Анализ на дефекти и предотвратяване на дефекти във видимите гасители: Ключови причини за неизправности на 10 кВ разпределителни гасители
1. Въведение
По време на експлоатацията на електроенергийната система, основното оборудване се изправя пред заплахи от вътрешни и атмосферни прекомерни напрежения. Градини за защита, особено металоксидни градини (MOA) с отлични нелинейни волт-амперни характеристики, са ключови за защитата поради тяхната добра производителност, голяма способност за пренасяне на ток и силна устойчивост към замърсяване. Обачно, дългият период на излагане на сетевите честоти, както и качеството на компонентите, производствените процеси и външната среда, правят MOA склонни към аномално затопляне или взривяване, което изисква научно разпознаване, преценка и предпазване.
Тази статия се занимава с масови повреди на 10 кВ дистрибутивни MOA в един регион. Анализът показва, че повредените градини се концентрират в модела на един производител. Разглобяват се и се тестват три повредени фази и две нормални фази на този модел, за да се определят причините и мерките за противодействие.
2. Преглед на повредата
Повредените градини за защита са разпределени по 10 кВ дистрибутивните линии на 35 кВ подстанция. Повредите са чести в грозновия сезон, а неправилните/повредени записи на подстанцията не могат да бъдат свързани с повредените фази на градините. Петте избрани градини липсват на точна информация за действие на защитата и запис на повреди. Системите за локализация на мълнии показват, че през 2020 година има 516 удара на мълния в радиус от 10 км, центриран около тази подстанция.
След монтажа на място се провеждат тестове при предаване (включително тестове на изолационното съпротивление, тестове на референтното напрежение на 1 mA DC и тестове на теченията на течението при 0,75 пъти референтното напрежение на 1 mA DC), всички с квалифицирани резултати.
3. Анализ на причините за повреда
Разглобяват се три повредени фази градини (№1, №2, №3); два нормални фази градини (№4, №5) се тестват и разглобяват за сравнение, за да се определят причините за масовата повреда.
3.1 Непълна информация на етикета
Сред трите повредени фази и два нормални фази градини: 4 имат дати на производство, но без сериен номер; 1 има сериен номер, но без дата; другата информация е относително пълна.
Етикетите са критични за операторски и технически персонал, за да получат основна информация за оборудването. Липсата на дати на производство/сериен номер препятства изчисляването на продължителността на службата и проследяването на качеството, затруднява управлението на дефектите.
3.2 Варисторите са всички фрагменти
Разглобяването на №1 повредена градина показва: 6 варистора между двата електрода, с огнени знаци и бял прах на някои повърхности; освен относително равните горни/долни повърхности, варисторите са неравномерни по форма, без еднакви размери или подредба. Дебелините включват 18 мм, 20 мм, 23 мм и 25 мм. Три варистора имат регулярни външни дъги (вероятно от външните кръгове на пълни диск-образни/кръгови варистори). Подобни проблеми съществуват и в другите две повредени фази градини.
Разглобяването на №5 цялата градина за защита (без повреди по време на процеса, резултатите са показани на Фиг. 4). Вътре: 5 варистора + 3 метални прокладки. Варисторите имат плоски горни/долни повърхности, неравномерни фрагменти, подобни на другите: 3 части ~22 мм дебели, 1 на 20 мм, 1 на 17 мм. 3 части показват регулярни външни дъги (от външните кръгове на пълни диск/кръг-образни варистори); 2 показват регулярни вътрешни дъги (от вътрешните кръгове на пълни кръг-образни варистори).
Варисторите на стандартните метал-оксидни градини за защита са регулярни дискове, кръгове или цилиндри. Их размери строго се свързват с напрежението (остатъчно/референтно напрежение), потенциалния градиент, способността за пренасяне на ток, суровините и процесите на изгаряне. Преди монтажа на ядрото, всеки варистор подлежи на пълен набор от тестове (сетеви честоти, DC, високотокови импулси, квадратни вълни и др.). Само одобрени части се монтират.
Разглобяването показва, че тези градини използват нетрадиционни варистори: непостоянен брой варистори/метални прокладки в един и същ модел; неравномерни форми, различни дебелини и неравномерни външни дъги. Следователно, ядрата са поправени с фрагменти от традиционни варистори (различни спецификации/електрически параметри), а не 10 кВ стандартни. Сравнението на повредени и нормални фази потвърждава, че това е заводска дефектна, а не повредена.
Такива варистори имат подобрен електрически производителност. Неравномерните контактни области влошават устойчивостта към прекомерни напрежения, способността за пренасяне на ток и стабилността - лесно причинявайки пробиви по време на импулси на линията.
3.3 Лоша герметизация на композитната обвивка
Разглобяването на №3 повредена градина: единият край на композитната обвивка е добре герметизиран с електрода (Фиг. 5); другият край липсва отливна герметизация. Само малко герметик запълва празнината между електрода и арк-щита - неефективно за защита, причиняващо празнини и сериозна корозия на електрода (Фиг. 6).
Тази слаба герметизация произтича от недостатъчна отливка в производството, а не от повреди.
Композитната обвивка няма отливна герметизация от едната страна на арк-изолиращия цилиндър, а въртящата повърхност на блока на електрода е сериозно заръждана. Това показва, че дори и с герметик, влагата може да проникне в арк-изолиращия цилиндър през зазорите на въртящите повърхности. По време на експлоатация, влагата, прилепнала към повърхността на сборката на варисторите, увеличава течението на течението и резистивните компоненти, причинявайки сериозно затопляне. Дългосрочната експлоатация води до повишаване на температурата в арк-изолиращия цилиндър, вероятно топейки и разбивайки стената на цилиндъра, постепенно влошавайки качеството на експлоатацията на градината за защита.
При инспекцията на №4 градина за защита, открива се неравномерна дебелина на композитната обвивка на единия край на електрода. Микрометър измерва най-дебелия част на 4,985 мм и най-тънкия на само 0,275 мм, както е показано на Фиг. 7. Фигурата показва също, че централната колона на електрода на обвивката не е стандартен кръг, указвайки лоша герметизация тук.
Композитната обвивка е главно направена от силиконова гума. Неравномерната й дебелина произтича от лош контрол на процеса и ексцентричност по време на стадията на вулканизация в производството. За стандартните 10 кВ градини за защита, композитната обвивка има равномерна дебелина от 3-5 мм. Прекалено тънката силиконова гума показва слаба устойчивост към стареене и е склонна към разцепяване. Не само позволява влагата да проникне и прилепне към повърхността на изолационния цилиндър, причинявайки влагови повреди, но може също да намали външната изолационна производителност на оборудването, ставайки ключов фактор, ограничаващ качеството на продукта.
3.4 Квалифицирани в конвенционални тестове, неквалифицирани в специални тестове
Изпълняват се тестове, свързани с DC напрежение, върху №5 нормална градина за защита, с резултати, показани в Таблица 1.
За да се провери способността му да издържа висок ток, се извършва тест с високотоков импулс върху №4 нормална градина за защита. Дори когато тестовият импулсен ток е много по-нисък от стандартно зададената стойност, градината все пак преживява пробив и разбиване, резултиращо в неуспешен тест. Подробни данни са представени в Таблица 2.
4. Предложения
При подаване на оферти и закупуване на градини за защита (особено за дистрибутивни мрежи), ясно дефинирайте квалификациите на доставчиците и техническите спецификации. Изберете доставчици със зрели процеси и добра производителност; избегнете прекалено ниски ценови оферти.
По време на приемането на доставените дистрибутивни мрежи градини, строителните и експлуатационните единици трябва да следват стандарти като "Петте прохода". Извършете проверки по елементи, запазете заводските тестови доклади, за да се гарантира степента на квалификация.
Използвайте тестови платформи на провинциалните центрове за материали. Изпълнявайте пробни тестове (AC/DC, високотоков импулс, герметизация) за 10 кВ градини, за да блокирате неквалифицираните продукти от връзка с мрежата.
След инсталацията, преди включването, стриктно следвайте GB 50150—2016 за местни тестове. Издайте стандартизирани доклади, архивирайте по изисквания. Осигурете управление на данни в целия процес (производство → транспортиране → приемане → тестове при предаване → включване). След включването, засилете патрулите/записите. В дъждовните сезони, използвайте инфрачервено изображение. При аномално затопляне, изключете и заменете незабавно, за да се предотврати разширяване на повредата.
