Quins són els possibles motius de fallida per creixement de fissures en les claus de connexió dels transformadors de corrent (CT) dins de l'equipament GIS?
El gas - isolat (GIS), sovint anomenat “SF6 equipament elèctric combinat”, s'utilitza ampliament en sistemes elèctrics per la seva alta fiabilitat, petita superfície, baix soroll i pèrdues reduïdes. Encapsula dispositius d'alta tensió com interruptors de circuit, commutadors de terra ràpids, transformadors de corrent i barres d'alimentació en una carcassa metàl·lica terra que està plena de gas SF6. Cada dispositiu es troba en una cambra de gas separada amb diferents pressions. El terminal del CT divideix les cambres de gas, connecta els components i facilita la manteniment. En una estació conversora es va detectar una caiguda de pressió de ~0,05 MPa diària en la cambra de gas del CT de 750 kV, persistint després de reomplir el gas. Per tant, vam analitzar l'error del terminal del CT.
1 Resum i Anàlisi de la Fractura del Terminal
1.1 Resum
Posat en funcionament el 23-06-2017, el terminal va començar a perdre gas el 06-11-2021 i va mostrar fractures el 08-11-2021. El costat pla és el costat del CT, el convex és el costat no-CT, amb 12 forats roscats externs. El costat del CT té tres cercles de terminals de cobre groc equidistants (1, 8, 15 per cercle des de dins); el cercle més exterior del costat no-CT té 15 postes (A1-A5, B1-B5, C1-C5 en sentit antihorari), coincidents amb el costat del CT en els cercles interiors.
1.2 Inspecció Macroscòpica
Es va trobar una fractura d'uns 30 cm de llarg al costat convex, a la volta de l'aresta elevada, dividida en dues seccions: una fractura llarga oberta (A1-B1) i una fractura curta poc visible (C5-A1). Es va realitzar un test de penetració per comprovar si hi havia més fractures.
1.3 Test de Penetració
Es va realitzar un test de penetració en ambdós costats del terminal:
Costat convex: Es van trobar dues fractures, consistent amb l'inspecció macroscòpica en morfologia i longitud (240 mm i 60 mm). La fractura curta es va fer evident després del test, i no es van detectar més fractures.
Costat pla: Es van trobar dues fractures de diferents llargades (aproximadament 20 mm i 8 mm) a l'anell de tancament interior. No perforaven, amb una distància de punta a punta d'uns 20 mm.
1.4 Inspecció de la Superfície de Fractura
Un tall fet en A4 va mostrar fractures penetratives al costat no-CT i fractures no penetratives al costat del CT. Les lloses conductores quadrades i les bosses hexagonals interiors tenien canvis estructurals bruts, amb regorgit de penetrant (entre insercions metàl·liques i resina epoxi). Es van veure microfractures (30° respecte a l'eix del terminal) i superfícies de contacte irregulars i puntejades (amb fractures a 45°).
1.5 Càlcul de Forces
Amb el torque de 25 Nm del fabricant, utilitzant T = kFd ((k = 0.15), la precàrrega vertical d'un sol bolç era de 13,9 kN. Simulant la precàrrega màxima (bolç M12, clau dinamomètrica de 50 cm) donava un torque de 220 Nm (44 Nm amb una clau de 10 cm), augmentant la precàrrega a 24,4 kN (1,76× estàndard). La fractura de 30° i 31,78 mm de llarg tenia una junta discontinua de 10,78 mm (augment de tensió de la resina). La precàrrega excessiva i la concentració de tensions van causar l'inici i propagació de la fractura en la resina.
2 Causes de les Fractures
La tensió de flexió excessiva en l'estructura discontinua del seient (forat del bolç a l'aresta - poste terminal) va causar fractures penetratives. L'ús d'eines inadeguades o l'apretament excessiu va causar una precàrrega excesiva del bolç. La pressió del gas al costat del CT va afegir tensió de flexió. La mala adhesió metàl·lic-resina (gaps) va reduir la secció portant i va causar concentració de tensions. Aquests factors combinats van provocar la fractura del terminal, causant una fuga de gas.
3 Mesures Preventives
Utilitzeu claus dinamomètriques segons les especificacions del fabricant per evitar apretaments excessius. Seguiu els processos de reompliment de gas per prevenir diferències de pressió. Optimizeu el disseny/fundició del terminal per evitar gaps e insercions agudes que causin tensions. Reforça les proves de qualitat per rebutjar productes defectuosos.
4 Conclusió
Les fractures del terminal del CT en l'aparell SF6 van resultar de l'apretament incorrecte dels bolços (precàrrega excessiva). Les mesures proposades serveixen de guia per altres usuaris d'energia.
