Wat zijn de mogelijke oorzaken van barstvorming in CT aansluitblokken binnen GIS-apparatuur?
Gas-geïsoleerde schakelkasten (GIS), vaak genoemd als “SF6 gecombineerde elektrische apparatuur”, worden wijdverspreid gebruikt in energie systemen vanwege hun hoge betrouwbaarheid, kleine voetafdruk, lage geluidsniveaus en lage verliezen. Het omvat hoogspanningsapparatuur zoals circuitbrekers, snelle aardingsschakelaars, stroomtransformatoren en busbars in een geaarde metalen behuizing gevuld met SF6-gas. Elk apparaat zit in een aparte gasruimte met verschillende drukken. Het CT-terminalblok verdeelt de gasruimtes, verbindt componenten en vergemakkelijkt het onderhoud. Een omspanningsstation ontdekte dat de druk in de 750kV GIS CT-gasruimte ongeveer 0,05MPa per dag daalde, zelfs na het opnieuw vullen van het gas. Daarom hebben we de storing van het CT-terminalblok geanalyseerd.
1 Overzicht en breukanalyse van het terminalblok
1.1 Overzicht
In gebruik genomen op 23 juni 2017, lekte het terminalblok gas op 6 november 2021 en toonde scheuren op 8 november 2021. De platte zijde is de CT-zijde, de bolle is de niet-CT-zijde, met 12 buitenste gedraaide gaten. De CT-zijde heeft drie cirkels van evenwijdige gele koperen terminalposten (1, 8, 15 per cirkel van binnen naar buiten); de buitenste cirkel van de niet-CT-zijde heeft 15 posten (A1 - A5, B1 - B5, C1 - C5 tegen de klok in), die overeenkomen met de middelste cirkels van de CT-zijde.
1.2 Macroscopisch onderzoek
Een scheur van ongeveer 30 cm lang werd gevonden aan de bolle zijde, bij de bocht van de opstaande rand, gesplitst in twee delen: een wijd openstaande lange scheur (A1 - B1) en een nauwelijks zichtbare korte scheur (C5 - A1). Penetrantetesting volgde om verdere scheuren te controleren.
1.3 Penetrantetesting
Penetrantetesting werd uitgevoerd aan beide zijden van het terminalblok:
Bolle zijde: Twee scheuren werden gevonden, consistent met het macroscopisch onderzoek in morfologie en lengte (240mm en 60mm). De korte scheur werd duidelijk na de test, en er werden geen andere scheuren gedetecteerd.
Platte zijde: Twee scheuren van verschillende lengtes (ongeveer 20mm en 8mm) werden gevonden aan de binnenste afsluitring. Ze doordrongen niet, met een eind-tot-eindafstand van ongeveer 20mm.
1.4 Fractuuroppervlakonderzoek
Een doorsnede van A4 toonde penetrante scheuren aan de niet-CT-zijde en niet-penetrante scheuren aan de CT-zijde. Vierkante geleidende plaatjes en zeshoekige moeren binnenin hadden structurele abrupte veranderingen, met penetrant teruglekkage (gaten tussen metaalinserts en epoxyhars). Fijne scheuren (30° ten opzichte van de as van het terminalblok) en oneffen, gevlekte contactoppervlakken (met 45° gekanteerde scheuren) werden waargenomen.
1.5 Krachtberekening
Met de fabrikant's 25Nm bouttorque, gebruikmakend van T = kFd ((k = 0.15), was de verticale voorbelasting van één bout 13.9kN. Simulatie van de maximale voorbelasting (M12 bout, 50cm torquesleutel) gaf 220Nm torque (44Nm via een 10cm-arm sleutel), wat de voorbelasting verhoogde tot 24.4kN (1.76× standaard). De 30° gekanteerde, 31.78mm lange fractuur had een 10.78mm discontinue joint (toename van de harsspanning). Excessive voorbelasting en spanningsconcentratie veroorzaakten het initiëren en verspreiden van scheuren in de hars.
2 Oorzaken van de scheuren
Excessieve buigspanningen op de discontinue zittingstructuur (randboutgat-terminalpost) veroorzaakten penetrante scheuren. Onjuiste gereedschappen/overdrijving leidden tot excessieve boutvoorbelasting. De gasdruk aan de CT-zijde voegde toe aan de buigspanningen. Slechte metaal-harsbinding (gaten) verkleinde de dragende doorsnede en veroorzaakte spanningsconcentratie. Samen veroorzaakten deze factoren scheuren in het terminalblok, wat leidde tot gaslekken.
3 Preventieve maatregelen
Gebruik torquesleutels volgens de specificaties van de fabrikant om overdrijving te voorkomen. Volg gasvullingsprocedures om drukverschillen te voorkomen. Optimaliseer het ontwerp/gieten van het terminalblok om spanningsveroorzakende gaten/scherpe inserts te voorkomen. Versterk kwaliteitscontroles om defecte producten af te wijzen.
4 Conclusie
Scheuren in het CT-terminalblok van SF6-apparatuur resulteerden uit onjuist boutaanbrengen (excessieve voorbelasting). De voorgestelde maatregelen dienen als richtlijn voor andere energiegebruikers.
