GIS 장비 내의 CT 단자대에서 균열 고장의 가능한 원인은 무엇인가요
가스 절연 개폐기(GIS), 종종 "SF6 복합 전기 장치"라고 불리는 것은 높은 신뢰성, 작은 설치 면적, 낮은 소음, 낮은 손실로 인해 전력 시스템에서 널리 사용됩니다. 고압 장치인 회로 차단기, 급속 접지 스위치, 전류 변환기, 버스바를 SF6 가스로 채운 접지된 금속 케이스에 담습니다. 각 장치는 서로 다른 압력을 가진 별도의 가스 챔버에 위치합니다. CT 단자 대는 가스 챔버를 분할하고 구성 요소를 연결하며 유지 보수를 용이하게 합니다. 한 변전소에서는 750kV GIS CT 가스 챔버의 압력이 매일 약 0.05MPa씩 감소하여 가스 재충전 후에도 지속되자, 우리는 CT 단자 대의 고장 원인을 분석했습니다.
1 단자 대 개요 및 균열 분석
1.1 개요
2017년 6월 23일 운용을 시작한 단자 대는 2021년 11월 6일 가스 누출이 발생했고, 2021년 11월 8일에는 균열이 발견되었습니다. 평평한 면은 CT 측이고, 볼록한 면은 비-CT 측입니다. 외부 나사 구멍이 12개 있습니다. CT 측에는 세 개의 동심원으로 등간격으로 배치된 노란색 구리 단자 포스트(내부부터 1, 8, 15개)가 있고, 비-CT 측의 가장 바깥쪽 동심원에는 15개의 포스트(A1-A5, B1-B5, C1-C5 순으로 반시계 방향)가 있으며, 중앙 동심원은 CT 측과 일치합니다.
1.2 거시적 검사
볼록한 면의 돌출부 테두리에서 약 30cm 길이의 균열이 발견되었습니다. 이 균열은 두 부분으로 나뉘어져 있는데, 크게 열린 긴 균열(A1-B1)과 작게 열린 짧은 균열(C5-A1, 거의 보이지 않음)입니다. 침투 검사를 통해 추가적인 균열 여부를 확인했습니다.
1.3 침투 검사
단자 대의 양면에 침투 검사를 실시했습니다:
볼록한 면: 두 개의 균열이 발견되었으며, 거시적 검사와 형태와 길이(240mm와 60mm)가 일치했습니다. 짧은 균열은 검사 후 명확히 나타났으며, 다른 균열은 발견되지 않았습니다.
평평한 면: 내부 밀봉 링에서 길이가 다른 두 개의 균열(약 20mm와 8mm)이 발견되었습니다. 이들은 관통하지 않았으며, 끝에서 끝까지의 거리는 약 20mm였습니다.
1.4 단면 검사
A4 부위에서 절단한 단면은 비-CT 측에서 관통하는 균열과 CT 측에서 관통하지 않는 균열을 보여주었습니다. 내부의 사각형 도체 판과 육각형 너트는 구조적으로 갑작스러운 변화를 보였으며, 침투제 역류(금속 삽입물과 에폭시 수지 사이의 간격)가 있었습니다. 미세한 균열(단자 대 축에 대해 30°)과 불규칙하고 점박이인 접촉 표면(45° 각도의 균열)이 관찰되었습니다.
1.5 힘 계산
제조사의 25Nm 볼트 토크로, T = kFd (k = 0.15) 공식을 사용하여 단일 볼트 수직 프리로드는 13.9kN이었습니다. 최대 프리로드(M12 볼트, 50cm 토크 스패너)를 시뮬레이션하면 220Nm 토크(10cm 팔길이 스패너로 44Nm)가 되어 프리로드는 24.4kN(표준의 1.76배)로 증가했습니다. 30° 각도의 31.78mm 길이의 단면은 10.78mm의 불연속 결합부(수지 응력 증가)를 보였습니다. 과도한 프리로드와 응력 집중으로 인해 수지에서 균열이 발생하고 확산되었습니다.
2 균열 원인
불연속 좌석 구조(테두리 볼트 구멍-단자 포스트)에 과도한 굴곡 응력이 발생하여 관통 균열이 생겼습니다. 적절하지 않은 도구나 과도한 조임으로 인해 볼트 프리로드가 과도하게 됐습니다. CT 측의 가스 압력은 굴곡 응력을 더했습니다. 금속-수지 접착이 좋지 않아(간격) 견고한 단면적이 줄어들고 응력 집중이 발생했습니다. 이러한 요소들이 결합하여 단자 대에 균열이 발생하고 가스가 누출되었습니다.
3 예방 조치
제조사 사양에 맞는 토크 스패너를 사용하여 과도한 조임을 피하십시오. 가스 충전 과정을 따르며 압력 차이를 방지하십시오. 단자 대 설계 및 주조를 최적화하여 응력 발생을 유발하는 간격이나 날카로운 삽입물을 피하십시오. 품질 검사를 강화하여 결함 있는 제품을 거부하십시오.
4 결론
SF6 장치의 CT 단자 대 균열은 볼트 조임이 잘못되어(과도한 프리로드) 발생했습니다. 제안된 조치들은 다른 전력 사용자들에게 지침을 제공합니다.
