چه عللی ممکن است باعث شکست در بلوک‌های پایانه CT در تجهیزات GIS شوند

سیستم‌های تغذیه‌ی برق با گاز (GIS) که اغلب به عنوان "دستگاه‌های الکتریکی ترکیبی SF₆" شناخته می‌شوند، به دلیل قابلیت اطمینان بالا، فضای کوچک، سر و صدا پایین و ضرر کم در سیستم‌های برق گسترده استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها عناصر برقی با ولتاژ بالا مانند برش‌کننده‌ها، کلیدهای زمین‌سازی سریع، ترانسفورماتورهای جریان و میله‌های هادی را در یک پوشش فلزی زمین‌دار که با گاز SF₆ پر شده است، قرار می‌دهند. هر دستگاه در یک حفره گازی جداگانه با فشارهای مختلف قرار دارد. بلوک ترمینال CT حفره‌های گازی را تقسیم می‌کند، اجزا را به هم متصل می‌کند و نگهداری را آسان می‌کند. در یک ایستگاه تبدیل یافت که فشار حفره گازی CT 750kV حدود 0.05MPa در روز کاهش یافته است، حتی پس از پر کردن مجدد گاز. بنابراین، شکست بلوک ترمینال CT را تحلیل کردیم.

1 مروری بر بلوک ترمینال و تحلیل شکست
1.1 مروری بر موضوع

بلوک ترمینال در تاریخ 23-6-2017 به عمل آمد و در تاریخ 6-11-2021 گاز لکه گرفت و در تاریخ 8-11-2021 شکسته شد. سطح مسطح طرف CT است و سطح محدب طرف غیر-CT است که دارای 12 سوراخ پیچ خارجی است. طرف CT سه دایره از پست‌های ترمینال برنز زرد با فاصله یکسان (1، 8، 15 در هر دایره از داخل) دارد؛ دایره بیرونی طرف غیر-CT دارای 15 پست (A1-A5، B1-B5، C1-C5 به صورت معکوس ساعت) است که با دایره‌های میانی طرف CT منطبق است.

1.2 بازرسی ماکروسکوپی

در طرف محدب، یک شکست حدود 30 سانتی‌متری در نقطه پیچش لبه بلند یافت شد که به دو بخش تقسیم شده بود: یک شکست طولانی با بازشدن گسترده (A1-B1) و یک شکست کوتاه با بازشدن کم (C5-A1، تقریباً قابل مشاهده). تست نفوذی انجام شد تا شکست‌های بیشتر را بررسی کند.

1.3 تست نفوذی

تست نفوذی در هر دو طرف بلوک ترمینال انجام شد:

• طرف محدب: دو شکست یافت شد که با بازرسی ماکروسکوپی در شکل و طول (240mm و 60mm) مطابقت داشت. شکست کوتاه پس از تست واضح شد و شکست‌های دیگری یافت نشد.

• طرف مسطح: دو شکست با طول‌های متفاوت (حدود 20mm و 8mm) در حلقه بسته‌سازی داخلی یافت شد. این شکست‌ها نفوذ نکردند و فاصله انتهایی آن‌ها حدود 20mm بود.

1.4 بازرسی سطح شکست

یک برش از A4 نشان داد که شکست‌های نفوذی طرف غیر-CT و شکست‌های غیرنفوذی طرف CT وجود دارد. صفحات رسانای مربعی و مهره‌های شش‌ضلعی داخلی دارای تغییرات ساختاری ناگهانی بودند که با بازگشت نفوذ (فاصله بین قطعات فلزی و رزین اپوکسی). شکست‌های ریز (30 درجه نسبت به محور بلوک ترمینال) و سطوح تماس ناهموار و لکه‌دار (با شکست‌های 45 درجه) مشاهده شد.

1.5 محاسبه نیرو

با گشتاور پیچ 25Nm سازنده، با استفاده از T = kFd ((k = 0.15)، نیروی پیش‌بار عمودی تک پیچ 13.9kN بود. شبیه‌سازی حداکثر پیش‌بار (پیچ M12، کلید گشتاور 50cm) گشتاور 220Nm (44Nm با کلید گشتاور 10cm) را نشان داد که نیروی پیش‌بار به 24.4kN (1.76× استاندارد) افزایش یافت. شکست 30 درجه‌ای و 31.78mm طول با یک اتصال ناپیوسته 10.78mm (افزایش تنش رزین) داشت. پیش‌بار بیش از حد و تمرکز تنش شروع و گسترش شکست در رزین را ایجاد کرد.

2 دلایل شکست

تنش پیچشی بیش از حد در ساختار ناپیوسته (سوراخ پیچ لبه - پست ترمینال) شکست‌های نفوذی را ایجاد کرد. استفاده از ابزارهای نادرست/فشردن بیش از حد منجر به پیش‌بار بیش از حد پیچ شد. فشار گاز طرف CT

به تنش پیچشی اضافه شد. اتصال ضعیف فلز-رزین (فاصله) سطح تحمل را کاهش داد و تمرکز تنش ایجاد کرد. این عوامل به طور مشترک باعث شکست بلوک ترمینال و لکه گرفتن گاز شدند.

3 اقدامات پیشگیرانه

استفاده از کلیدهای گشتاور بر اساس مشخصات سازنده برای جلوگیری از فشردن بیش از حد. رعایت فرآیندهای پر کردن گاز برای جلوگیری از تفاوت فشار. بهینه‌سازی طراحی/گرفتن بلوک ترمینال برای جلوگیری از فواصل/درجات تیزی که تنش ایجاد می‌کنند. تقویت بررسی‌های کیفیت برای رد محصولات معیوب.

4 نتیجه‌گیری

شکست بلوک ترمینال CT در دستگاه‌های SF₆ ناشی از فشردن نادرست پیچ‌ها (پیش‌بار بیش از حد) بود. اقدامات پیشنهادی برای دیگر کاربران برق راهنمایی می‌کنند.