Hva er mulige årsaker til sprekking i koblingsblokker for CT innenfor GIS-utstyr?
Gassisert spenningsutstyr (GIS), ofte kalt “SF6 kombinert elektrisk apparat”, brukes utbredt i strømsystemer på grunn av sin høye pålitelighet, liten fotavtrykk, lav støy og lav tap. Det inneholder høyspenningselementer som brytere, hurtig jordingsveitskryss, strømtransformatorer og busser i en jordet metallskall fylt med SF6-gass. Hvert element sitter i et separat gasskammer med ulike trykk. Terminalblokken for strømtransformator deler gasskamre, kobler komponenter og forenkler vedlikehold. Et omdanningsanlegg oppdaget at trykket i et 750kV GIS CT gasskammer sank med ~0,05MPa daglig, selv etter gassfylling. Derfor analyser vi terminalblokkens feil.
1 Oversikt og sprøytekjennetegn av terminalblokken
1.1 Oversikt
Terminalblokken ble tatt i bruk den 23. juni 2017, lekket gass den 6. november 2021 og viste sprøyter den 8. november 2021. Den flate siden er CT-siden, den konvekse siden er ikke-CT-siden, med 12 ytre tråded hull. CT-siden har tre sirkler med likevidste gule kobberterminalposter (1, 8, 15 per sirkel fra innsiden); den ytre sirkelen på ikke-CT-siden har 15 poster (A1-A5, B1-B5, C1-C5 mot klokka), som matcher CT-siden i midtre sirkler.
1.2 Makroskopisk inspeksjon
En sprøyte på ca. 30 cm ble funnet på den konvekse siden, ved vendepunktet av det opphøyde kanten, delt i to seksjoner: en vidåpen lang sprøyte (A1-B1) og en smalåpen kort sprøyte (C5-A1, knapt synlig). Dette fulgte penetranttesting for å sjekke for flere sprøyter.
1.3 Penetranttesting
Penetranttesting ble utført på begge sider av terminalblokken:
Konveks side: To sprøyter ble funnet, overensstemmende med makroskopisk inspeksjon i form og lengde (240mm og 60mm). Den korte sprøyten ble tydelig etter testing, og ingen andre sprøyter ble oppdaget.
Flat side: To sprøyter med ulik lengde (ca. 20mm og 8mm) ble funnet ved det indre tetningsringen. De gjennodde ikke, med en ende-til-ende avstand på ca. 20mm.
1.4 Sprøytekantinspeksjon
Et snitt fra A4 viste penetranterende sprøyter på ikke-CT-siden og ikke-penetrante sprøyter på CT-siden. Kvadratiske ledende plater og sekskantede mutter inne hadde strukturelle abrupte endringer, med penetrant bakstrøming (sprekker mellom metallinsettinger og epoksyhårde). Fine sprøyter (30° til terminalblokkaksen) og ujevne, flekkede kontaktflater (med 45°-vinklede sprøyter) ble sett.
1.5 Kraftberegning
Med produsentens 25Nm boltmoment, bruker T = kFd ((k = 0.15), vertikal forhåndsbelasting for enkeltskru var 13.9kN. Simulering av maksimal forhåndsbelasting (M12 skru, 50cm momentnøkkel) ga 220Nm moment (44Nm via 10cm-arm nøkkel), økte forhåndsbelasting til 24.4kN (1.76× standard). Den 30°-vinklede, 31.78mm lange sprøyten hadde en 10.78mm diskontinuerlig joint (resinstressøkning). For stor forhåndsbelasting og stresskonsentrasjon førte til sprøytestart og -utvikling i resinen.
2 Årsaker til sprøyting
For mykken bøyestress på den diskontinuerlige settestrukturen (kant skruhull-terminalpost) førte til penetranterende sprøyter. Uekte verktøy/overstryking førte til for stor boltforhåndsbelasting. CT-siden gasstrykk
bidro til bøyestress. Dårlig metall-resinbinding (sprekker) reduserte belastningsseksjonen og førte til stresskonsentrasjon. Samlet bidro disse til å sprøyte terminalblokken, som la til lekkasje av gass.
3 Forebyggende tiltak
Bruk momentnøkler ifølge produsentens spesifikasjoner for å unngå overstryking. Følg gassfyllingsprosedyrer for å unngå trykkforskjeller. Optimer terminalblokkdesign/gjøting for å unngå stressfremmende sprekker/skarpe insettinger. Styrk kvalitetskontroller for å forkaste defekte produkter.
4 Konklusjon
Sprøyting av CT-terminalblokken i SF6-apparatet resulterte av uregelmessig skrutetting (for stor forhåndsbelasting). De foreslåtte tiltakene veileder andre strømbrukere.
