ما هي الأسباب المحتملة للفشل بسبب التشققات في أجهزة الطرفية لمحولات التيار داخل معدات نظام المعلومات الجغرافية
تعتبر المعدات المحايدة للغاز (GIS) والتي غالباً ما تُسمى "الأجهزة الكهربائية المركبة لـ SF6"، مُستخدمة بشكل واسع في أنظمة الطاقة نظرًا لموثوقيتها العالية ومساحتها الصغيرة والضوضاء المنخفضة والخسائر القليلة. تحيط هذه الأجهزة بأجهزة ذات فولتية عالية مثل قواطع الدائرة والمفاتيح الأرضية السريعة والمحوّلات الكهربائية والحافلات داخل غلاف معدني مُوصل مليء بغاز SF6. يقع كل جهاز في حجرة غاز منفصلة بضغوط مختلفة. يقوم كتلة الطرف CT بتقسيم حجرات الغاز وربط المكونات وتسهيل الصيانة. اكتشفت محطة تحويل بأن ضغط حجرة غاز CT بـ 750kV انخفض حوالي 0.05MPa يومياً، واستمر هذا الانخفاض بعد إعادة تعبئة الغاز. ولذلك قمنا بتحليل فشل كتلة الطرف CT.
1 نظرة عامة وتحليل التشققات لكتلة الطرف
1.1 نظرة عامة
تم تشغيل كتلة الطرف في 23-06-2017، وبدأت تسرب الغاز في 06-11-2021 وأظهرت تشققات في 08-11-2021. الجانب المستوي هو الجانب الخاص بـ CT، والجانب المحدب هو الجانب غير الخاص بـ CT، مع 12 ثقبًا خارجيًا مسماريًا. الجانب الخاص بـ CT يحتوي على ثلاثة دوائر من أعمدة الطرف النحاسية الصفراء الموزعة بالتساوي (1 و8 و15 لكل دائرة من الداخل)؛ بينما الدائرة الخارجية الأكثر بعدًا للجانب غير الخاص بـ CT تحتوي على 15 عمودًا (A1-A5، B1-B5، C1-C5 بعكس عقارب الساعة)، وتتوافق مع الجانب الخاص بـ CT في الدوائر الوسطى.
1.2 الفحص البصري
تم العثور على تشقق بطول حوالي 30 سم على الجانب المحدب، عند نقطة الانعطاف في الحافة المرتفعة، وقد تم تقسيمه إلى قسمين: تشقق طويل مفتوح بعرض كبير (A1-B1) وتشقق قصير مفتوح بعرض صغير (C5-A1، بصعوبة يمكن رؤيته). تبع ذلك اختبار الاختراق للتحقق من وجود تشققات أخرى.
1.3 اختبار الاختراق
تم إجراء اختبار الاختراق على كلا الجانبين من كتلة الطرف:
الجانب المحدب: تم العثور على تشققين، يتطابقان مع الفحص البصري من حيث الشكل والطول (240 ملم و60 ملم). أصبح التشقق القصير واضحًا بعد الاختبار، ولم يتم اكتشاف أي تشققات أخرى.
الجانب المستوي: تم العثور على تشققين بطول مختلف (حوالي 20 ملم و8 ملم) عند الختم الداخلي. لم يخترقا العمق بالكامل، وكان المسافة بين نهاياتهما حوالي 20 ملم.
1.4 فحص سطح التكسير
أظهر القطع المأخوذ من A4 تشققات تسللت عبر الجانب غير الخاص بـ CT وتشققات لم تصل إلى الجانب الخاص بـ CT. كانت هناك تغييرات هيكلية مفاجئة في الصفائح الموصلة المربعة والمكسرات السداسية الداخلية، مع تسرب للمادة الاختراقية (الفجوات بين الإدراجات المعدنية والراتنج الإيبوكسي). كما تم رصد تشققات دقيقة (بنسبة 30 درجة إلى محور كتلة الطرف) وسطح اتصال غير منتظم ومبقع (مع تشققات بزاوية 45 درجة).
1.5 حساب القوة
مع عزم الضبط المحدد من قبل الشركة المصنعة وهو 25 نيوتن متر، باستخدام T = kFd ((k = 0.15)، كان الحمل العمودي المسبق للمسامير الفردية هو 13.9 كيلو نيوتن. بمحاكاة الحمل المسبق الأقصى (مسامير M12، مفتاح عزم بطول 50 سم) تم الحصول على عزم ضبط قدره 220 نيوتن متر (44 نيوتن متر بواسطة مفتاح عزم ذراع 10 سم)، مما رفع الحمل المسبق إلى 24.4 كيلو نيوتن (1.76 × القياسية). كان التكسير بزاوية 30 درجة وبطول 31.78 ملم له مفصل غير مستمر بطول 10.78 ملم (زيادة في الإجهاد على الراتنج). أدت زيادة الحمل المسبق والتجمع الإجهادي إلى بدء وإنتشار التشققات في الراتنج.
2 أسباب التشققات
تسبب الإجهاد الزائد عن حدود الهيكل غير المستمر (ثقوب المسامير على الحافة - أعمدة الطرف) في تشكيل تشققات تسللت عبره. أدت الأدوات غير المناسبة أو التشديد الزائد إلى زيادة الحمل المسبق للمسامير. أضاف ضغط الغاز على الجانب الخاص بـ CT إلى الإجهاد الزائد. أدت ربط المعدن بالراتنج السيئ (الفجوات) إلى تقليل مقطع الحمل وأدت إلى تجمع الإجهاد. مجتمعين، أدى هذان العاملان إلى تشقق كتلة الطرف وتسرّب الغاز منها.
3 التدابير الوقائية
استخدم مفاتيح العزم وفقًا للمعايير المحددة من قبل الشركة المصنعة لتجنب التشديد الزائد. اتبع عمليات تعبئة الغاز لمنع اختلافات الضغط. قم بتحسين تصميم وكبس كتلة الطرف لتجنب الفجوات والإدراجات الحادة التي تسبب الإجهاد. قم بتعزيز عمليات التحقق من الجودة لرفض المنتجات المعيبة.
4 الخلاصة
نتج تشقق كتلة الطرف CT في الأجهزة الكهربائية المركبة لـ SF6 عن التشديد غير الصحيح للمسامير (زيادة الحمل المسبق). تتوجيه هذه الإجراءات المقترحة لأصحاب الطاقة الآخرين.
