Quali sono le possibili cause del guasto da crepe nei blocchi terminali CT all'interno delle apparecchiature GIS?
L'apparecchiatura elettrica combinata isolata a gas (GIS), spesso chiamata “SF6 apparecchiatura elettrica combinata”, è ampiamente utilizzata nei sistemi di potenza per la sua alta affidabilità, piccola impronta, basso rumore e bassa perdita. Racchiude dispositivi ad alta tensione come interruttori, interruttori di messa a terra veloci, trasformatori di corrente e barre di raccordo in una carcassa metallica schermata riempita di gas SF6 . Ogni dispositivo si trova in una camera di gas separata con pressioni diverse. Il blocco terminale del TC divide le camere di gas, collega i componenti e facilita la manutenzione. In una stazione convertitrice si è verificato un calo di pressione di circa 0,05 MPa al giorno nella camera di gas del CT da 750 kV, persistente anche dopo il rifillaggio del gas. Pertanto, abbiamo analizzato il guasto del blocco terminale del CT.
1 Panoramica e analisi della rottura del blocco terminale
1.1 Panoramica
Messo in servizio il 23-06-2017, il blocco terminale ha iniziato a perdere gas il 06-11-2021 e ha mostrato crepe il 08-11-2021. Il lato piatto è il lato CT, il lato convesso è il lato non-CT, con 12 fori filettati esterni. Il lato CT ha tre cerchi di terminali in rame giallo equidistanti (1, 8, 15 per cerchio dall'interno); il cerchio esterno del lato non-CT ha 15 terminali (A1-A5, B1-B5, C1-C5 in senso antiorario), che corrispondono al lato CT nei cerchi intermedi.
1.2 Ispezione macroscopica
È stata trovata una crepa lunga circa 30 cm sul lato convesso, all'angolo dell'orlo rialzato, divisa in due sezioni: una crepa lunga e larga (A1-B1) e una crepa corta e stretta (C5-A1, appena visibile). È stato eseguito un test di penetrante per controllare la presenza di altre crepe.
1.3 Test di penetrante
Il test di penetrante è stato eseguito su entrambi i lati del blocco terminale:
Lato convesso: sono state trovate due crepe, consistenti con l'ispezione macroscopica in morfologia e lunghezza (240 mm e 60 mm). La crepa corta è diventata evidente dopo il test, e non sono state rilevate altre crepe.
Lato piatto: sono state trovate due crepe di lunghezze diverse (circa 20 mm e 8 mm) nell'anello di tenuta interno. Non hanno attraversato completamente, con una distanza tra le estremità di circa 20 mm.
1.4 Ispezione della superficie di frattura
Una sezione tagliata da A4 ha mostrato crepe penetranti sul lato non-CT e crepe non penetranti sul lato CT. Le placche conduttive quadrate e le noci esagonali all'interno presentavano cambiamenti strutturali bruschi, con infiltrazioni di penetrante (spazi tra inserti metallici e resina epoxidica). Sono state osservate crepe sottili (30° rispetto all'asse del blocco terminale) e superfici di contatto disuguali e macchiate (con crepe inclinate di 45°).
1.5 Calcolo delle forze
Con la coppia di serraggio del produttore di 25 Nm, utilizzando T = kFd ((k = 0.15), la pre-carica verticale singola del bullone era di 13,9 kN. Simulando la massima pre-carica (bullone M12, chiave dinamometrica da 50 cm) si ottiene una coppia di 220 Nm (44 Nm con una chiave da 10 cm), aumentando la pre-carica a 24,4 kN (1,76 volte lo standard). La frattura inclinata di 30°, lunga 31,78 mm, aveva una giunzione discontinua di 10,78 mm (aumento dello stress nella resina). La pre-carica eccessiva e la concentrazione dello stress hanno causato l'inizio e la propagazione delle crepe nella resina.
2 Cause della rottura
Lo stress flettente eccessivo sulla struttura discontinua del sedile (foro del bullone all'orlo - terminale) ha causato crepe penetranti. L'utilizzo di attrezzi inadeguati o il sovrastretto ha portato a una pre-carica eccessiva del bullone. La pressione del gas sul lato CT ha aggiunto allo stress flettente. Un cattivo legame metallo-resina (spazi vuoti) ha ridotto la sezione resistente e causato una concentrazione dello stress. Insieme, questi fattori hanno causato la rottura del blocco terminale, provocando la fuoriuscita del gas.
3 Misure preventive
Utilizzare chiavi dinamometriche secondo le specifiche del produttore per evitare il sovrastretto. Seguire i processi di riempimento del gas per prevenire differenze di pressione. Ottimizzare la progettazione e la fusione del blocco terminale per evitare spazi vuoti e inserti affilati. Rafforzare i controlli di qualità per rifiutare i prodotti difettosi.
4 Conclusione
La rottura del blocco terminale del CT nell'apparecchiatura SF6 è risultata dal serraggio improprio dei bulloni (pre-carica eccessiva). Le misure proposte guidano altri utenti di energia.
