Vilka är de möjliga orsakerna till sprickfel i CT-terminalblock inom GIS-utrustning?
Gasisoleringsswitchgear (GIS), ofta kallat “SF6-kombinerad elektrisk apparatur”, används omfattande i elkraftsystem för sin höga tillförlitlighet, liten fotavtryck, låg buller och låg förlust. Den innesluter högspänningsenheter som strömbrytare, snabba jordningskopplingar, strömmätare och busbar i en ansluten metallskal fylld med SF6-gas. Varje enhet sitter i ett separat gaschass med olika tryck. Terminalblocket för strömmätaren delar upp gaschass, ansluter komponenter och underlättar underhåll. På en ombildningsstation upptäcktes att trycket i ett 750kV GIS strömmätargaschass sjönk ~0,05MPa per dag, vilket fortsatte efter gasfyllning. Därför analyserade vi terminalblockets fel.
1 Översikt och sprickanalys av terminalblocket
1.1 Översikt
Terminalblocket sattes i drift den 23 juni 2017, läckte gas den 6 november 2021 och visade sprickor den 8 november 2021. Den platta sidan är strömmätarsidan, den konvexa sidan är icke-strömmätarsidan, med 12 yttre trådade hål. Strömmätarsidan har tre cirklar med jämnt fördelade gula kopparterminalposter (1, 8, 15 per cirkel utifrån); de yttre cirklarna på icke-strömmätarsidan har 15 poster (A1-A5, B1-B5, C1-C5 moturs), vilket matchar strömmätarsidan i de mellersta cirklarna.
1.2 Makroskopisk inspektion
En spricka på cirka 30 cm längd hittades på den konvexa sidan, vid vändningen av den upphöjda kanten, indelad i två delar: en bred öppen lång spricka (A1-B1) och en smal öppen kort spricka (C5-A1, knappt synlig). Efter det genomfördes penetranttest för att kontrollera fler sprickor.
1.3 Penetranttest
Penetranttest utfördes på båda sidor av terminalblocket:
Konvex sida: Två sprickor hittades, samma form och längd som vid makroskopisk inspektion (240 mm och 60 mm). Den korta sprickan blev tydlig efter testet, och inga andra sprickor upptäcktes.
Platt sida: Två sprickor av olika längd (cirka 20 mm och 8 mm) hittades vid den inre tättningsslingan. De gick inte igenom, med en slut-till-slut-avstånd på cirka 20 mm.
1.4 Frakturytainspektion
Ett avsnitt från A4 visade genombrottande sprickor på icke-strömmätarsidan och icke-genombrottande sprickor på strömmätarsidan. Kvadratiska ledande plattor och sexhöriga mutter inuti hade strukturella abrupta förändringar, med penetrantbaksökning (gap mellan metallinmatningar och epoxid). Fina sprickor (30° till terminalblockets axel) och ojämna, fläckiga kontaktytors (med 45°-vinklade sprickor) observerades.
1.5 Kraftberäkning
Med tillverkarens 25Nm muttorstorque, använder T = kFd ((k = 0.15), den vertikala förspänningen för en enda mutter var 13,9kN. Simulering av max förspänning (M12 mutter, 50cm stötnyckel) gav 220Nm torque (44Nm via en 10cm-arm stötnyckel), vilket höjde förspänningen till 24,4kN (1,76× standard). Den 30°-vinklade, 31,78mm långa fraktur hade en 10,78mm diskontinuerlig förbindelse (ökning av resinstress). För hög förspänning och stresskoncentration orsakade sprickbildning och utveckling i resina.
2 Orsaker till sprickor
För hög böjstress på den diskontinuerliga sittstrukturen (kantskruvhål-terminalpost) orsakade genombrottande sprickor. Oegentliga verktyg/överstramning ledde till för hög skruvförspänning. Trycket från strömmätarsidan lade till böjstress. Dålig metall-resinbinding (gap) minskade bärande tvärsnitt och orsakade stresskoncentration. Sammantaget sprack terminalblocket och läckte gas.
3 Preventiva åtgärder
Använd stötnycklar enligt tillverkarens specifikationer för att undvika överstramning. Följ gasfyllningsprocesser för att förhindra tryckskillnader. Optimering av terminalblockdesign/gjutning för att undvika stressgenererande gap/skarpa inmatningar. Förstärk kvalitetskontroller för att avvisa defekta produkter.
4 Slutsats
Sprickor i strömmätarterminalblock i SF6-apparatur resulterade från felaktig skruvstramning (för hög förspänning). De föreslagna åtgärderna ger vägledning för andra elanvändare.
