Phân tích và Xử lý Sự cố Máy cắt Circuit LW12-500 Dead tank
Giới thiệu
Cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 là một thiết bị đóng cắt điện áp cao trong nước. Khi thời gian hoạt động tăng liên tục, các sự cố thường xuyên xảy ra ở thân chính và cơ cấu điều khiển đã có ảnh hưởng đáng kể đến việc vận hành an toàn và ổn định của hệ thống điện, ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện và làm tăng chi phí bảo trì cầu chì hàng năm. Nhằm giải quyết các khuyết tật và sự cố phổ biến của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500, bài viết này đưa ra các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát tương ứng, nhằm loại bỏ hoàn toàn các nguy cơ tiềm ẩn của thiết bị và nâng cao mức độ vận hành của hệ thống điện.
Tổng quan về Thiết bị
Cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 sử dụng khí SF₆ làm chất cách điện và dập hồ quang. Cơ cấu điều khiển sử dụng áp suất thủy lực thuần túy, và các thành phần chính của cơ cấu thủy lực được nhập khẩu từ Hitachi. Cầu chì có cấu trúc hai điểm cắt, với tụ song song được lắp đặt ở cả hai đầu của điểm cắt chính. Tụ song song do Công ty Murata của Nhật Bản cung cấp.
Điều kiện Dịch vụ Thiết bị
Hiện vẫn còn nhiều cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 đang hoạt động trong hệ thống Tổng công ty Điện lực Quốc gia. Đến cuối năm 2014, có 33 cầu chì như vậy đang hoạt động tại Công ty Jibei, trong đó 14 cầu chì được trang bị điện trở đóng, và thời gian hoạt động ≥10 năm.
Tình huống Sự cố Thiết bị
Tháng 9 năm 2002, một sự cố nối đất đơn pha xảy ra ở pha B của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500. Pha B của cầu chì 5031 và 5032 tại một trạm biến áp nào đó bị nhảy. Pha B của cầu chì 5032 đóng lại thành công, trong khi pha B của cầu chì 5031 không thể đóng lại. Qua kiểm tra, phát hiện do đai ốc điều chỉnh của công tắc áp suất bị lỏng, giá trị áp suất khóa đóng thay đổi, dẫn đến cầu chì không thể đóng lại.
Từ tháng 4 đến tháng 6 năm 2004, trong quá trình bảo dưỡng và kiểm tra trước bình thường, các cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 5053, 5043 và 5012 tại một trạm biến áp nào đó xuất hiện hiện tượng từ chối mở. Kiểm tra cho thấy sự cố do dầu thủy lực trong cơ cấu điều khiển bị hỏng, dẫn đến chuyển động kém của thân van.
Tháng 6 năm 2004, trong quá trình hoạt động, pha C của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 5052 tại một trạm biến áp nào đó gặp sự cố phóng điện nội bộ trong thùng do lớp mạ bạc bên trong buồng dập hồ quang bong tróc.
Tháng 6 năm 2005, khi một trạm biến áp nào đó thực hiện thao tác mở nguồn bình thường trên cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 5043, trục chốt của móc mở dưới nam châm mở pha B bị gãy, khiến pha B của cầu chì không tách ra. Đồng thời, điện trở nối tiếp trong mạch mở bị hỏng và hàn rời. Sau khi kiểm tra, sau khi thay thế móc hỏng, cuộn dây mở và điện trở nối tiếp, thiết bị được đưa trở lại hoạt động.
Tháng 6 năm 2005, khi busbar 2# của một trạm biến áp nào đó được cấp điện, pha C của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 5053 lập tức nhảy sau khi đóng. Kiểm tra cho thấy do thanh đánh bị biến dạng, van mở cấp 1 không thể trở lại vị trí, và cầu chì nhảy liên tục. Nó trở lại bình thường sau khi thay thế thanh đánh.
Tháng 5 năm 2006, do sự cố nhảy liên tục của một đường dây nào đó, cuộn dây đóng pha B của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 5012 bị cháy. Kiểm tra cho thấy sự cố do móc đóng pha B bị kẹt, khiến cuộn dây đóng phải sạc lâu và gây cháy.
Tháng 7 năm 2007, một sự cố phóng điện nội bộ xảy ra trong thùng pha B của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12 - 500 5031 tại một trạm biến áp nào đó trong quá trình hoạt động. Nguyên nhân là do quy trình sơn cách điện (sơn bằng tay) của thanh dẫn điện bên trong vỏ sứ kém. Do sơn không đều, các vật lạ như lông chổi dính vào thanh dẫn điện, và lông chổi rơi xuống tấm chắn, gây ra phóng điện từ tấm chắn đến thành trong của thùng.
Tháng 11 năm 2007, trong quá trình sự cố tại Trạm biến áp 3#, cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12-500 5013 gặp nhiều sự cố mở và đóng, dẫn đến sự cố nghiêm trọng hơn.
Tháng 2 năm 2009, trong quá trình kiểm tra bảo vệ sau khi bảo dưỡng cúp điện trên cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12-500 5012, pha C không thể đóng. Kiểm tra cho thấy trục nối giữa móc đóng và khóa trong cơ cấu không linh hoạt, khiến móc và khóa không thể thả ra, gây ra sự cố không đóng được pha.
Tháng 6 năm 2009, hiện tượng phóng điện nội bộ xảy ra ở pha A của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12-500 5021 sau khi truyền tải điện sau bảo dưỡng lớn. Sự cố được quy kết do các góc sắc nét trong bộ phận che chắn và nội thất thùng không sạch.
Tháng 3 năm 2012, sau khi mở, pha A của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12-500 5053 đầu tiên gặp sự cố phá vỡ gián đoạn, sau đó phát triển thành sự cố nối đất. Kiểm tra cho thấy do sự suy giảm của các tấm tụ song song giữa các gián đoạn, dẫn đến tụ nổ sau khi phá vỡ, gây ra phóng điện giữa tấm chắn và thùng.
Tháng 1 năm 2013, sau khi mở, pha B của cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12-500 5043 lại gặp sự cố phá vỡ gián đoạn, sau đó phát triển thành sự cố nối đất; cung điện 12 giây giữa các gián đoạn pha A được xóa bởi bảo vệ busbar trước khi phát triển thành sự cố nối đất. Sự cố cũng được gây ra do sự suy giảm của các tấm tụ song song giữa các gián đoạn, với tụ nổ và nổ gây ra phóng điện từ tấm chắn đến thùng.
Khuyết tật Chính
Các đơn vị sản xuất sớm có lớp sơn cách điện kém trên thanh dẫn điện bên trong vỏ sứ (quy trình sơn bằng tay), để lại nguy cơ phóng điện nội bộ do lông chổi dính, bong tróc và bong tróc sơn.
Bề mặt nội thất của thùng có lớp sơn cách điện kém, dễ bong tróc và bong tróc, gây nguy cơ phóng điện nội bộ; bộ phận che chắn bên trong thùng có kỹ thuật gia công và lắp ráp kém, với các góc sắc nét và gồ ghề.
Lớp mạ bạc trên bề mặt bên trong của xy-lanh áp suất trong buồng dập hồ quang dễ bị bong tróc và bong tróc.
Điều chỉnh không chính xác giữa các tiếp điểm di chuyển và tĩnh hoặc lò xo tiếp điểm chất lượng thấp gây ra sự vỡ và rớt của các ngón tiếp xúc hồ quang và vòi phun.
Sự suy giảm của các tấm tụ song song giữa các gián đoạn gây nguy cơ phá vỡ cách điện.
Thiết kế không hợp lý của hệ thống sưởi ấm và niêm phong cơ cấu gây ra cảnh báo áp suất dầu siêu cao trên nhiều cầu chì trong quá trình chuyển mùa.
Sự cố cơ cấu thủy lực thường xuyên, đặc biệt là tỷ lệ hỏng hóc cao của gioăng và bộ lưu trữ áp suất, giảm độ tin cậy của cơ cấu:
Nhiều lần xảy ra "đóng lại ngay sau khi mở" hoặc "nhảy liên tục" do kỹ thuật gia công van chính của cơ cấu thủy lực kém;
Dầu thủy lực bị suy thoái nghiêm trọng, dẫn đến nén áp suất và rò rỉ dầu thường xuyên;
Một số bộ phận kim loại (ví dụ: móc) trong cơ cấu điều khiển có cường độ không đủ và dễ bị gãy/vẹo do chất lượng vật liệu hoặc kỹ thuật gia công kém;
Vấn đề chất lượng của bộ lưu trữ áp suất, gây ra sự giảm áp suất sạc trước trên nhiều đơn vị không đáp ứng yêu cầu hoạt động sau thời gian hoạt động dài.
Các Biện pháp Cải tạo
Các biện pháp bảo dưỡng được thực hiện cho cầu chì LW12-500 bao gồm:
Thay thế thanh dẫn điện bên trong vỏ sứ bằng loại mới có công nghệ phủ cách điện tiên tiến.
Kiểm tra và bảo dưỡng nội bộ thùng: tập trung vào việc kiểm tra lớp sơn nội bộ, bộ phận điện trở đóng, lớp mạ bạc của xy-lanh áp suất (thay thế nếu bị bong tróc/bong tróc), và điều chỉnh căn chỉnh các tiếp điểm di chuyển/tĩnh.
Kiểm tra và bảo dưỡng cơ cấu điều khiển: bao gồm hệ thống van, bộ lưu trữ áp suất, xy-lanh làm việc, bơm thủy lực, và thay thế hoàn toàn dầu thủy lực.
Thay thế các tấm tụ song song của gián đoạn bằng các thành phần cải tiến do Công ty Murata của Nhật Bản cung cấp.
Các Biện pháp Cải thiện Đề xuất
Để đảm bảo an toàn và ổn định của hệ thống điện, bảo dưỡng kịp thời các cầu chì loại LW12 là rất quan trọng. Tuy nhiên, khó khăn trong cung cấp phụ tùng và dịch vụ kỹ thuật, cộng thêm việc cầu chì đã ngừng sản xuất lâu và thiếu phụ tùng, đã làm cho việc bảo dưỡng trở nên khó khăn, với chi phí đại tu đơn vị cao gần bằng chi phí mua cầu chì mới. Xem xét về an toàn, kinh tế và tiến bộ công nghệ, việc thay thế tổng thể các cầu chì đóng cắt SF₆ loại thùng LW12-500 được khuyến nghị.
Trước khi nghỉ hưu, cần tăng cường giám sát và bảo dưỡng tình trạng hoạt động của các cầu chì loại LW12. Sử dụng các công nghệ tiên tiến như phát hiện phóng điện cục bộ bằng sóng siêu âm và phân tích khí SF₆ bằng phương pháp sắc ký để đánh giá định kỳ tình trạng cách điện nội bộ dưới điện áp hoạt động, rút ngắn chu kỳ kiểm tra, và theo dõi kịp thời xu hướng suy thoái cách điện. Điều này giúp đưa ra các biện pháp cụ thể để ngăn chặn sự cố cách điện nội bộ đột ngột trong quá trình hoạt động.
