Análise e Processamento de Defeitos em Disjuntores de Tanque Morto LW12-500
Introdução
O disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 é um disjuntor de alta tensão doméstico. À medida que o tempo de operação aumenta continuamente, as falhas frequentes no corpo principal e no mecanismo de operação tiveram um impacto significativo na operação segura e estável da rede elétrica, afetando a confiabilidade do fornecimento de energia e fazendo com que os custos de manutenção do disjuntor aumentem anualmente. Visando os defeitos e falhas comuns do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500, este artigo propõe medidas preventivas e de controle correspondentes, a fim de eliminar completamente os riscos ocultos do equipamento e melhorar o nível de operação da rede elétrica.
Visão Geral do Equipamento
O disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 usa gás SF₆ como meio de isolamento e extinção do arco. O mecanismo de operação adota pressão hidráulica pura, e os principais componentes do mecanismo hidráulico são importados da Hitachi. O disjuntor tem uma estrutura de duplo corte, com capacitores paralelos instalados nas duas extremidades do corte principal. Os capacitores paralelos são fornecidos pela Murata Company do Japão.
Condições de Serviço do Equipamento
Ainda existem muitos disjuntores de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 em serviço no sistema da State Grid Corporation. Até o final de 2014, havia 33 desses disjuntores em operação na Jibei Company, dos quais 14 estavam equipados com resistores de fechamento, e o tempo de operação era ≥10 anos.
Situações de Falha do Equipamento
Em setembro de 2002, ocorreu um defeito de aterramento monofásico na fase B de um disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500. As fases B dos disjuntores 5031 e 5032 em uma subestação específica dispararam. A fase B do disjuntor 5032 recolocou com sucesso, enquanto a fase B do disjuntor 5031 não conseguiu recolocar. Por meio de inspeção, descobriu-se que, devido ao afrouxamento da porca de ajuste do interruptor de pressão, o valor de pressão de bloqueio de fechamento mudou, resultando na falha do disjuntor para recolocar.
De abril a junho de 2004, durante a manutenção e pré-teste normais do equipamento, os disjuntores de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 5053, 5043 e 5012 em uma subestação específica apresentaram o fenômeno de recusa em abrir durante a operação. A inspeção mostrou que a falha foi causada pelo deterioramento do óleo hidráulico no mecanismo de operação, o que levou ao mau funcionamento do corpo da válvula.
Em junho de 2004, durante a operação, a fase C do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 5052 em uma subestação específica teve uma falha de descarga interna no tanque devido à descamação da camada de prateamento do cilindro de pressão dentro da câmara de extinção do arco.
Em junho de 2005, quando uma subestação específica realizou a operação normal de abertura sob desenergização no disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 5043, o pino de eixo rotativo do travamento de abertura abaixo do eletromagneto de abertura do mecanismo de operação da fase B quebrou, fazendo com que a fase B do disjuntor não se separasse. Ao mesmo tempo, a resistência em série no circuito de abertura foi danificada e desoldada. Após a inspeção, após substituir o travamento danificado, bobina de abertura e resistência em série de abertura, o equipamento foi colocado novamente em operação.
Em junho de 2005, quando a barra 2# de uma subestação específica foi energizada, a fase C do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 5053 disparou imediatamente após o fechamento. A inspeção revelou que a deformação do pistão acionador fez com que a válvula de abertura de primeira etapa não retornasse, e o disjuntor disparou continuamente. Voltou ao normal após a substituição do pistão acionador.
Em maio de 2006, devido às falhas contínuas de disparo de uma linha específica, a bobina de fechamento da fase B do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 5012 foi queimada. A inspeção mostrou que a falha foi causada pelo travamento da bobina de fechamento na fase B, o que fez com que a bobina de fechamento permanecesse carregada por um longo período, causando a queima.
Em julho de 2007, ocorreu uma falha de descarga interna no tanque da fase B do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12 - 500 5031 em uma subestação específica durante a operação. A razão foi o processo de pintura inadequado (pincel manual) do condutor interno do terminal. Devido à pintura irregular, partículas estranhas, como cerdas do pincel, aderiram ao condutor, e as cerdas caíram no escudo, causando a descarga do escudo para a parede interna do tanque.
Em novembro de 2007, durante uma falha na Subestação 3#, o disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12-500 5013 sofreu várias falhas de abertura e fechamento, levando à escalada do acidente.
Em fevereiro de 2009, durante um teste de atuação de proteção após uma manutenção de desenergização no disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12-500 5012, a fase C não conseguiu fechar. A inspeção revelou que o eixo conectando o travamento de fechamento e o gancho no mecanismo estava inflexível, impedindo a liberação do travamento e do gancho, causando a falha de fechamento da fase.
Em junho de 2009, ocorreu um flashover interno na fase A do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12-500 5021 durante a transmissão de energia após uma manutenção geral. A falha foi atribuída a arestas vivas na montagem do escudo e interior sujo do tanque.
Em março de 2012, após a abertura, a fase A do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12-500 5053 primeiro experimentou um rompimento do interrupção, que então se desenvolveu em um defeito de aterramento. A inspeção mostrou que a degradação das placas de capacitores paralelos entre os interrupções causou o estouro do capacitor após o rompimento, desencadeando a descarga entre o escudo e o tanque.
Em janeiro de 2013, após a abertura, a fase B do disjuntor de SF₆ do tipo tanque LW12-500 5043 novamente experimentou um rompimento do interrupção, seguido por um defeito de aterramento; o arco de 12 segundos entre os interrupções da fase A foi limpo pela proteção diferencial da barra antes de se desenvolver em um defeito de aterramento. A falha foi causada de forma semelhante pela degradação das placas de capacitores paralelos entre os interrupções, com o rompimento e estouro do capacitor desencadeando a descarga entre o escudo e o tanque.
Principais Defeitos
As unidades produzidas inicialmente tinham uma aplicação de tinta de isolamento ruim no condutor interno do terminal (processo de pincel manual), deixando riscos ocultos de descarga interna devido a cerdas de pincel aderidas, delaminação e descamação da tinta.
A superfície interna do tanque tinha um acabamento de tinta de isolamento ruim, propenso a delaminação e descamação, causando riscos de descarga interna de isolamento; o escudo de gradiente dentro do tanque tinha uma usinagem e montagem inadequadas, com arestas vivas e saliências.
A camada de prateamento na superfície interna do cilindro de pressão da câmara de extinção do arco era propensa a delaminação e descamação.
O alinhamento inadequado dos contatos móveis e fixos ou molas de contato de baixa qualidade causava fragmentação e desprendimento dos dedos de contato do arco e dos bocais.
A degradação das placas de capacitores paralelos entre os interrupções representava riscos de rompimento de isolamento.
O design irracional dos sistemas de aquecimento e vedação do mecanismo causou alarmes de pressão de óleo ultra-alta em vários disjuntores durante as transições de estações.
Falhas frequentes do mecanismo hidráulico, particularmente altas taxas de danos em selos e acumuladores de pressão, reduziram a confiabilidade do mecanismo:
Várias ocorrências de "recolocação imediata após abertura" ou "disparo contínuo" devido à usinagem inadequada da válvula primária do mecanismo hidráulico;
Degradação severa do óleo hidráulico, levando a pressurizações frequentes e vazamentos de óleo;
Força insuficiente e propensão a fratura/deformação de algumas peças metálicas (por exemplo, travamentos) no mecanismo de operação devido à qualidade inadequada do material ou usinagem;
Problemas de qualidade com acumuladores de pressão, causando quedas de pressão pré-carregada em várias unidades que não atendiam aos requisitos operacionais após longo período de operação.
Medidas de Retrofit
As medidas de manutenção implementadas para os disjuntores LW12-500 incluem:
Substituição do condutor interno do terminal por um novo tipo com tecnologia avançada de revestimento de isolamento.
Inspeção e manutenção interna completa do tanque: focando na verificação da camada de tinta interna, montagem do resistor de fechamento, camada de prateamento do cilindro de pressão (substituído se delaminado/descamado) e ajuste de alinhamento dos contatos móveis/fixos.
Inspeção e manutenção do mecanismo de operação: incluindo sistemas de válvulas, acumuladores de pressão, cilindros de trabalho, bombas hidráulicas e substituição completa do óleo hidráulico.
Substituição das placas de capacitores paralelos dos interrupções por componentes com processo aprimorado fornecidos pela Murata Corporation do Japão.
Medidas de Melhoria Sugeridas
Para garantir a segurança e estabilidade da rede elétrica, a manutenção oportuna dos disjuntores do tipo LW12 é crucial. No entanto, desafios no fornecimento de peças de reposição e serviços técnicos, agravados pelo descontinuidade a longo prazo do disjuntor e a baixa disponibilidade de peças de reposição, tornaram a manutenção difícil, com custos de revisão unitários elevados, aproximando-se dos custos de compra de novos disjuntores. Considerando a segurança, economia e avanço tecnológico, recomenda-se a substituição total dos disjuntores de SF₆ do tipo tanque LW12-500.
Antes da aposentadoria, fortaleça o monitoramento e a manutenção das condições operacionais dos disjuntores do tipo LW12. Use tecnologias avançadas, como detecção de descargas parciais ultrassônicas e análise cromatográfica de gás SF₆, para avaliar regularmente o estado do isolamento interno sob tensão de operação, encurte os ciclos de detecção e acompanhe oportunamente as tendências de degradação do isolamento. Isso permite a adoção de medidas direcionadas para prevenir falhas súbitas de isolamento interno durante a operação.
