Анализа на несправности и предизвикателите на несправности на 10 кВ дистрибутивни гасители на пренапони

1. Вовед

Во време на работа на електроприводни системи, главната опрема се соочува со претходи од напон во системата и атмосферски претходи. Заштитници од претходи, особено метално-оксидни заштитници (MOA) со отлични нелинеарни волт-амперски карактеристики, се клучни за заштита поради нивните добри перформанси, голема капацитет за носење на ток и силна отпорност на замаѓање. Меѓутоа, долготрајното изложување на мрежни напони, заедно со квалитетот на компонентите, производствените процеси и надворешната околина, прават MOA подлабоко до нередовни загревања или експлозии, што бара научна идентификација, судење и спречување.

Овој труд се фокусира на масови падови на 10 кВ дистрибутивни MOA во една област. Анализата покажува дека експлодиралите заштитници се концентрирани на еден модел на производител. Погрешните три фази и две нормални фази на овој модел се разбијаат и тестираат за да се утврдат причините и мерките за спречување.

2. Преглед на погрешката

Погрешните заштитници од претходи се распределени по 10 кВ дистрибутивните линии на 35 кВ подстанција. Падовите се често во громнички сезон, а записите за нередовности/погрешки на подстанцијата не можат да се поврзат со погрешните фази на заштитниците. Петте примерци заштитници немаат точни информации за акцијата на заштита и запис за погрешка. Системите за локација на громови покажуваат дека во 2020 година, имаше 516 удари на гром во радиус од 10 км центриран околу оваа подстанција.

После инсталација на местото, беа направени тестови за преемство (вклучувајќи тест за изолациони отпор, тест за референтен DC напон од 1 мА и тест за течење на ток при 0,75 пати од референтниот DC напон од 1 мА), сите со квалификувани резултати.

3. Анализа на причините за пад

Три погрешни фази на заштитници (број 1, број 2, број 3) се разбијаат; две нормални фази на заштитници (број 4, број 5) се тестираат и разбијаат за споредба, за да се идентификуваат причините за масови падови.

3.1 Непотполни информации на табелата

Меѓу трите погрешни фази и две нормални фази на заштитници: 4 имаат датуми на производство, но немаат серијски броеви; 1 има серијски број, но нема датум; другите информации се релативно потполни.

Табелите се критични за оперативното и одржувачко персонал да добие основни информации за опремата. Недостигот на датуми на производство/серијски броеви го затешкува пресметувањето на временското живеење и следењето на квалитетот, што го пречи управувањето со дефекти.

3.2 Варисторите се сите парчиња

Разбијањето на погрешниот заштитник број 1 покажува: 6 варистори помеѓу два електрода, со ознаки од горење и бела прах на некои површини; освен релативно рамни горни/донесни површини, варисторите се нерегуларни по форма, без униформна големина или подредување. Дебелините вклучуваат 18 мм, 20 мм, 23 мм и 25 мм. Три варистора имаат регуларни надворешни лакови (претпоставува се дека од надворешните кругови на комплетни диск-образни/прстеновидни варистори). Слични проблеми постојат и во другите два погрешни фази на заштитници.

Целиот заштитник број 5 беше разбиен (без повреди во процесот, резултати во Сликата 4). Во него: 5 парчиња варистор + 3 метални прстени. Варисторите имаат рамни горни/донесни површини, нерегуларни парчиња, слични на другите: 3 парчиња ~22 мм дебели, 1 на 20 мм, 1 на 17 мм. 3 парчиња покажуваат регуларни надворешни лакови (од надворешните кругови на комплетни диск/прстеновидни варистори); 2 покажуваат регуларни внатрешни лакови (од внатрешните кругови на комплетни прстеновидни варистори).

Варисторите на стандардните метално-оксидни заштитници од претходи се регуларни дискови, прстеновидни или цилиндрични. Нивните димензии строго се поврзуваат со напонскиот однос (остаточен/референтен напон), потенцијалниот градиент, капацитетот за носење на ток, сурови материјали и процеси на згурнување. Пред собирањето на јадрото, секој варистор подлежи целокупни тестови (мрежни напон, DC, ток со висок импулс, квадратен ток, итн.). Само проминатите делови се собираат.

Разбијањето покажува дека овие заштитници користат нестандардни варистори: различна бројка на варистори/метални прстени помеѓу истите модели; нерегуларни форми, различни дебелини и неуниформни надворешни лакови. Значи, јадрата се поправени од парчиња на стандардни варистори (со различни спецификации/електрични параметри), а не од 10 кВ стандардни. Споредбата на погрешни и нормални фази го потврдува дека ова е заводска недостаточност, а не последица од погрешка.

Таквите варистори имаат подолги електрични перформанси. Неравномерните контактни површини го згорчуваат одговорот на претход, капацитетот за носење на ток и стабилноста - лесно предизвикувајќи колапс во време на мрежни претходи.

3.3 Лоша запуштање на композитна џакета

Разбијањето на погрешниот заштитник број 3: едниот крај на композитната џакета е добро запуштен со електродот (Слика 5); другиот крај нема заливо запуштање. Само малку запуштачки материјал исполнува празнината меѓу електродот и арк-штитот - неефективно за заштита, што предизвикува празнини и тешко руждање на електродот (Слика 6).

Ова лошо запуштање произлегува од недостаточно заливане во производството, а не од погрешка.

Композитната џакета нема заливо запуштање на една страна на арк-изолаторот, а витичната површина на блокот на електродот е тешко заружена. Ова покажува дека, дури и со запуштачки материјал, влага може да проникне во арк-изолаторот преку празнините на витичната површина. Во време на работа, влагата која се прилепува на површината на собраниот јадро на варисторите зголемува течењето на ток и резистивните компоненти, што предизвикува тешко загревање. Долготрајна работа доведува до зголемување на температурата во арк-изолаторот, можеби топење и експлодирање на стената на цилиндърот, постепено влошувајќи качеството на работата на заштитника од претходи.

При проверката на заштитникот број 4, беше откриено неравномерна дебелина на композитната џакета на еден крај на електродот. Микрометарот измери најдебелата дел на 4,985 мм, а најтесната само 0,275 мм, како што е прикажано на Слика 7. На фигурата исто така е прикажано дека централниот електроден стоб на џакетата не е стандардна крушка, што указува на лошо запуштање тука.

Композитната џакета е главно направена од силиконска гума. Неравномерната дебелина резултира од лош контрола на процесот и ексцентричност во фазата на вулканизација во производството. За стандардните 10 кВ заштитници, композитната џакета има униформна дебелина од 3-5 мм. Пре-танка силиконска гума има слаба отпорност на стареење и е склонна на пукнување. Не само што овозможува влага да пенетрира и да се прилепи на површината на изолаторот, предизвикувајќи погрешки од влага, туку може и да импотентира воншната изолационна перформанса на опремата, станувајќи ключен фактор кој ограничува качеството на производот.

3.4 Квалификувани во стандардни тестови, неквалификувани во специјални тестови

На нормалниот заштитник број 5 беа изведени тестови поврзани со DC напон, со резултати прикажани во Табела 1.

За да се верификува неговата способност за одржување на висок ток, на нормалниот заштитник број 4 беше изведен тест со импулс на висок ток. Дури и кога тестниот импулс на ток беше далеку под стандардната одредена вредност, заштитникот все јасно искуши колапс и разбијање, што резултираше со неуспешен тест. Подробни податоци се прикажани во Табела 2.

4. Препораки

При објавување на тендери и набавување на заштитници од претходи (особено за дистрибутивни мрежи), треба да се дефинираат квалификациите на доставувачите и техничките спецификации. Изберете доставувачи со зрелите процеси и добри перформанси; избегнете многу ниските понуди.

При прифаќањето на доставени дистрибутивни мрежни заштитници, конструкцијата и оперативните единици мора да ги следат стандарди како “Пет минути”. Изведете детални проверки, задржете фабричните тестни извештаи за да се осигураат квалификациите.

Искористете тест платформите на провинцијалните центри за инспекција на материјали. Изведете примерни тестови (AC/DC, висок ток импулс, запуштање) за 10 кВ заштитници за да се спречат неквалификуваните производи да се поврзат со мрежата.

После инсталација, пред употреба, строго следете GB 50150—2016 за тестови на местото. Издадете стандардизирани извештаи, архивирајте како што е потребно. Обезбедете управување со податоци во целокупниот процес (производство → транспорта → прифаќање → тест на преемство → употреба). По употреба, подобрете патрулите/записите. Во дождливите сезони, користете инфрачервен образ. За нередовно загревање, изключете и заменете натпревремено за да се спречи проширнувањето на погрешката.