Koje su moguće uzroke pucanja spojnih blokova CT unutar GIS opreme
Gas - insulated switchgear (GIS), često nazvan “SF6 kombinovana električna oprema”, široko se koristi u energetskim sistemima zbog svoje visoke pouzdanosti, male površine, niske buke i niskih gubitaka. On sadrži visokonaponske uređaje poput prekidnika struje, brzih zemljajućih prekidača, transformatora struje i vodilaca u zemljenom metalnom oklopnom poklopu ispunjenom sa SF6 gasom. Svaki uređaj smješten je u posebnu gasnu komoru s različitim pritiscima. Blok terminala transformatora struje dijeli gasne komore, povezuje komponente i olakšava održavanje. U pretvorbenoj stanici otkriven je pad pritiska u gasnoj komori 750kV GIS CT od oko 0,05MPa dnevno, što je nastavljalo i nakon punjenja gasom. Stoga smo analizirali kvar bloka terminala.
1 Pregled i analiza pucanja bloka terminala
1.1 Pregled
Blok terminala upušten u rad 23. juna 2017. Pokazao je curenje gasa 6. novembra 2021. i pukotine 8. novembra 2021. Ravnina je strana CT, izbočena je strana non-CT, sa 12 vanjskih navoženih otvora. Strana CT ima tri kruga jednako udaljenih žutih bakrenih terminala (1, 8, 15 po krugu od unutrašnjeg); najspoljniji krug strane non-CT ima 15 terminala (A1 - A5, B1 - B5, C1 - C5 u suprotnom smeru kazaljke na satu) koji se podudaraju sa stranom CT u srednjim krugovima.
1.2 Makroskopska inspekcija
Na izbočenoj strani otkrivena je pukotina dužine oko 30cm, na preokretu uzdignute ivice, podeljena u dva segmenta: široko otvorena dugačka pukotina (A1 - B1) i mala otvorena kratka pukotina (C5 - A1, skoro nevidljiva). Slijedila je penetrantna testiranja kako bi se proverilo za dodatne pukotine.
1.3 Penetrantna testiranja
Penetrantna testiranja su sprovedena na obje strane bloka terminala:
Izbočena strana: Pronađene su dvije pukotine, u skladu sa makroskopskom inspekcionom morfologijom i dužinom (240mm i 60mm). Kratka pukotina postala je vidljiva nakon testiranja, a nisu otkrivene druge pukotine.
Ravna strana: Na unutrašnjem zapečaćujućem prstenu pronađene su dvije pukotine različite dužine (oko 20mm i 8mm). One nisu propale, sa rastojanjem od kraja do kraja od oko 20mm.
1.4 Inspekcija površine pucanja
Rezanac iz A4 pokazao je penetrativne pukotine na strani non-CT i nepenetrativne pukotine na strani CT. Kvadratni provodni listovi i šesterokuti mutve unutar imaju strukturne nagle promjene, s penetrantnim povratnim protokom (razmaci između metaličkih umetnutih delova i epoksidne smole). Vidljive su bile fino pukotine (30° u odnosu na osu bloka terminala) i nepravilne, točkaste površine kontakta (s pukotinama pod uglom od 45°).
1.5 Izračunavanje sile
Sa proizvođačevim momentom savijanja od 25Nm, korišćenjem T = kFd ((k = 0.15), vertikalni prednaprezanje pojedinog vijka bilo je 13.9kN. Simulacija maksimalnog prednaprezanja (M12 vijak, ključ za moment savijanja duljine 50cm) dala je moment savijanja od 220Nm (44Nm putem ključa duljine 10cm), povećavajući prednaprezanje na 24.4kN (1.76× standard). Pukotina pod uglom od 30°, dugacka 31.78mm, imala je 10.78mm nekontinuiranog spoja (povećanje stresa u smoli). Prekomerno prednaprezanje i koncentracija stresa doveli su do inicijalnog formiranja i širenja pukotina u smoli.
2 Uzroci pucanja
Prekomerni savijajući stres na nekontinuiranoj sjedištu strukturi (otvor za vijak na rubu - terminalni stub) doveli su do penetrativnih pukotina. Nepravilno korišćenje alata/preveliki savijajući moment doveli su do prekomernog prednaprezanja vijaka. Pritisak gasa na strani CT
dodao je savijajući stres. Loša veza metala i smole (razmaci) smanjila je presjek nosivosti i dovela do koncentracije stresa. Kombinirano, ovo je dovelo do pucanja bloka terminala i curenja gasa.
3 Prevencioni mjere
Koristiti ključeve za moment savijanja prema proizvođačevim specifikacijama kako bi se spriječilo prekomerno zagrijavanje. Prati procese punjenja gasom kako bi se spriječile razlike u pritisku. Optimirati dizajn/livanje bloka terminala kako bi se spriječili stresi koji dovode do razmaka/oštrih umetnutih delova. Jačati kontrole kvalitete kako bi se odbacili defektan proizvodi.
4 Zaključak
Pucanje bloka terminala CT u SF6 aparaturi rezultovalo je od nepravilnog zagrijavanja vijaka (prekomerno prednaprezanje). Predložene mjere vode ostalim korisnicima energije.
