Analisis Kegagalan dan Pencegahan Penahan Gelombang: Faktor Utama Kegagalan Perlindungan 10 kV Distribusi

1. Pengenalan

Semasa operasi sistem kuasa, peralatan utama menghadapi ancaman dari tegangan berlebihan dalaman dan atmosfera. Pemangkas gelombang, terutamanya pemangkas gelombang oksida logam (MOA) dengan ciri volt-ampere tidak linear yang baik, adalah penting untuk perlindungan kerana prestasi yang baik, kapasiti arus yang besar, dan ketahanan terhadap pencemaran. Walau bagaimanapun, pendedahan jangka panjang kepada tegangan frekuensi kuasa, bersama-sama kualiti komponen, proses pembuatan, dan persekitaran luar, membuat MOA mudah mengalami pemanasan abnormal atau letupan, memerlukan pengenalpastian, penilaian, dan pencegahan saintifik.

Kertas ini membincangkan kegagalan skala besar MOA agihan 10 kV di suatu kawasan. Analisis menunjukkan pemangkas gelombang yang meletup terkonsentrasi pada satu model daripada seorang pembuat. Tiga MOA fasa rosak dan dua MOA fasa normal model ini dibongkar dan diuji untuk menentukan sebab dan tindakan balas.

2. Gambaran Kesalahan

Pemangkas gelombang yang rosak tersebar di laluan agihan 10 kV stesen kuasa 35 kV. Kegagalan sering berlaku semasa musim ribut petir, dan rekod anomali/kesalahan stesen kuasa tidak dapat disesuaikan dengan pemangkas gelombang fasa rosak. Lima sampel pemangkas gelombang tersebut tidak mempunyai maklumat tindakan perlindungan dan rekod kesalahan yang tepat. Sistem lokasi petir menunjukkan bahawa pada tahun 2020, terdapat 516 sambaran petir dalam radius 10 km berpusat pada stesen kuasa ini.

Selepas pemasangan di tapak, ujian serah terima dijalankan (termasuk ujian rintangan isolasi, ujian tegangan DC rujukan 1 mA, dan ujian arus bocor pada 0.75 kali tegangan DC rujukan 1 mA), semua dengan hasil yang layak.

3. Analisis Sebab Kegagalan

Tiga MOA fasa rosak (No.1, No.2, No.3) dibongkar; dua MOA fasa normal (No.4, No.5) menjalani ujian dan dibongkar untuk perbandingan, untuk mengenal pasti sebab kegagalan skala besar.

3.1 Maklumat Plat Nama Tidak Lengkap

Di antara tiga MOA fasa rosak dan dua MOA fasa normal: 4 mempunyai tarikh pembuatan tetapi tiada nombor siri; 1 mempunyai nombor siri tetapi tiada tarikh; maklumat lain adalah relatif lengkap.

Plat nama adalah penting bagi kakitangan operasi dan penyelenggaraan untuk mendapatkan maklumat asas peralatan. Kehilangan tarikh pembuatan/nombor siri menghalang pengiraan umur perkhidmatan dan pelacakan kualiti, menghalang pengurusan cacat terpusat.

3.2 Varistor Semua Berupa Fragmen

Pembongkaran MOA No.1 yang rosak menunjukkan: 6 varistor di antara dua elektrod, dengan tanda hangus dan serbuk putih pada beberapa permukaan; selain permukaan atas/bawah yang relatif rata, varistor tidak beraturan bentuk, tanpa saiz atau susunan yang seragam. Ketebalan termasuk 18 mm, 20 mm, 23 mm, dan 25 mm. Tiga varistor mempunyai lengkung luar yang beraturan (mungkin dari lingkaran luar varistor berbentuk disk/cincin yang lengkap). Masalah serupa wujud pada dua MOA fasa rosak yang lain.

MOA No. 5 yang utuh dibongkar (tidak rosak semasa proses, hasil dalam Rajah 4). Di dalam: 5 keping varistor + 3 gasket logam. Varistor mempunyai permukaan atas/bawah yang rata, fragmen tidak beraturan, serupa dengan yang lain: 3 keping ~22mm tebal, 1 pada 20mm, 1 pada 17mm. 3 keping menunjukkan lengkung luar yang beraturan (dari lingkaran luar varistor berbentuk disk/cincin yang lengkap); 2 menunjukkan lengkung dalam yang beraturan (dari lingkaran dalam varistor berbentuk cincin yang lengkap).

Varistor pemangkas gelombang oksida logam standard adalah disk, cincin, atau silinder yang beraturan. Dimensinya berkait rapat dengan nisbah tegangan (tegangan sisa/rujukan), gradien potensial, kapasiti arus, bahan mentah, dan proses pembakaran. Sebelum perakitan inti, setiap varistor menjalani ujian penuh (frekuensi kuasa, DC, impuls arus tinggi, gelombang segi empat, dll.). Hanya kepingan yang lulus dijadikan perakitan.

Pembongkaran menunjukkan pemangkas gelombang ini menggunakan varistor tidak konvensional: jumlah varistor/gasket logam tidak konsisten di antara unit model yang sama; bentuk tidak beraturan, ketebalan berbeza, dan lengkung luar tidak seragam. Oleh itu, inti diperbaiki dari fragmen varistor konvensional (spesifikasi/parameter elektrik yang berbeza), bukan 10 kV standard. Perbandingan fasa rosak vs. normal mengesahkan ini adalah cacat kilang, bukan disebabkan oleh kesalahan.

Varistor seperti ini mempunyai prestasi elektrik yang kurang baik. Kawasan kontak yang tidak seragam merosakkan ketahanan terhadap tegangan berlebihan, kapasiti arus, dan kestabilan—mudah menyebabkan gangguan semasa lonjakan garisan.

3.3 Penutupan Buruk Jaket Komposit

Pembongkaran MOA No. 3 yang rosak: satu hujung jaket komposit tertutup dengan baik dengan elektrod (Rajah 5); hujung lain tiada pengecoran penutup. Hanya sedikit bahan penutup mengisi jurang antara elektrod-dinding perisai busur—tidak efektif untuk perlindungan, menyebabkan jurang dan karat elektrod yang parah (Rajah 6).

Penutupan buruk ini disebabkan oleh pengecoran yang tidak mencukupi semasa pengeluaran, bukan kesalahan.

Jaket komposit tiada pengecoran penutup di salah satu sisi silinder perisai busur, dan permukaan berulir blok elektrod sangat karatan. Ini menunjukkan bahawa walaupun dengan bahan penutup, kelembapan masih boleh merembes ke dalam silinder perisai busur melalui jurang ulir. Semasa operasi, kelembapan yang menempel pada permukaan perakitan inti varistor meningkatkan arus bocor dan komponen resistif, menyebabkan pemanasan yang parah. Operasi jangka panjang menyebabkan suhu di dalam silinder perisai busur meningkat, mungkin melebur dan meletup dinding silinder, secara beransur-ansur merosakkan kualiti operasi pemangkas gelombang.

Semasa pemeriksaan MOA No. 4, ketebalan tidak seragam jaket komposit ditemui di salah satu hujung elektrod. Mikrometer mengukur bahagian paling tebal pada 4.985 mm dan paling nipis hanya 0.275 mm, seperti ditunjukkan dalam Rajah 7. Rajah juga menunjukkan lubang pusat tiang elektrod jaket bukan bulatan standard, menunjukkan penutupan buruk di sini.

Jaket komposit terutamanya terbuat dari getah silikon. Ketebalan tidak seragam disebabkan oleh kawalan proses yang buruk dan eksentrik semasa tahap vulkanisasi pengeluaran. Untuk pemangkas gelombang 10 kV standard, jaket komposit mempunyai ketebalan seragam 3-5 mm. Getah silikon yang terlalu nipis mempunyai ketahanan usia yang buruk dan mudah retak. Ia tidak hanya membolehkan kelembapan merembes dan menempel pada permukaan silinder insulator, menyebabkan kesalahan akibat kelembapan, tetapi juga mungkin merosakkan prestasi isolasi luar peralatan, menjadi faktor utama yang menghalang kualiti produk.

3.4 Layak dalam Ujian Konvensional, Tidak Layak dalam Ujian Khas

Ujian berkaitan tegangan DC dijalankan pada MOA No. 5 yang normal, dengan hasil ditunjukkan dalam Jadual 1.

Untuk mengesahkan daya tahan terhadap arus tinggi, ujian impuls arus tinggi dijalankan pada MOA No. 4 yang normal. Walaupun impuls arus ujian jauh di bawah nilai yang ditetapkan standard, pemangkas gelombang masih mengalami gangguan dan pecah, mengakibatkan ujian gagal. Data terperinci ditunjukkan dalam Jadual 2.

4. Cadangan

Semasa tender dan pembelian pemangkas gelombang (terutamanya untuk rangkaian agihan), tentukan dengan jelas kelayakan pembekal dan spesifikasi teknikal. Pilih pembekal dengan proses yang matang dan prestasi yang baik; elakkan tender harga yang terlalu rendah.

Semasa penerimaan pemangkas gelombang rangkaian agihan yang dihantar, unit pembinaan dan operasi mesti mengikuti standard seperti “Lima Lulus”. Lakukan pemeriksaan item demi item, simpan laporan ujian kilang untuk memastikan kadar kelayakan.

Guna platform ujian pusat bahan negeri. Lakukan ujian sampel (AC/DC, impuls arus tinggi, penutupan) untuk pemangkas gelombang 10 kV untuk menghalang produk tidak layak daripada sambungan grid.

Selepas pemasangan, sebelum komisen, ikuti GB 50150—2016 untuk ujian di tapak. Terbitkan laporan yang standard, arkibkan mengikut keperluan. Pastikan pengurusan data proses penuh (pengeluaran → pengangkutan → penerimaan → ujian serah terima → komisen). Selepas komisen, tingkatkan patroli/rekod. Semasa musim hujan, guna pencitraan inframerah. Untuk pemanasan abnormal, padamkan dan gantikan segera untuk mencegah perluasan kesalahan.