Analyse der Entladungsfehler von Stützisolatoren basierend auf mehreren Methoden

Übersicht der Situation

Während des AC-Inbetriebnahmeverfahrens in einer bestimmten Umspannstation trat ein Blitzdurchschlagfehler am Ständerisolator auf. Die spezifische Fehlerlage ist wie folgt:
Beim Schließen des 500 kV AC-Schaltwerkschalters zur Beschickung der Busleitung reagierte der Doppelbusdifferentialsschutz und der Schalter sprang ab. Die defekte Phase war Phase B, und der Fehlerstrom betrug 5.760 A. Eine Gaszusammensetzungsanalyse des SF₆-Gases im Gasschacht wurde durchgeführt, und der SO₂-Gehalt betrug 5,3 μL/L (der Standard beträgt 2 μL/L).

Struktur des Ständerisolators

Der Gasschacht enthält drei Ständerisolatoren, Partikeltraps, Ziehplatten usw. Wie in Abbildung 1 dargestellt, werden bei der Montage zunächst die drei Ständerisolatoren und Partikeltraps mit Bolzen an der Metallziehplatte befestigt. Der Schild wird mit Bolzen an dem Metalleinsatz in der Mitte des Isolators montiert. Der Einsatz wird durch Guss mit dem Isolator verbunden. Nach der Montage wird es über die Bolzen der Ziehplatte an der Rohrbusleitungsflansch befestigt. Das Hauptmaterial des Isolators ist Epoxidharz, der Partikeltrap besteht aus Legierungsmaterial, und der Spannpfropfen besteht aus Isoliermaterial.

Die Hauptfunktion des Ständerisolators besteht darin, den internen Leiter zu stützen und nicht, um den Gasschacht zu isolieren. Wenn das Gerät normal arbeitet, wird der Ständerisolator unter konstantem Gasdruck gleichmäßig belastet, wie in Abbildung 2 dargestellt. Andererseits ist die elektrische Feldverteilung des dreibeinigen Ständerisolators extrem ungleichmäßig. Die elektrische Feldstärke an der Grenzfläche zwischen dem Metalleinsatz und dem Epoxidharz ist relativ hoch. Diese ungleichmäßige Verteilung führt zu einem relativ schwerwiegenden lokalen Ladungsaufbau am dreibeinigen Ständerisolator. Bei Fremdkörpern oder anderen Situationen während des Betriebs kann ein Blitzdurchschlag auftreten.

Neumessung der äußeren Abmessungen

Der fehlerhafte Ständerisolator wurde in die Fabrik zurückgeschickt, um die Abmessungen neu zu messen und eine optische Prüfung durchzuführen. Die fehlerhaften Busständerisolatoren wurden leicht abgewischt und die Markierungen poliert. Die Oberfläche des Ständerisolators war intakt, und es wurden keine sichtbaren Risse, Blasen oder andere Anomalien festgestellt.

In Bezug auf die Zeichnungen wurden mehrere Schlüsselabmessungen des Ständerisolators, Partikeltraps, Schilder, Ziehplatten usw. neu gemessen. Dies umfasste die Neuvermessung mehrerer Abmessungen wie der Mittelachsenabstand der drei Beine des Ständerisolators, Umfangsdurchmesser und Winkel. Alle Abmessungen entsprachen den Anforderungen.

Farbpenetrationsprüfung

Eine Farbpenetrationsprüfung wurde am Ständerisolator durchgeführt. Nach Reinigung und Schleifen wurde die Prüfung durchgeführt. Der Reinigungsstoff wurde auf das Papier gesprüht, und dann wurde der Penetrant auf der Oberfläche des Isolators sauber gewischt. Nach sorgfältiger Prüfung wurde kein Penetrantendurchsickern festgestellt, und es wurden keine Anomalien in der Farbpenetrationsprüfung gefunden.

Röntgen- und Industrielle CT-Prüfung

Eine Röntgenprüfung wurde am Ständerisolator durchgeführt. Der Ständerisolator wurde um 360° gedreht, um geprüft zu werden, und es wurden keine Mängel wie schlechte Verbindung, Blasen oder Risse festgestellt.
Industrielle CT-Prüfungstests wurden am Ständerisolator durchgeführt. Das innere Isoliermaterial war im Allgemeinen gleichmäßig, und es wurden keine Luftlöcher, Risse, Verunreinigungen oder andere Mängel festgestellt. Es gab keine schlechte Verbindung zwischen dem Niederspannungsendeinsatz und dem Epoxidharz, noch zwischen dem zentralen Zylinder und dem Epoxidharz.

Mechanische Leistungstests

Mechanische Leistungstests wurden am Ständerisolator durchgeführt, einschließlich eines Drucktests (12 kN, 30 Minuten unter Druck) und eines Torsionstests (15 kN, 30 Minuten unter Druck). Die Oberfläche des Ständerisolators wurde auf Anomalien, Risse oder Schäden untersucht. Durch die mechanischen Leistungstests wurden keine Anomalien festgestellt.

Isolierleistungstest

Die Ständerisolatoren wurden in einen Busbar-Testzustand mit neuen Partikeltraps und den alten Partikeltraps (nach Schleifen) vom Standort montiert und mit 0,5 MPa SF₆-Gas gefüllt.
Zuerst wurde die Bewertung nach dem in-Factory-Widerstandsspannungstestverfahren durchgeführt: Netzspannungswiderstand (740 kV für 1 Minute - 381 kV für 5 Minuten), und Blitzimpuls (±1675 kV, 3 Mal jeweils); danach wurde die Bewertung nach dem on-site-Widerstandsspannungstestverfahren durchgeführt: Netzspannungswiderstand (318 kV für 5 Minuten - 550 kV für 3 Minuten - 740 kV für 1 Minute - 381 kV für 45 Minuten). Alle Testergebnisse waren normal, ohne Entladung oder Anomalien.

Fehlerreproduktionstest

Basierend auf der obigen Analyse des Ständerisolators wurde festgestellt, dass keine Fehlersituationen in den Design- und Fertigungsphasen des Ständerisolators vorlagen. Es wurde vorläufig vermutet, dass Fremdkörper auf der Oberfläche des Ständerisolators während der Installationsphase möglicherweise den Blitzdurchschlag verursacht haben könnten. Um die Ursache des Unfalls weiter zu bestätigen, wurden unter Berücksichtigung der möglichen Verstecke von Fremdkörpern und der Situation der Nichtanwendung von Schmierfett Reproduktionstests unter verschiedenen Arbeitsbedingungen durchgeführt, einschließlich: Anwenden von 1/3 Schmierfett auf den Ständerisolator (keine Entladung), Anwenden von 1/2 Schmierfett auf den Ständerisolator (keine Entladung), Anwenden von 2/3 Schmierfett auf den Ständerisolator (keine Entladung), Anwenden von 1/3 Schmierfett auf den Ständerisolator und Staubspritzen (Staub auf den Ständerisolator, keine Entladung), usw.

Basierend auf den Ergebnissen der Reproduktionstests unter den oben genannten Arbeitsbedingungen kann geschlossen werden, dass einseitige Schmierfettverschmutzung oder metallische Fremdkörper wahrscheinlich keine Oberflächenblitzdurchschläge am Isolator verursachen; für Isolatoren, die unter Netzfrequenzspannung zusammenbrechen, haben sowohl der zentrale Einschub als auch der Erdpotential-Einschub deutliche Abrasionsmerkmale; für Isolatoren, die unter Blitzimpulsspannung zusammenbrechen, hat der zentrale Einschub Abrasionsmerkmale, was dem Phänomen des Vorort-Fehlers ähnelt.