تحلیل عیوب بیرون رفتن در عایق‌های ستونی بر اساس چندین روش

بررسی کلی وضعیت

در طول دوره راه‌اندازی جریان متناوب یک زیرстан، خطای تخلیه شوکی عایق ستونی رخ داد. وضعیت خاص خطا به شرح زیر است:
هنگام بستن کلید یارد جریان متناوب ۵۰۰ kV برای شارژ شین، حفاظت دیفرانسیل دوگانه شین عمل کرد و کلید قطع شد. فاز خراب شده فاز B بود و جریان خطا ۵,۷۶۰ آمپر بود. تجزیه و تحلیل ترکیب گاز SF₆ در حجره گاز انجام شد و مقدار SO₂ ۵.۳ μL/L (استاندارد ۲ μL/L) بود.

ساختار عایق ستونی

حجره گاز شامل سه عایق ستونی، فخاخ‌های ذرات، صفحات کششی و غیره است. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، در مرحله مونتاژ، سه عایق ستونی و فخاخ‌های ذرات ابتدا با پیچ‌ها به صفحه کششی فلزی ثابت می‌شوند. پوشش محافظ روی درج فلزی در مرکز عایق با پیچ‌ها نصب می‌شود. درج با عایق با ریخته‌گری متصل می‌شود. پس از مونتاژ، از طریق پیچ‌های صفحه کششی به فلانژ شین لوله‌ای ثابت می‌شود. ماده اصلی عایق رزین اپوکسی است، فخاخ ذرات از جنس آلیاژ و پد لیمیت از جنس عایق است.

وظیفه اصلی عایق ستونی حمایت از هادی داخلی است و نقش جدا کردن حجره گاز را ندارد. هنگامی که تجهیزات به طور عادی کار می‌کنند، عایق ستونی تحت فشار گاز ثابت به طور مساوی استرس می‌بیند، همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است. از طرف دیگر، توزیع میدان الکتریکی در سه عایق ستونی بسیار نامساوی است. قدرت میدان الکتریکی در مرز بین درج فلزی و رزین اپوکسی نسبتاً بالا است. این توزیع نامساوی منجر به انباشت شارژ محلی نسبتاً جدی در سه عایق ستونی می‌شود. در صورت وجود اجسام خارجی یا وضعیت‌های دیگر در طول عملکرد، تخلیه شوکی ممکن است رخ دهد.

اندازه‌گیری مجدد ابعاد ظاهری

عایق ستونی خراب به کارخانه برگردانده شد تا ابعاد و بازرسی ظاهری مجدداً اندازه‌گیری شود. عایق‌های ستونی شین خراب کمی پاک شدند و علامت‌ها پلمپ شدند. سطح عایق ستونی کامل بود و هیچ ترک، حباب یا ناهماهنگی دیده نشد.

با ارجاع به نقشه‌ها، ابعاد کلیدی متعددی از عایق ستونی، فخاخ‌های ذرات، پوشش‌های محافظ و صفحات کششی مجدداً اندازه‌گیری شد. این شامل اندازه‌گیری مجدد ابعاد مختلفی مانند فاصله مرکزی سه پا عایق ستونی، قطر محیطی و زاویه بود. تمام ابعاد معتبر یافت شدند.

بازرسی نفوذ رنگی

بازرسی نفوذ رنگی روی عایق ستونی انجام شد. پس از تمیز کردن و پلمپ کردن، بازرسی انجام شد. ماده تمیز کننده روی کاغذ پاشیده شد و سپس نفوذ رنگی روی سطح عایق پاک شد. پس از بازرسی دقیق، هیچ نشت نفوذ رنگی مشاهده نشد و هیچ ناهماهنگی در بازرسی نفوذ رنگی یافت نشد.

بازرسی اشعه ایکس و CT صنعتی

بازرسی اشعه ایکس روی عایق ستونی انجام شد. عایق ستونی ۳۶۰ درجه برای بازرسی چرخانده شد و هیچ عیبی مانند جوش ضعیف، حباب یا ترک یافت نشد.
آزمایش‌های بازرسی CT صنعتی روی عایق ستونی انجام شد. ماده عایق داخلی به طور کلی یکنواخت بود و هیچ سوراخ هوایی، ترک، آلودگی یا عیب دیگری یافت نشد. هیچ جوش ضعیف بین درج سمت کم ولتاژ و رزین اپوکسی یا بین استوانه مرکزی و رزین اپوکسی وجود نداشت.

آزمایش عملکرد مکانیکی

آزمایش‌های عملکرد مکانیکی روی عایق ستونی انجام شد، از جمله آزمایش فشار (۱۲ kN، نگهداری فشار برای ۳۰ دقیقه) و آزمایش چرخش (۱۵ kN، نگهداری فشار برای ۳۰ دقیقه). سطح عایق ستونی برای هرگونه ناهماهنگی، ترک یا آسیب مشاهده شد. هیچ ناهماهنگی در آزمایش عملکرد مکانیکی یافت نشد.

آزمایش عملکرد عایقی

عایق‌های ستونی به حالت آزمایش شین با فخاخ‌های ذرات جدید و فخاخ‌های ذرات قدیمی (پس از پلمپ کردن) از محل بازگردانده شدند و با گاز SF₆ ۰.۵ MPa پر شدند.
ابتدا ارزیابی بر اساس روش آزمایش تحمل ولتاژ کارخانه‌ای انجام شد: تحمل ولتاژ دستگاه‌های تغذیه (۷۴۰ kV برای ۱ دقیقه - ۳۸۱ kV برای ۵ دقیقه)، و ضربه گرمایی (±۱۶۷۵ kV، ۳ بار هر کدام)؛ سپس ارزیابی بر اساس روش آزمایش تحمل ولتاژ محلی انجام شد: تحمل ولتاژ دستگاه‌های تغذیه (۳۱۸ kV برای ۵ دقیقه - ۵۵۰ kV برای ۳ دقیقه - ۷۴۰ kV برای ۱ دقیقه - ۳۸۱ kV برای ۴۵ دقیقه). تمام نتایج آزمایش نرمال بودند و هیچ تخلیه یا وضعیت ناهماهنگی مشاهده نشد.

آزمایش بازتولید خطا

بر اساس تجزیه و تحلیل فوق روی عایق ستونی، تعیین شد که هیچ مشکل خطا در مراحل طراحی و تولید عایق ستونی یافت نشد. ابتدا تشخیص داده شد که اجسام خارجی روی سطح عایق ستونی در مرحله نصب ممکن است تخلیه شوکی را ایجاد کرده باشند. برای تأیید بیشتر دلیل حادثه به عنوان تجزیه و تحلیل شده، با در نظر گرفتن مکان‌های ممکن پنهان شدن اجسام خارجی و وضعیت عدم استفاده از گریس، آزمایش‌های بازتولید در شرایط کاری مختلف انجام شد، از جمله: اعمال ۱/۳ گریس روی عایق ستونی (بدون تخلیه)، اعمال ۱/۲ گریس روی عایق ستونی (بدون تخلیه)، اعمال ۲/۳ گریس روی عایق ستونی (بدون تخلیه)، اعمال ۱/۳ گریس روی عایق ستونی و بلند کردن گرد و غبار (گرد و غبار روی عایق ستونی، بدون تخلیه) و غیره.

بر اساس نتایج آزمایش بازتولید در شرایط کاری فوق، می‌توان نتیجه گرفت که آلودگی گریس تک منبع یا اجسام خارجی فلزی ممکن است تخلیه شوکی سطح عایق را ایجاد نکنند؛ برای عایق‌هایی که تحت ولتاژ دستگاه‌های تغذیه تخریب می‌شوند، هر دو درج مرکزی و درج پتانسیل زمینی نشانه‌های واضح سوختگی دارند؛ برای عایق‌هایی که تحت ضربه گرمایی تخریب می‌شوند، درج مرکزی نشانه‌های سوختگی دارد، که مشابه پدیده خطا در محل است.