Pagsusuri at Pag-iwas sa Pagkakamali ng Surge Arrester: Mga Pangunahing Dahilan ng Pagkakamali ng 10 kV Distribution Arresters

1. Pagpapakilala

Sa pag-operate ng sistema ng kuryente, ang pangunahing kagamitan ay nakaugalian sa mga banta mula sa panloob at atmosperikong overvoltages. Ang surge arresters, lalo na ang metal oxide arresters (MOAs) na may mahusay na hindi linear na volt-ampere characteristics, ay mahalaga para sa proteksyon dahil sa kanilang mahusay na performance, malaking capacity para sa kuryente, at matibay na resistensya sa polusyon. Gayunpaman, ang matagal na pagkakalantad sa power frequency voltages, kasama ang kalidad ng mga komponente, proseso ng paggawa, at panlabas na kapaligiran, nagpapahiwatig na ang MOAs ay madaling mapanganib sa abnormal na init o pagsabog, kaya kinakailangan ng siyentipikong pagtukoy, paghatol, at pag-iwas.

Ang papel na ito ay tumutugon sa malawakang pagkakamali ng 10 kV distribution MOA sa isang rehiyon. Ang analisis ay nagpapakita na ang mga bumubungisngis na arresters ay nakonsentrado sa isang modelo ng isang manufacturer. Tatlong faulty-phase at dalawang normal-phase MOAs ng modelo na ito ay in-disassemble at in-test upang matukoy ang mga sanhi at hakbang laban dito.

2. Buod ng Kamali

Ang mga may kamali na surge arresters ay nakalat sa 10 kV distribution lines ng isang 35 kV substation. Ang mga pagkakamali ay karaniwan sa panahon ng bagyo, at ang mga tala ng abnormal/fault ng substation ay hindi tugma sa mga faulty-phase arresters. Ang limang sampol na arrester ay walang tumpak na impormasyon tungkol sa proteksyon at tala ng fault. Ang lightning location systems ay nagpapakita na noong 2020, may 516 lightning strikes sa loob ng 10-km radius na sentro sa substation na ito.

Pagkatapos ng on-site installation, ginawa ang handover tests (kasama ang testing ng insulation resistance, 1 mA DC reference voltage testing, at leakage current testing sa 0.75 beses ng 1 mA DC reference voltage), lahat ng may kwalipikadong resulta.

3. Analisis ng Sanhi ng Kamali

Tatlong faulty-phase arresters (No.1, No.2, No.3) ay in-disassemble; dalawang normal-phase arresters (No.4, No.5) ay in-test at in-disassemble para sa paghahambing, upang matukoy ang sanhi ng malawakang pagkakamali.

3.1 Hindi Kampo ang Impormasyon sa Nameplate

Sa tatlong faulty-phase at dalawang normal-phase arresters: 4 may petsa ng paggawa ngunit walang serial number; 1 may serial number ngunit walang petsa; ang iba pang impormasyon ay relatibong kompleto.

Ang nameplates ay mahalaga para sa mga tauhan ng operasyon at maintenance upang makakuha ng basic information tungkol sa kagamitan. Ang nawawalang petsa ng paggawa/serial number ay nagpapahirap sa pagkalkula ng buhay ng serbisyo at pagtrace ng kalidad, na nagpapahihirap sa centralized defect management.

3.2 Ang Mga Varistors Ay Lahat Fragments

Ang pag-disassemble ng No.1 faulty arrester ay nagpapakita: 6 varistors sa pagitan ng dalawang electrode, may marks ng sunog at puti na powder sa ilang surface; maliban sa relatibong pantay na itaas/ibabang surface, ang mga varistors ay irregular sa hugis, walang uniform na laki o arrangement. Ang thickness ay kasama ang 18 mm, 20 mm, 23 mm, at 25 mm. Tatlong varistors ay may regular na outer arcs (presumably mula sa outer circles ng complete disc-shaped/annular varistors). Ang katulad na isyu ay umiiral sa iba pang dalawang faulty-phase arresters.

Ang No. 5 intact surge arrester ay in-disassemble (walang pinsala sa proseso, ang resulta ay ipinapakita sa Fig. 4). Sa loob: 5 piraso ng varistor + 3 metal gaskets. Ang mga varistors ay may pantay na itaas/ibabang surface, irregular fragments sa iba, katulad ng iba: 3 piraso ~22mm thick, 1 sa 20mm, 1 sa 17mm. 3 piraso ay may regular na outer arcs (mula sa outer circles ng complete disc/ring-shaped varistors); 2 ay may regular na inner arcs (mula sa inner circles ng complete ring-shaped varistors).

Ang mga varistors ng standard metal-oxide surge arresters ay regular discs, rings, o cylinders. Ang kanilang dimensions ay may kaugnayan sa voltage ratio (residual/reference voltage), potential gradient, current-carrying capacity, raw materials, at firing processes. Bago ang core assembly, bawat varistor ay dadaanan ng full tests (power-frequency, DC, high-current impulse, square-wave, etc.). Ang lamang na napasa ay ang magiging assembled.

Ang pag-disassemble ay nagpapakita na ang mga arresters na ito ay gumagamit ng hindi conventional na varistors: inconsistent counts ng varistors/metal gaskets sa parehong modelo; irregular shapes, varying thicknesses, at uneven outer arcs. Kaya, ang cores ay patched mula sa fragments ng conventional varistors (iba't ibang specs/electrical params), hindi 10 kV standard ones. Ang paghahambing ng faulty vs. normal phases ay nagpapatunay na ito ay isang factory defect, hindi fault-induced.

Ang mga varistors na ganito ay may mas mahina na electrical performance. Ang hindi pantay na contact areas ay nagpapahina sa overvoltage resistance, current-carrying capacity, at stability—madaling magdudulot ng breakdowns sa panahon ng line surges.

3.3 Mahina ang Sealing ng Composite Jacket

Ang pag-disassemble ng No. 3 faulty arrester: ang isang dulo ng composite jacket ay may mahusay na sealing sa electrode (Fig. 5); ang kabilang dulo ay walang cast sealing. Ang kaunti lang na sealant ang nasa electrode-arc-shield gap—ineffective para sa proteksyon, nagdudulot ng gaps at severe rust sa electrode (Fig. 6).

Ang mahinang sealing na ito ay nagmumula sa hindi sapat na casting sa produksyon, hindi fault.

Ang composite jacket ay walang cast sealing sa isang side ng arc-isolating cylinder, at ang threaded surface ng electrode block ay severely rusted. Ito ay nagpapakita na kahit may sealant, ang moisture ay maaaring lumusot sa arc-isolating cylinder sa pamamagitan ng thread gaps. Sa panahon ng operasyon, ang moisture na nakalagay sa surface ng varistor core assembly ay nagpapataas ng leakage current at resistive components, nagdudulot ng severe heat. Ang matagal na operasyon ay nagdudulot ng pagtaas ng temperatura sa loob ng arc-isolating cylinder, posibleng meltings at bursting ng cylinder wall, na nagpapahina ng operational quality ng surge arrester.

Kapag sinuri ang No. 4 surge arrester, natuklasan ang hindi pantay na thickness ng composite jacket sa isang dulo ng electrode. Ang micrometer ay nagsukat ng pinakamataas na bahagi sa 4.985 mm at ang pinakamababa sa 0.275 mm, tulad ng ipinapakita sa Figure 7. Ang figure din ay nagpapakita na ang center electrode column perforation ng jacket ay hindi standard circle, nagpapahiwatig ng mahinang sealing dito.

Ang composite jacket ay pangunahing gawa ng silicone rubber. Ang hindi pantay na thickness nito ay nagmumula sa mahinang process control at eccentricity sa vulcanization stage ng produksyon. Para sa conventional 10 kV surge arresters, ang composite jacket ay may uniform na thickness na 3–5 mm. Ang sobrang thin na silicone rubber ay may mahinang aging resistance at prone sa cracking. Ito ay hindi lamang nagpapapasok ng moisture at nag-adhere sa surface ng insulating cylinder, nagdudulot ng moisture-induced faults, ngunit maaari rin itong maging key factor na nagpapahina ng external insulation performance ng kagamitan, na naging mahalagang factor na nagpapahina ng product quality.

3.4 Qualified sa Conventional Tests, Unqualified sa Special Tests

Ang DC voltage-related tests ay isinagawa sa No. 5 normal surge arrester, ang resulta ay ipinapakita sa Table 1.

Upang iprove ang over-current withstanding capability, isinagawa ang high-current impulse test sa No. 4 normal surge arrester. Kahit ang test impulse current ay maraming mas mababa kaysa sa standard-specified value, ang arrester ay patuloy na naranasan ang breakdown at shattering, nagresulta sa failed test. Ang detalyadong data ay ipinapakita sa Table 2.

4. Mga Rekomendasyon

Kapag nag-bid at procurement ng surge arresters (lalo na para sa distribution networks), dapat malinaw na tukuyin ang supplier qualifications at technical specs. Piliin ang mga supplier na may mature processes at mahusay na performance; iwasan ang sobrang mababang-cost bids.

Sa panahon ng acceptance ng delivered distribution network arresters, ang construction at operation units ay dapat sumunod sa standards tulad ng "Five-Pass". Gumanap ng item-by-item checks, i-retain ang factory test reports upang tiyakin ang qualification rates.

Gumamit ng provincial material inspection centers' test platforms. Isagawa ang sampling tests (AC/DC, high-current impulse, sealing) para sa 10 kV arresters upang mapigilan ang unqualified products mula sa grid connection.

Pagkatapos ng installation, bago ang commissioning, sumunod ng mastrict sa GB 50150—2016 para sa on-site tests. Ilabas ang standardized reports, i-archive bilang kinakailangan. Tiyakin ang full-process data management (production → transport → acceptance → handover test → commissioning). Post-commissioning, palakasin ang patrols/records. Sa panahon ng rainy seasons, gamitin ang infrared imaging. Para sa abnormal heating, i-power off at i-replace agad upang iwasan ang paglalaki ng fault.