Jaké jsou možné příčiny poruchy trhlin v čidloch transformátoru proudu uvnitř GIS zařízení
Plynově izolované vývody (GIS), často nazývané „SF6 kombinované elektrické zařízení“, jsou široce používány v elektrických systémech pro svou vysokou spolehlivost, malou plochu, nízký hluk a nízké ztráty. Obsahují vysokonapěťové zařízení jako je vypínače, rychlé zemnící vypínače, transformátory proudu a sběrnice v zazeměné kovové schránce naplněné SF6 plynu. Každé zařízení se nachází v samostatné plynové komoře s různým tlakem. Terminálový blok transformátoru proudu dělí plynové komory, spojuje komponenty a usnadňuje údržbu. V převodní stanici bylo zjištěno, že tlak v 750kV GIS transformátoru proudu klesl přibližně o 0,05 MPa denně, i po doplnění plynu. Proto jsme analyzovali selhání terminálového bloku.
1 Přehled a analýza trhlin terminálového bloku
1.1 Přehled
Terminálový blok byl uveden do provozu 23. června 2017, unikal plynu 6. listopadu 2021 a ukázal trhliny 8. listopadu 2021. Plochá strana je stranou transformátoru proudu, vypuklá strana není stranou transformátoru proudu a má 12 vnějších řezbou vybavených otvorů. Strana transformátoru proudu má tři kruhy rovnoměrně rozprostřených žlutých měděných terminálů (1, 8, 15 na kruh odvnitř). Nejvnější kruh na straně, která není stranou transformátoru proudu, má 15 terminálů (A1 - A5, B1 - B5, C1 - C5 proti směru hodinových ručiček), odpovídajících středním kruhům na straně transformátoru proudu.
1.2 Makroskopická kontrola
Na vypuklé straně byla nalezena trhlina délky přibližně 30 cm, na obratu vyvýšené hrany, rozdělená na dvě části: dlouhou široce otevřenou trhlinu (A1 - B1) a krátkou málo otevřenou trhlinu (C5 - A1, téměř neviditelnou). Následovala penetrantová kontrola pro zjištění dalších trhlin.
1.3 Penetrantová kontrola
Penetrantová kontrola byla provedena na obou stranách terminálového bloku:
Vypuklá strana: Byly nalezeny dvě trhliny, shodné s makroskopickou kontrolou ve formě a délce (240 mm a 60 mm). Krátká trhlina se stala zřetelná po testu a nebyly zjištěny žádné další trhliny.
Plochá strana: Byly nalezeny dvě trhliny různé délky (přibližně 20 mm a 8 mm) u vnitřního těsnicího kroužku. Trhliny neprocházely, s vzdáleností mezi konci přibližně 20 mm.
1.4 Kontrola povrchu trhliny
Řez z A4 ukázal procházející trhliny na straně, která není stranou transformátoru proudu, a neprocházející trhliny na straně transformátoru proudu. Čtvercové vodičové plátky a šestihranné matky uvnitř měly strukturální náhlé změny, s prosvědčením penetrantu (mezery mezi kovovými vložkami a epoxidovou hmotou). Byly vidět jemné trhliny (30° k ose terminálového bloku) a nerovné skvrnité kontaktní plochy (s trhlinami pod úhlem 45°).
1.5 Výpočet síly
S výrobce určeným momentem sevření šroubu 25 Nm a použitím T = kFd ((k = 0.15), vertikální předsevření jednoho šroubu bylo 13,9 kN. Simulace maximálního předsevření (M12 šroub, klíč s délkou ramene 50 cm) dává moment sevření 220 Nm (44 Nm pomocí klíče s délkou ramene 10 cm), což zvyšuje předsevření na 24,4 kN (1,76× standardu). Trhlina pod úhlem 30° a délce 31,78 mm měla nespojitou spojku 10,78 mm (zvýšení napětí v hmotě). Příliš velké předsevření a koncentrace napětí způsobily iniciaci a šíření trhlin v hmotě.
2 Příčiny trhlin
Příliš velké ohnutí nespojité sedací struktury (okrajové otvory šroubu - terminál) způsobilo procházející trhliny. Nesprávné nástroje/příliš silné sevření vedlo k příliš velkému předsevření šroubu. Tlak plynu na straně transformátoru proudu přidal k ohnutí. Špatné spojení kov-hmoty (mezery) snížilo nosný průřez a způsobilo koncentraci napětí. Společně tyto faktory způsobily trhlinu terminálového bloku a unik plynu.
3 Prevence
Použijte momentové klíče podle výrobce, abyste zabránili příliš silnému sevření. Postupujte podle procesu napouštění plynu, abyste zabránili rozdílům v tlaku. Optimalizujte návrh a odlévání terminálového bloku, abyste zabránili mezera a ostrým vložkám, které způsobují napětí. Zlepšete kontrolu jakosti, aby byly zamítnuty vadné produkty.
4 Závěr
Trhliny v terminálovém bloku transformátoru proudu v SF6 zařízení vznikly nesprávným sevřením šroubu (příliš velké předsevření). Navrhovaná opatření poskytují pokyny pro ostatní uživatele elektřiny.
