Analizar los fallos de descarga de aisladores pilar basado en múltiples medios

Resumen de la Situación

Durante el período de puesta en marcha de CA de una cierta subestación, ocurrió un fallo por descarga de flashover en el aislador poste. La situación específica del fallo es la siguiente:
Al cerrar el interruptor de la subestación de CA de 500 kV para cargar la barra, se activó la protección diferencial de doble conjunto de la barra y el interruptor saltó. La fase afectada fue la fase B, y la corriente de fallo fue de 5,760 A. Se realizó un análisis de la composición gaseosa del SF₆ en la cámara de gas, y el contenido de SO₂ fue de 5.3 μL/L (el estándar es 2 μL/L).

Estructura del Aislador Poste

La cámara de gas incluye tres aisladores poste, trampas de partículas, placas de tracción, etc. Como se muestra en la Figura 1, durante el ensamblaje, los tres aisladores poste y las trampas de partículas se fijan primero a la placa de tracción metálica con tornillos. La cubierta protectora se instala en la inserción metálica en el centro del aislador con tornillos. La inserción se une al aislador mediante colado. Después del ensamblaje, se fija a la brida de la barra tubular a través de los tornillos de la placa de tracción. El material principal del aislador es resina epoxi, la trampa de partículas es de material de aleación, y el cojín de límite es de material aislante.

La función principal del aislador poste es soportar el conductor interno y no sirve para aislar la cámara de gas. Cuando el equipo está operando normalmente, el aislador poste está sometido a una tensión uniforme bajo presión constante de gas, como se muestra en la Figura 2. Por otro lado, la distribución del campo eléctrico del aislador poste de tres patas es extremadamente desigual. La intensidad del campo eléctrico en la interfaz entre la inserción metálica y la resina epoxi es relativamente alta. Esta distribución desigual llevará a una acumulación local de carga relativamente grave en el aislador poste de tres patas. En caso de objetos extraños u otras situaciones durante la operación, puede ocurrir una descarga de flashover.

Re - medición de Dimensiones Aparentes

El aislador poste defectuoso fue devuelto a la fábrica para re - medir sus dimensiones e inspeccionar su apariencia. Los aisladores poste de la barra defectuosa fueron ligeramente limpiados y las marcas pulidas. La superficie del aislador poste estaba intacta, y no se encontraron grietas, burbujas u otras anomalías visibles.

Con referencia a los planos, se volvieron a medir múltiples dimensiones clave del aislador poste, trampas de partículas, cubiertas protectoras, placas de tracción, etc. Esto implicó volver a medir múltiples dimensiones, como la distancia de centro a centro de las tres patas del aislador poste, diámetro circunferencial y ángulo. Todas las dimensiones resultaron ser calificadas.

Inspección por Penetrante Líquido

Se llevó a cabo una inspección por penetrante líquido en el aislador poste. Tras la limpieza y el lijado, se realizó la inspección. El agente de limpieza se roció sobre el papel, y luego se limpió el penetrante de la superficie del aislador. Después de una cuidadosa inspección, no se detectó filtración de penetrante, y no se encontraron anomalías en la inspección por penetrante líquido.

Inspección por Rayos X y TAC Industrial

Se realizó una inspección por rayos X en el aislador poste. El aislador poste fue rotado 360° para la inspección, y no se encontraron defectos como malas uniones, burbujas o grietas.
Se llevaron a cabo pruebas de TAC industrial en el aislador poste. El material de aislamiento interno era generalmente uniforme, sin encontrar orificios de aire, grietas, impurezas u otros defectos. No hubo mala unión entre la inserción del extremo de baja tensión y la resina epoxi, ni entre el cilindro central y la resina epoxi.

Prueba de Rendimiento Mecánico

Se realizaron pruebas de rendimiento mecánico en el aislador poste, incluyendo una prueba de presión (12 kN, manteniendo la presión durante 30 min) y una prueba de torsión (15 kN, manteniendo la presión durante 30 min). Se observó la superficie del aislador poste en busca de anomalías, grietas o daños. No se encontraron anomalías a través de la prueba de rendimiento mecánico.

Prueba de Rendimiento de Aislamiento

Los aisladores poste se ensamblaron en un estado de prueba de barra con nuevas trampas de partículas y las trampas de partículas viejas (después de lijar) devueltas del sitio, respectivamente, y se llenaron con gas SF₆ a 0.5 MPa en el interior.
Primero, se realizó la evaluación según el método de prueba de resistencia a la tensión en fábrica: tensión de resistencia de frecuencia de red (740 kV durante 1 min - 381 kV durante 5 min), y pulso de rayo (±1675 kV, 3 veces cada uno); luego, se realizó la evaluación según el método de prueba de resistencia a la tensión en el sitio: tensión de resistencia de frecuencia de red (318 kV durante 5 min - 550 kV durante 3 min - 740 kV durante 1 min - 381 kV durante 45 min). Todos los resultados de las pruebas fueron normales, sin descargas ni condiciones anormales.

Prueba de Reproducción de Fallos

Basándose en el análisis anterior del aislador poste, se determinó que no se encontraron problemas de fallos en las etapas de diseño y fabricación del aislador poste. Se juzgó preliminarmente que los objetos extraños en la superficie del aislador poste durante la etapa de instalación podrían haber causado la descarga de flashover. Para confirmar aún más la causa del accidente analizado, considerando los posibles lugares de ocultación de objetos extraños y la situación de no aplicación de grasa lubricante, se llevaron a cabo pruebas de reproducción en diversas condiciones de trabajo, incluyendo: aplicar 1/3 de grasa lubricante en el aislador poste (sin descarga), aplicar 1/2 de grasa lubricante en el aislador poste (sin descarga), aplicar 2/3 de grasa lubricante en el aislador poste (sin descarga), aplicar 1/3 de grasa lubricante en el aislador poste y soplar polvo (polvo sobre el aislador poste, sin descarga), etc.

Basándose en los resultados de las pruebas de reproducción en las condiciones de trabajo mencionadas anteriormente, se puede concluir que la contaminación de grasa lubricante de una sola fuente o los objetos extraños metálicos no son propensos a causar un fallo de flashover superficial en el aislador; para los aisladores que se rompen bajo tensión de frecuencia de red, tanto la inserción central como la inserción de potencial de tierra tienen marcas obvias de ablación; para los aisladores que se rompen bajo tensión de pulso de rayo, la inserción central tiene marcas de ablación, lo cual es similar al fenómeno del fallo en el sitio.