Analyser fejl i udslip fra stolpeisolatorer baseret på flere metoder

Oversigt over situationen

Under AC-kommissioneringen af en bestemt understation opstod der en flaskehalsudslipningsfejl i postisolatoren. Den specifikke fejl var som følger:
Når 500 kV AC switchyard-bryderen blev lukket for at oplade busbaren, aktiverede den dobbeltsætnings busbar-differentialbeskyttelse, og bryderen sprang. Fejlfasen var fase B, og fejlstrømmen var 5.760 A. Der blev foretaget en gas sammensætningsanalyse af SF₆-gassen i gaskammeret, og SO₂-indholdet var 5,3 μL/L (standarden er 2 μL/L).

Struktur af postisolatoren

Gaskammeret inkluderer tre postisolatorer, partikelfanger, trækplader osv. Som vist på figur 1, bliver de tre postisolatorer og partikelfanger først fastgjort til den metaliske trækplade med skruer. Skjoldet monteres på den metaliske indførsel i midten af isolatoren med skruer. Indførslen er forankret til isolatoren ved gøring. Efter montering bliver det fastgjort til rørbusbar-flangen gennem skruerne i trækpladen. Hovedmaterialet i isolatoren er epoxi-resin, partikelfangeren er af legetøjsmateriale, og grænselaaget er af isolerende materiale.

Hovedfunktionen af postisolatoren er at støtte den interne ledning og ikke at adskille gaskammeret. Når udstyret fungerer normalt, er postisolatoren jævnt belasted under konstant gastryk, som vist på figur 2. På den anden side er elektriske feltfordelingen i de tre postisolatorer ekstremt ulige. Elektrisk feldstyrke ved grænsefladen mellem den metaliske indførsel og epoxi-resinen er relativt høj. Denne ulige fordeling vil føre til relativt alvorlig lokal ladingopbygning på de tre postisolatorer. I tilfælde af fremmedlegemer eller andre situationer under drift kan der opstå flaskehalsudslipning.

Genmåling af ydre dimensioner

Den defekte postisolator blev returneret til fabrikken for genmåling af dimensioner og ydre inspektion. De defekte busbar-postisolatorer blev let rengjort, og mærker blev poleret. Overfladen af postisolatoren var intakt, og ingen synlige sprækker, bobler eller andre anomalier blev fundet.

Med henvisning til tegninger blev flere nøgledimensioner af postisolator, partikelfanger, skjold, trækplader osv. genmålt. Dette involverede genmåling af flere dimensioner såsom centrum-til-centrum-afstand mellem de tre ben af postisolatoren, omkreds diameter og vinkel. Alle dimensioner blev fundet godkendte.

Farvestofindtrængenstest

Farvestofindtrængenstest blev udført på postisolatoren. Efter rengøring og polering blev testen udført. Rengøringsmiddel blev sprøjtet på papir, og derefter blev farvestoffet på overfladen af isolatoren tørret rent. Efter grundig inspektion blev der ikke fundet nogen farvestofindtrængning, og ingen anomalier blev fundet i farvestofindtrængenstesten.

Røntgen- og industrielle CT-inspektioner

Røntgen-inspektion blev udført på postisolatoren. Postisolatoren blev roteret 360° for inspektion, og der blev ikke fundet nogen defekter som dårlig binding, bobler eller sprækker.
Industrielle CT-inspektionstests blev udført på postisolatoren. Det interne isolerende materiale var generelt ensartet, og der blev ikke fundet luft huller, sprækker, forureninger eller andre defekter. Der var ingen dårlig binding mellem lavspændings-enden indførsel og epoxi-resinen, eller mellem central cylinder og epoxi-resinen.

Mekaniske prøver

Mekaniske prøver blev udført på postisolatoren, herunder trykprøve (12 kN, hold presse i 30 min) og torsionsprøve (15 kN, hold presse i 30 min). Overfladen af postisolatoren blev observeret for eventuelle anomalier, sprækker eller skader. Ingen anomalier blev fundet gennem mekaniske prøver.

Isolationsprøver

Postisolatorerne blev samlet i en busbar-prøvestand med nye partikelfanger og gamle partikelfanger (efter polering) retur fra stedet, og fyldt med 0,5 MPa SF₆-gas indeni.
Først blev vurderingen udført ifølge fabrikken's spændingsprøvemetode: netfrekvens-spændingsprøve (740 kV i 1 min - 381 kV i 5 min), og lynimpuls (±1675 kV, 3 gange hver); derefter blev vurderingen udført ifølge stedets spændingsprøvemetode: netfrekvens-spændingsprøve (318 kV i 5 min - 550 kV i 3 min - 740 kV i 1 min - 381 kV i 45 min). Alle prøveresultater var normale, uden udslip eller anomaliteter.

Fejlgenoprøver

Baseret på ovenstående analyse af postisolatoren, blev det konstateret, at der ikke blev fundet nogen fejlproblemer i design- og produktionssagen af postisolatoren. Det blev foreløbig vurderet, at fremmedlegemer på overfladen af postisolatoren under installationsfasen muligvis havde forårsaget flaskehalsudslipningen. For at bekræfte årsagen til ulykken som analyseret, blev gentagelsesprøver under forskellige arbejdsvilkår udført, herunder: anvendelse af 1/3 smøring på postisolatoren (ingen udslip), anvendelse af 1/2 smøring på postisolatoren (ingen udslip), anvendelse af 2/3 smøring på postisolatoren (ingen udslip), anvendelse af 1/3 smøring på postisolatoren og blæsning af støv (støv på postisolatoren, ingen udslip), osv.

Baseret på resultaterne af gentagelsesprøverne under ovenstående arbejdsvilkår, kan det konkluderes, at enkeltkilde smøring forurening eller metalfremmedlegemer sandsynligvis ikke vil forårsage overflade flaskehalsudslipning af isolatoren; for isolatorer, der går ned under netfrekvensspænding, har både central indførsel og jordpotentialet indførsel tydelige ablasjonsspore; for isolatorer, der går ned under lynimpulsspænding, har central indførsel ablasjonsspore, hvilket er lignende til fænomenet på stedet.