Những nguyên nhân có thể gây ra sự cố nứt trong các khối đầu cuối CT bên trong thiết bị GIS?
Thiết bị đóng cắt cách điện khí (GIS), thường được gọi là “SF6 thiết bị điện kết hợp”, được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện vì độ tin cậy cao, diện tích nhỏ, tiếng ồn thấp và tổn thất thấp. Nó bao gồm các thiết bị điện áp cao như cầu chì, công tắc nối đất nhanh, biến dòng, và thanh cái trong một vỏ kim loại có tiếp đất chứa khí SF6. Mỗi thiết bị nằm trong buồng khí riêng biệt với áp suất khác nhau. Bảng đấu nối CT phân chia các buồng khí, kết nối các thành phần và dễ dàng bảo trì. Một trạm chuyển đổi đã phát hiện áp suất trong buồng khí CT 750kV giảm khoảng 0,05MPa mỗi ngày, vẫn tồn tại sau khi bơm thêm khí. Do đó, chúng tôi đã phân tích sự cố của bảng đấu nối CT.
1 Tổng quan và Phân tích Sự cố của Bảng Đấu Nối
1.1 Tổng quan
Được đưa vào vận hành vào ngày 23-06-2017, bảng đấu nối bắt đầu rò rỉ khí vào ngày 06-11-2021 và xuất hiện nứt vào ngày 08-11-2021. Mặt phẳng là phía CT, mặt lồi là phía không phải CT, có 12 lỗ ren ngoài. Phía CT có ba vòng đồng đều của các cọc đồng màu vàng (1, 8, 15 cọc theo thứ tự từ bên trong); vòng ngoài cùng của phía không phải CT có 15 cọc (A1 - A5, B1 - B5, C1 - C5 theo chiều ngược kim đồng hồ), khớp với phía CT ở các vòng giữa.
1.2 Kiểm tra Macro
Một vết nứt dài khoảng 30cm được tìm thấy trên mặt lồi, ở mép nâng lên, chia thành hai phần: một vết nứt dài mở rộng (A1 - B1) và một vết nứt ngắn mở ít (C5 - A1, khó nhìn thấy). Kiểm tra bằng chất thấm để kiểm tra thêm vết nứt.
1.3 Kiểm tra Chất Thấm
Kiểm tra chất thấm được thực hiện trên cả hai mặt của bảng đấu nối:
Mặt lồi: Hai vết nứt được tìm thấy, phù hợp với kiểm tra macro về hình thái và độ dài (240mm và 60mm). Vết nứt ngắn trở nên rõ ràng sau khi kiểm tra, và không phát hiện thêm vết nứt nào khác.
Mặt phẳng: Hai vết nứt có độ dài khác nhau (khoảng 20mm và 8mm) được tìm thấy ở vòng đệm bên trong. Chúng không xuyên qua, với khoảng cách từ đầu này đến đầu kia khoảng 20mm.
1.4 Kiểm tra Mặt Nứt
Một đoạn cắt từ A4 cho thấy các vết nứt xuyên qua phía không phải CT và các vết nứt không xuyên qua phía CT. Các tấm dẫn điện hình vuông và các con tán lục giác bên trong có sự thay đổi cấu trúc đột ngột, với sự thấm ngược của chất thấm (khe hở giữa các chèn kim loại và nhựa epoxy). Các vết nứt nhỏ (30° so với trục của bảng đấu nối) và bề mặt tiếp xúc không đều, có đốm (với các vết nứt góc 45°) được nhìn thấy.
1.5 Tính Toán Lực
Với lực xiết bulong của nhà sản xuất là 25Nm, sử dụng T = kFd ((k = 0.15), lực nén thẳng đứng của bulong đơn là 13,9kN. Mô phỏng lực nén tối đa (bulong M12, cần vặn lực 50cm) cho ra lực xiết 220Nm (44Nm thông qua cần vặn 10cm), tăng lực nén lên 24,4kN (1,76× tiêu chuẩn). Vết nứt dài 31,78mm, góc 30° có mối nối không liên tục dài 10,78mm (tăng ứng suất nhựa). Lực nén quá mức và tập trung ứng suất gây ra sự khởi phát và lan truyền vết nứt trong nhựa.
2 Nguyên Nhân Gây Nứt
Ứng suất uốn quá mức trên cấu trúc chỗ ngồi không liên tục (lỗ bulong mép - cọc đấu nối) gây ra các vết nứt xuyên qua. Công cụ không đúng hoặc siết quá mức dẫn đến lực nén bulong quá mức. Áp suất khí phía CT
thêm vào ứng suất uốn. Liên kết kim loại - nhựa kém (khe hở) làm giảm tiết diện chịu lực và gây ra tập trung ứng suất. Kết hợp, những yếu tố này đã làm nứt bảng đấu nối, gây rò rỉ khí.
3 Biện Pháp Phòng Ngừa
Sử dụng cần vặn lực theo chỉ định của nhà sản xuất để tránh siết quá mức. Tuân thủ quy trình bơm khí để ngăn ngừa sự khác biệt áp suất. Tối ưu hóa thiết kế/bình đúc bảng đấu nối để tránh các khe hở/góc sắc gây ứng suất. Tăng cường kiểm tra chất lượng để loại bỏ sản phẩm lỗi.
4 Kết Luận
Việc nứt bảng đấu nối CT trong thiết bị SF6 là do siết bulong không đúng (lực nén quá mức). Các biện pháp đề xuất hướng dẫn cho người dùng điện khác.
