanie cykli badawczych i bieżące śledzenie trendów degradacji izolacji. Pozwala to na podejmowanie celowych środków zapobiegających nagłym awariom wewnętrznej izolacji podczas działania.