500kV SF₆-tank-sirkuitskringbreek insulasiestok ontlading fout oorsaak analise en behandeling
As 'n sleutelkomponent van skakelaars is die insulerende trekstok 'n belangrike insulerende en oordraggende deel van Gas-Geïsoleerde Skakelaar (GIS) toerusting. Dit word vereis om hoë betroubaarheid te hê in terme van meganiese en elektriese eienskappe. In die algemeen maal insulerende trekstokke selde, maar as 'n foute optree, kan dit ernstige gevolge hê vir die skakelaar.
Die 550kV-skakelaar in 'n sekere kragstasie het 'n enkelbreek horisontale rangskikking, met die model 550SR - K en 'n hidrawuliese bedryfsmechanisme. Dit het 'n breekvermoë van 63kA, 'n gestelde spanning van 550kV, 'n gestelde stroom van 4000A, 'n gestelde breekstroom van 63kA, 'n gestelde donderimpulsweerstand van 1675kV, 'n gestelde skakelingimpulsweerstand van 1300kV, en 'n gestelde magfrequentieweerstand van 740kV. Die insulerende stok van die skakelaar is gemaak van epoksihars, met 'n dikte van 15mm, 'n wydte van 40mm, en 'n digtheid van 1.1 - 1.25g/cm³.
Foutproses
'n Sekere waterkragsentrale was besig om die kragoorgang van sy No. 4 hooftransformator te herbegin. Die hoofelektriese bedrading van die kragstasie is aangegee in Figuur 1. Die bo-aanlynrekenaar het eers die 5032-skakelaar geopen, en dan die 5031-skakelaar. Die bo-aanlynrekenaar het sgnale soos "TV Open-sirkuit Alarm" en "5031 Skakelaar Beskermingsapparaat Abnormaal" gerapporteer. Op die plek-inspeksie het onthul dat beide die beskermingsapparaat en veiligheidsbeheerapparaat van die 5031-skakelaar TV open-sirkuit-alarm het. Inspeksie van die bo-aanlynrekenaar het ontdek dat vir die spanningsvervormers in die T-groep van die 5032 en 5031-skakelaars, Uab= 0, Uca = 306kV, en Ubc = 305kV. Op die plek-inspeksie het onthul dat beide die 5032 en 5031-skakelaars in die oop posisie was.
Onderhoudspersoneel het die sekondêre winding-spanning van fase C as 55V en van fase A en B as 0V by die terminaldoos van die spanningsvervormer liggaam in die T-groep van die 5032 en 5031-skakelaars gemeet. Dit is aanvanklik bepaal dat daar 'n fout in fase C van die 5031-skakelaar was.
Op die plek Inspeksie Situasie
Na die voorkoms van die fout het die kragstasie onmiddellik na die foutplek op die plek gesoek en 'n analise van die foutoorzaak gedoen. Hulle het ook die provinsiale beplannerskontroleurskantoor gekontak om die 5031-skakelaar na die onderhoudstoestand te verplaas. Nadat die personeel van die skakelaar vervaardiger by die plek gearriveer het, het hulle die bedryfsmechanisme van die 5031-skakelaar weer ingesien. Dit is gevind dat die posisie van die bedryfsstok van die mechanisme in die normale "oop" toestand was, en geen abnormaliteit in die mechanisme is opgemerk, soos in Figuur 2 aangedui. Dit is voorlopig bepaal dat die fout deur 'n interne probleem van die skakelaar veroorsaak is.
Gedinkend dat die sluitingweerstand van die skakelaar baie kleiner is as die grondweerstand, as die werklike interne toestand van die skakelaar in die toe-toestand is, sal die grondweerstand van hierdie skakelaar aansienlik lager wees as dié van die ander twee fases. Die grondweerstande van die driefase 5031-skakelaar is gemeet sonder om die grondisoleringsskakelaars aan elke kant van die skakelaar te oop. Die meetresultate was as volg: Fase A was 273.3 μΩ, Fase B was 245.8 μ&Ω;, en Fase C was 256.0 μ&Ω;. Geen abnormaliteitsdata is opgemerk vir Fase C nie.
Nadat die 5031-skakelaar in die onderhoudstoestand is ingestel, is die gasherwinningproses vir die 5031C-fase skakelaar begin, en voorbereiding is gemaak vir die oopkap-inspeksie. Die boonste flens van die 5031C-fase skakelaar is weggehef. Die inspeksie het getoon dat die bewegende en statiese kontakte van hierdie skakelaar in die normale oop posisie was, die algehele struktuur van die skakelaar was heel, en geen vreemde voorwerpe of duidelike ontladingmerke is opgemerk. Met 'n multimeter is die kontakweerstand tussen die bewegende en statiese kontakte van die skakelaar gemeet as 0.6 &Ω; (binne die normale bereik), en daar was geen elektriese verbinding tussen die bewegende en statiese kontakte en die insulerende trekstok nie, soos in Figuur 3 aangedui.
Na die heffing van die boonste flens en die onderste toegangsgat van die skakelaar vir inspeksie, is 'n duidelike brandlughyd in die gasvertrek opgemerk. Daar was bruin-swart poederagtige stowwe aan die onderkant van die gasvertrek en by die plek van die onderste ontploffingsvlies, soos in Figuur 4 aangedui.
'n Handmatige stadige sluitingstoets is uitgevoer op die 5031C-fase skakelaar. Die sluitingoperasie was normaal, en geen abnormaliteitsverskynsels is opgemerk. Na die handmatige stadige sluiting is die buitekant van die skakelaarliggaam weer ingesien. Dit is ontdek dat daar twee ontladingsmerke op die insulerende trekstok van die skakelaar was. Een van hulle was duidelik gebreek, soos in Figuur 5 aangedui. Daar was ook spoormerke op die oppervlak van die insulerende trekstok, en hierdie merke het die hele insulerende trekstok oorbrug.
Na die inspeksie van die insulerende trekstok en die ontdekking van geen nuwe ontladingspunte, is 'n handmatige stadige oopstoets uitgevoer op die 5031C-fase skakelaar. Die oopoperasie was normaal. Na die oopoperasie is die insulerende trekstok weer ingesien, en steeds geen nuwe ontladingspunte is opgemerk. 'n Borespieël is gebruik om die binnekant van die skakelaar grondig te inspekteer, en geen ander abnormaliteitsverskynsels is opgemerk.
Foutoorzaak Analise
Na die verwydering van die defektiewe insulerende trekstok, is dit bekyk en gemeet. Die trekstok was 570mm lank, 40mm wyd, en 15mm dik. Daar was twee duidelike ontladingbrandplekke op die hele insulerende trekstok, gevestig 182mm en 315mm vanaf die einde. Een daarvan het 'n barst van ongeveer 53mm gehad. Daar was duidelike spore van 'n spoorvaartjie op die oppervlak van die hele insulerende trekstok, wat die binnekantse gats aan beide einde van die trekstok verbind het.
Die insulasie van die defektiewe insulerende trekstok is gemeet. Wanneer met 'n multimeter gemeet, was die insulasie tussen aangrensende gatte aan die einde normaal. Die insulasie tussen die twee binnekantse gatte aan beide einde was 1.583M&Ω;. Wanneer met 'n insulasieweerstandmeter gemeet, was die weerstandswaarde 643k&Ω; (by 'n spanning van 1010V), en die insulasie tussen die twee buiteneinde gatte was 1.52T&Ω; (by 'n spanning van 5259V). Vir 'n normale insulerende trekstok, was die insulasie tussen die twee binnekantse gatte gemete by 'n spanning van 5259V groter as 5.26T&Ω;.
Gebaseer op die bo-ingesigte inspeksieresultate, kan dit bepaal word dat die insulasie van die insulerende trekstok van die 5031C-fase skakelaar gepuntureer is, en dit het geleidheid vertoon onder relatief lae spanningstoestande.
Wanneer die insulerende trekstok van die 5031C-fase skakelaar opgesny is vir inspeksie, is ontdek dat, behalwe die einde van die trekstok waar geen luggats sienbaar was nie, daar lang luggats langs die spoorvaartjie binne die trekstok was, soos in Figuur 6 aangedui.
Algehele doorbraak; tweede, die materiaalproporasie of styfwordingstyding van die insulerende trekstok het nie aan die relevante vereistes voldoen nie, wat gelei het tot ongelyke insulasiekracht van verskillende dele van die insulerende trekstok. Onder 'n sterk elektriese veld, is die areas met laer insulasie eers gepuntureer, en dan het ander lae-insulasie areas gevolg, uiteindelik gelei tot die algehele doorbraak van die insulerende trekstok.
Behandelmaatreëls
Algemene Behandeling
Na die bepaling van die foutoorzaak van die 5031C-fase skakelaar, het die kragstasie geregeld vir die vervanging van die insulerende trekstok van die C-fase skakelaar. Na die voltooiing van die vervanging, is die gasvertrek geëvakueer, met gas gevul tot 'n gestelde druk van 0.45MPa, en 24 uur laat staan. Dan is routinetoetse uitgevoer, insluitend die meting van die vochthouende in die gasvertrek, die sluitingweerstand nagegaan, kenmerktoetse uitgevoer, en gaslekdeteksie gedoen. Na die suksesvolle afloop van die routinetoetse, is AC-weerstands- en deel-ontladingtoetse vir die 5031-skakelaar in beide die oop- en toe-toestand uitgevoer. Die toebhoore is herinstalleer, en 'n aansoek vir die herbegin van kragoorgang is ingedien.
AC Weerstands- en Deel-Ontlading Toetse
Die toetsspanning is toegepas vanaf die reservering 3E. Vóór die toets, is die driefase sekondêre roetes van alle stroombewysers (TAs) aan beide kante van die 5031-skakelaar en die 5032-skakelaar kortgesluit en geaard by die liggaam. Ook is die sekondêre roetes van alle TAs op die reservering 3E kortgesluit en geaard by die liggaam, en die spanningsvervormers binne die toetsomvang is verwyder. AC-weerstands- en deel-ontladingtoetse is onderskeidelik uitgevoer wanneer die 5031-skakelaar in die toe- en oop-toestand was.
Vir die 500kV GIS-toerusting in die kragstasie, is die hoogste werkingsspanning , die fase-spanning , die fabriektoetsspanning , en die maksimum ter plaatse weerstandsvermoë , met 'n duur van .
Soos in Figuur 7 aangedui, is die volgorde van die sluitingweerstands- en deel-ontladingtoetse as volg: Die GIS is ougedaan en gezuiver by 'n spanning van vir 5 minute, en die buslyne is ougedaan en gezuiver by 'n spanning van vir 3 minute. Die AC-weerstandstoets is dan verhoog tot en gehandhaaf vir 60 sekondes. Die spanning is dan vinnig verlaag tot , en die deel-ontlading van die gasvertrek van die 5031-skakelaar is vir 3 minute getoets. Na die toets is die spanning vinnig verlaag tot 0kV.
Soos in Figuur 8 aangedui, is die toetsprosedure vir die oopweerstands- en deel-ontladingmeting as volg: Die toetsspanning is eenvormig verhoog tot en gehandhaaf vir 60 sekondes. Na die voltooiing van die weerstandstoets, is die spanning vinnig verlaag tot , en die deel-ontlading van die gasvertrek van die 5031-skakelaar is getoets. Na die toets is die spanning vinnig verlaag tot 0kV.
Gevolgtrekking
Die kwaliteit van die insulerende trekstokke van 500kV SF₆ tank-tipe skakelaars is van groot belang vir die veiligheid van skakelaars en die sekuriteit van die kragnet. Toerustingsvervaardigers moet streng kwaliteitsbeheer oefen. Vóór toerustingverrigting, moet deel-ontladingtoetse op insulerende trekstokke uitgevoer word, en materiaalinspeksies kan indien nodig met metodes soos foutopsporing uitgevoer word. Na die insake van skakelaars, moet gereelde lewendige deel-ontladingopsporing met metodes soos baie hoë frekwensie en ultraklankgetoetsing uitgevoer word. Tegelykertyd moet lewendige deel-ontladingopsporing saam met skakelaaronderhoud gekombineer word. Vir skakelaars met abnormale deel-ontladingvlakke, kan analise van SF₆ gasdekomposisieprodukte tegelykertyd uitgevoer word om die isolasiegesondheid van SF₆ skakelaars vroegtydig te diagnoseer, om toerustingsfoute te voorkom en die veilige en stabiele operasie van die kragnet te verseker.
