Анализирайте дефектите на изпускане на стълбови изолатори чрез множество методи

Преглед на ситуацията

По време на включването на алтернативната тока (AC) на определена подстанция, се случи дефектна пробойна дисперсия на стълбовия изолатор. Конкретната ситуация е следната:
Когато се затвори ключа на 500 кВ AC за зареждане на шината, двойната система за диференциална защита на шината се активира и ключът се изключи. Дефектната фаза беше фаза B, а дефектният ток беше 5,760 А. Беше проведена анализ на газовата композиция на SF₆ газа в газовата камера, като се установи, че съдържанието на SO₂ е 5.3 μL/L (стандартът е 2 μL/L).

Структура на стълбовия изолатор

Газовата камера включва три стълбови изолатора, частици-ловци, теглещи плочи и други. Както е показано на Фигура 1, при монтажа, трите стълбови изолатора и частиците-ловци се закрепват към металната теглеща плочка с болтове. Щитовата покривка се инсталира на металния вмъкновен елемент в центъра на изолатора с болтове. Вмъкновеният елемент е свързан с изолатора чрез леяне. След монтажа, той се закрепва към фланца на трубната шина чрез болтовете на теглещата плочка. Основният материал на изолатора е епоксидна смола, частите-ловци са от сплав, а ограничителната прокладка е от изолиращ материал.

Основната функция на стълбовия изолатор е да поддържа вътрешния проводник и не служи за изолация на газовата камера. Когато оборудването работи нормално, стълбовият изолатор е равномерно напрегнат при постоянен газов натиск, както е показано на Фигура 2. От друга страна, разпределението на електрическото поле на трите стълбови изолатора е изключително неравномерно. Електрическата полева сила в интерфейса между металния вмъкновен елемент и епоксидната смола е относително висока. Това неравномерно разпределение може да доведе до относително сериозно местно натрупване на заряд върху трите стълбови изолатора. В случай на наличието на чужди предмети или други ситуации по време на експлоатация, може да се случи пробойна дисперсия.

Поновомеряване на размерите на външния вид

Дефектният стълбов изолатор беше върнат в завод за поновомеряване на размерите и проверка на външния вид. Дефектните шинни стълбови изолатори бяха леко почистени и белезите им бяха полирани. Повърхността на стълбовия изолатор беше целостна, без видими пукнатини, мехури или други аномалии.

С оглед на чертежите, бяха поновомерени много ключови размери на стълбовия изолатор, частици-ловци, щитови покривки, теглещи плочки и други. Това включваше поновомеряване на много размери, такива като разстоянието от център до център на трите ножки на стълбовия изолатор, обиколка, ъгъл. Всички размери се оказаха квалифицирани.

Изследване с пенетрантен боя

Беше проведено изследване с пенетрантен боя на стълбовия изолатор. След почистване и триене, беше проведено изследването. Очистващият агент беше разпръснат върху хартия, а после пенетрантът върху повърхността на изолатора беше изтриян. След внимателно изследване, не беше открито просачене на пенетрант, и не бяха открити аномалии при изследването с пенетрантен боя.

Рентгенов и индустриален CT изследвания

Беше проведено рентгеново изследване на стълбовия изолатор. Стълбовият изолатор беше завъртян на 360° за изследване, и не бяха открити дефекти като слабо свързване, мехури или пукнатини.
Бяха проведени индустриални CT изследвания на стълбовия изолатор. Вътрешният изолиращ материал беше обикновено хомогенен, без да се открият въздушни дупки, пукнатини, замърсители или други дефекти. Нямаше слабо свързване между вмъкновения елемент на ниското напрежение и епоксидната смола, нито между централния цилиндър и епоксидната смола.

Механични изпитвания

Бяха проведени механични изпитвания на стълбовия изолатор, включително изпитване на налягане (12 кН, задържане на налягането за 30 мин) и изпитване на въртене (15 кН, задържане на налягането за 30 мин). Повърхността на стълбовия изолатор беше наблюдавана за аномалии, пукнатини или повреди. Не бяха открити аномалии по време на механичните изпитвания.

Изпитване на изолационните свойства

Стълбовите изолатори бяха съставени в тестово състояние на шина с нови частици-ловци и старите частици-ловци (след триене), върнати от мястото, и бяха напълнени с 0.5 МПа SF₆ газ.
Първо, оценката беше проведена според метода за изпитване на издръжливостта в завод: променливо напрежение (740 кВ за 1 мин - 381 кВ за 5 мин) и ударно напрежение (±1675 кВ, по 3 пъти); след това, оценката беше проведена според метода за изпитване на издръжливостта на място: променливо напрежение (318 кВ за 5 мин - 550 кВ за 3 мин - 740 кВ за 1 мин - 381 кВ за 45 мин). Всички резултати от изпитванията бяха нормални, без да се появи пробойна дисперсия или аномалии.

Изпитване за възпроизвеждане на дефекта

На основата на горния анализ на стълбовия изолатор, беше установено, че няма проблеми с дефекти в етапите на проектиране и производство на стълбовия изолатор. Предварително се прецени, че чужди предмети на повърхността на стълбовия изолатор по време на етапа на инсталацията могат да са причинили пробойната дисперсия. За да се потвърди причината за аварията, както е анализирано, с оглед на възможните скривалища на чужди предмети и ситуацията на неизползване на смазочно масло, бяха проведени изпитвания за възпроизвеждане в различни условия на работа, включително: прилагане на 1/3 смазочно масло върху стълбовия изолатор (без пробойна дисперсия), прилагане на 1/2 смазочно масло върху стълбовия изолатор (без пробойна дисперсия), прилагане на 2/3 смазочно масло върху стълбовия изолатор (без пробойна дисперсия), прилагане на 1/3 смазочно масло върху стълбовия изолатор и подуване на прах (прах върху стълбовия изолатор, без пробойна дисперсия) и т.н.

На основата на резултатите от изпитванията за възпроизвеждане при посочените условия на работа, може да се заключи, че единичното замърсяване с смазочно масло или метални чужди предмети не са вероятни да предизвикат пробойна дисперсия на повърхността на изолатора; за изолатори, които се разрушават при променливо напрежение, и централният вмъкновен елемент, и земен потенциален вмъкновен елемент имат явни марки от абляция; за изолатори, които се разрушават при ударно напрежение, централният вмъкновен елемент има марки от абляция, което е подобно на феномена на дефекта на място.