Analiza i prevencija grešaka u prekidnicama od strave: Ključne uzroke neispravnosti prekidnika od strave na 10 kV raspodeli

1. Uvod

Tokom rada električnog sistema, glavna oprema se suočava sa pretnjama unutrašnjih i atmosferskih preopterećenja. Protivudarni uređaji, posebno metal-oksidi protivudarni uređaji (MOA) sa odličnim nelinearnim volt-amperskim karakteristikama, ključni su za zaštitu zbog svoje dobre performanse, velike kapaciteta za prenos struje i snažne otpornosti na zagađenje. Međutim, dugotrajno izlaganje naprezanjima mrežne frekvencije, uz kvalitet komponenti, proizvodne procese i spoljašnje okruženje, čini da MOA-e postaju podložni anormalnom zagrevanju ili eksplozijama, što zahteva znanstveno identifikovanje, procenu i prevenciju.

Ovaj rad se bavi masovnim propustom 10 kV distribucijskih MOA-eva u jednoj regiji. Analiza pokazuje da se eksplozivni protivudarni uređaji koncentrišu na model jednog proizvođača. Razbijeni su i testirani tri grešne-faze i dva normalna-faza MOA-eva ovog modela kako bi se utvrdile uzroci i merdevine.

2. Pregled grešaka

Grešni protivudarni uređaji su raspoređeni na 10 kV distribucijskim linijama 35 kV transformatorne stanice. Propusti su česti u grmljavinskoj sezonu, a nepravilnosti/propusti u transformatornoj stanicu ne odgovaraju fazonim sa grešnim protivudarnim uređajima. Pet uzorkovanih protivudarnih uređaja nema tačnih informacija o akciji zaštite i snimanju grešaka. Sistemi lokacije munji pokazuju da je 2020. godine bilo 516 udara munje u poluprečniku od 10 km centrirano oko ove transformatorske stanice.

Nakon montaže na mestu, izvršeni su testovi prelazne vlasti (uključujući testiranje otpornosti izolacije, testiranje referentnog napona 1 mA DC i testiranje strujanja na 0,75 puta referentni napon 1 mA DC), svi sa kvalifikovanim rezultatima.

3. Analiza uzroka propusta

Razbijeni su tri grešne-faze protivudarni uređaji (broj 1, broj 2, broj 3); dva normalna-faza protivudarni uređaja (broj 4, broj 5) su testirani i razbijeni za upoređivanje, kako bi se identifikovali uzroci masovnog propusta.

3.1 Nepotpune informacije na marki

Među tri grešne-faze i dva normalna-faza protivudarni uređaja: 4 imaju datume proizvodnje ali nema serijskih brojeva; 1 ima serijski broj ali nema datuma; ostale informacije su relativno potpune.

Markice su ključne za operativne i održavajuće osoblje da dobije osnovne informacije o opremi. Nedostatak datuma proizvodnje/serijskog broja sprečava izračunavanje vremena života i praćenje kvaliteta, onemogućavajući centralizovano upravljanje defektima.

3.2 Varistori su svi fragmenti

Razbijanje grešnog protivudarnog uređaja broj 1 otkriva: 6 varistora između dva elektroda, sa tragovima sagorijevanja i belim prahom na nekim površinama; osim relativno ravne gornje/donje površine, varistori su neravnomerni u obliku, bez uniformne veličine ili rasporeda. Debljine uključuju 18 mm, 20 mm, 23 mm i 25 mm. Tri varistora imaju regularne spoljne lukove (pretpostavlja se da su sa spoljnih krugova kompletnih diskastih/prstenastih varistora). Slični problemi postoje i kod druga dva grešna-faza protivudarni uređaja.

Integran protivudarni uređaj broj 5 je razbijen (bez oštećenja tokom procesa, rezultati na slici 4). Unutra: 5 komada varistora + 3 metalička podloga. Varistori imaju ravne gornje/donje površine, neravnomerne fragmente inače, slično drugima: 3 komada ~22mm debljine, 1 na 20mm, 1 na 17mm. 3 komada pokazuju regularne spoljne lukove (sa spoljnih krugova kompletnih diskastih/prstenastih varistora); 2 pokazuju regularne unutrašnje lukove (sa unutrašnjih krugova kompletnih prstenastih varistora).

Varistori standardnih metal-oksidi protivudarnih uređaja su regularni diski, prstenovi ili cilindri. Njihove dimenzije strogo se vezuju za odnos napona (preostali/referentni napon), potencijalni gradient, kapacitet prenosa struje, sirovine i peći procese. Pre montaže jezgra, svaki varistor podleže punom testiranju (mrežna frekvencija, DC, visok-strujni impulsi, kvadratni talasi itd.). Samo komadi koji prođu su montirani.

Razbijanje pokazuje da ovi protivudarni uređaji koriste nekonvencionalne varistore: nezgodne brojke varistora/metalnih podloga između istih modela; neravnomerni oblici, različite debljine i neravnomerne spoljne lukove. Stoga, jezgra su popravljena od fragmenta konvencionalnih varistora (različiti specifikacije/električni parametri), a ne standardne 10 kV. Uporedba grešnih i normalnih faza potvrđuje da je ovo fabrični defekt, a ne posledica greške.

Takvi varistori imaju lošu električnu performansu. Neravnomerne površine kontakta pogoršavaju otpornost na preopterećenja, kapacitet prenosa struje i stabilnost - lako dovode do kvarova tokom impulsne struje na liniji.

3.3 Loše zatvaranje kompozitne jakne

Razbijanje grešnog protivudarnog uređaja broj 3: jedan kraj kompozitne jakne dobro zatvara sa elektrodama (slika 5); drugi kraj nema lisane zatvaranje. Samo malo zatvarajućeg materijala ispunjava prazninu između elektrode-i-zabrane-luka - neefikasno za zaštitu, dovodeći do praznina i teškog koroza elektrode (slika 6).

Ovo loše zatvaranje dolazi od nedostatka lisanja u proizvodnji, a ne greške.

Kompozitna jakna nema lisano zatvaranje na jednoj strani cilindra za izolaciju luka, a nitična površina bloka elektrode je teško korozena. To pokazuje da čak i sa zatvarajućim materijalom, vlaga može proći kroz praznine niti i doći do cilindra za izolaciju luka. Toku rada, vlaga koja se lepi na površinu montaže jezgra varistora povećava strujanje i otporne komponente, dovodeći do teškog zagrevanja. Dugotrajno korišćenje dovodi do porasta temperature unutar cilindra za izolaciju luka, moguće topnje i eksplozije zidova cilindra, postepeno smanjujući kvalitet rada protivudarnog uređaja.

Pri pregledu protivudarnog uređaja broj 4, otkrivena je neravnomerna debljina kompozitne jakne na jednom kraju elektrode. Mikrometar je mjerio najdeblju deo na 4,985 mm, a najtanji samo 0,275 mm, kao što je prikazano na slici 7. Slika takođe pokazuje da otvor u centru stuba elektrode na jakni nije standardni krug, što ukazuje na loše zatvaranje ovdje.

Kompozitna jakna je uglavnom izrađena od silikonske gume. Njena neravnomerna debljina dolazi od loše kontrole procesa i ekscentriciteta tokom vulkanizacije u proizvodnji. Za konvencionalne 10 kV protivudarne uređaje, kompozitna jakna ima uniformnu debljinu od 3-5 mm. Pretanka silikonska guma pokazuje lošu otpornost na staranje i lako se pucava. Ne samo što dopušta penetraciju vlage i lepljenje na površini izolacionog cilindra, što dovodi do grešaka izazvanih vlagošću, već može i ometa vanjsku izolacijsku performansu opreme, postajući ključni faktor ograničenja kvaliteta proizvoda.

3.4 Kvalifikovani u konvencionalnim testovima, nekvalifikovani u posebnim testovima

Testovi vezani za DC napone su izvršeni na integranom protivudarnom uređaju broj 5, sa rezultatima prikazanim u tabeli 1.

Da bi se verifikovala njegova sposobnost da izdrži visoku struju, izvršen je test visok-strujnog impulsa na integranom protivudarnom uređaju broj 4. Čak i kada je testni impulsnina struja daleko ispod standardno predviđene vrednosti, protivudarni uređaj je doživeo propad i raspad, što je dovelo do neuspjeha testa. Detaljni podaci su prikazani u tabeli 2.

4. Preporuke

Kod licitacije i nabave protivudarnih uređaja (posebno za distribucijske mreže), jasno definisati kvalifikacije dobavljača i tehničke specifikacije. Izaberite dobavljače sa zrelim procesima i dobrim performansama; izbegavajte prenisko ponude.

Pri prihvatanju dostavljenih distribucijskih protivudarnih uređaja, konstruktorske i operativne jedinice moraju pratiti standarde poput "Pet prolaza". Obaviti detaljne provere, zadržati fabrične testne izveštaje kako bi se osigurala stopa kvalifikacije.

Koristite testne platforme provinčnih centara za kontrolu materijala. Izvršiti uzorčna testiranja (AC/DC, visok-strujni impulsi, zatvaranje) za 10 kV protivudarne uređaje kako bi se spriječilo povezivanje nekvalifikovanih proizvoda na mrežu.

Nakon instalacije, pre puštanja u rad, strogo pratite GB 50150—2016 za testiranje na mestu. Izdajte standardizovane izveštaje, arhivirajte prema zahtevima. Osigurajte upravljanje podacima u celom procesu (proizvodnja → transport → prihvatanje → testiranje prelaze → puštanje u rad). Nakon puštanja u rad, pojačajte patroliranje/registrovanje. U kišnim sezonama koristite infracrveno slikanje. Za anormalno zagrevanje, isključite i zamijenite odmah kako biste spriječili širenje grešaka.