Analyser les défauts de décharge des isolateurs de poteau à l'aide de plusieurs moyens

Présentation de la situation

Au cours de la mise en service en courant alternatif d'une certaine sous-station, une panne de décharge par flashover d'un isolateur post a eu lieu. La situation de la panne est la suivante :
Lors de la fermeture de l'interrupteur du poste source 500 kV pour charger la barre, la protection différentielle double ensemble de la barre s'est activée, et l'interrupteur a sauté. La phase en faute était la phase B, et le courant de faute était de 5 760 A. Une analyse de la composition du gaz SF₆ dans la chambre à gaz a été effectuée, et le contenu en SO₂ était de 5,3 μL/L (la norme est de 2 μL/L).

Structure de l'isolateur post

La chambre à gaz comprend trois isolateurs post, des pièges à particules, des plaques de traction, etc. Comme indiqué dans la Figure 1, lors du montage, les trois isolateurs post et les pièges à particules sont d'abord fixés à la plaque de traction métallique avec des boulons. Le couvercle de blindage est installé sur l'insert métallique au centre de l'isolateur avec des boulons. L'insert est collé à l'isolateur par moulage. Après le montage, il est fixé à la bride de la barre tubulaire par les boulons de la plaque de traction. Le matériau principal de l'isolateur est la résine époxy, le piège à particules est en alliage, et le tampon limiteur est en matériau isolant.

La fonction principale de l'isolateur post est de soutenir le conducteur interne et ne sert pas à isoler la chambre à gaz. Lorsque l'équipement fonctionne normalement, l'isolateur post est soumis à un effort uniforme sous une pression de gaz constante, comme illustré dans la Figure 2. D'autre part, la répartition du champ électrique de l'isolateur post à trois pôles est extrêmement inégale. L'intensité du champ électrique à l'interface entre l'insert métallique et la résine époxy est relativement élevée. Cette répartition inégale peut entraîner une accumulation locale de charge relativement importante sur l'isolateur post à trois pôles. En cas de présence d'objets étrangers ou d'autres situations pendant l'exploitation, une décharge par flashover peut se produire.

Reprise des mesures des dimensions extérieures

L'isolateur post défectueux a été renvoyé à l'usine pour une reprise des mesures des dimensions et un contrôle visuel. Les isolateurs post défectueux de la barre ont été légèrement essuyés et les marques polies. La surface de l'isolateur post était intacte, et aucune fissure, bulle ou autre anomalie visible n'a été détectée.

En se référant aux plans, plusieurs dimensions clés de l'isolateur post, des pièges à particules, des couvercles de blindage, des plaques de traction, etc., ont été remesurées. Cela a impliqué la remesure de plusieurs dimensions telles que la distance entre les centres des trois pieds de l'isolateur post, le diamètre périphérique et l'angle. Toutes les dimensions ont été jugées conformes.

Contrôle par colorant pénétrant

Un contrôle par colorant pénétrant a été effectué sur l'isolateur post. Après nettoyage et polissage, le contrôle a été réalisé. Le nettoyant a été pulvérisé sur le papier, puis le pénétrant à la surface de l'isolateur a été essuyé. Après un examen attentif, aucune infiltration de pénétrant n'a été détectée, et aucun défaut n'a été trouvé lors du contrôle par colorant pénétrant.

Contrôle par rayons X et CT industriel

Un contrôle par rayons X a été effectué sur l'isolateur post. L'isolateur post a été tourné de 360° pour l'inspection, et aucun défaut tel que mauvaise adhérence, bulles ou fissures n'a été détecté.
Des tests de contrôle par tomographie industrielle (CT) ont été réalisés sur l'isolateur post. Le matériau d'isolation interne était généralement homogène, sans trous d'air, fissures, impuretés ou autres défauts. Il n'y avait pas de mauvaise adhérence entre l'insert de l'extrémité basse tension et la résine époxy, ni entre le cylindre central et la résine époxy.

Essai de performance mécanique

Des essais de performance mécanique ont été effectués sur l'isolateur post, y compris un essai de pression (12 kN, maintien de la pression pendant 30 min) et un essai de torsion (15 kN, maintien de la pression pendant 30 min). La surface de l'isolateur post a été observée pour toute anomalie, fissure ou dommage. Aucune anomalie n'a été détectée lors de l'essai de performance mécanique.

Essai de performance d'isolation

Les isolateurs post ont été assemblés dans un état de test de barre avec de nouveaux pièges à particules et les anciens pièges à particules (après polissage) retournés du site, respectivement, et remplis de gaz SF₆ à 0,5 MPa à l'intérieur.
Tout d'abord, l'évaluation a été effectuée selon la méthode d'essai de tenue en tension en usine : tenue en tension en fréquence industrielle (740 kV pendant 1 min - 381 kV pendant 5 min), et impulsion atmosphérique (±1675 kV, 3 fois chacune) ; ensuite, l'évaluation a été effectuée selon la méthode d'essai de tenue en tension sur site : tenue en tension en fréquence industrielle (318 kV pendant 5 min - 550 kV pendant 3 min - 740 kV pendant 1 min - 381 kV pendant 45 min). Tous les résultats d'essai étaient normaux, sans décharge ou condition anormale.

Essai de reproduction de la panne

Sur la base de l'analyse ci-dessus de l'isolateur post, il a été déterminé qu'aucun problème de panne n'avait été trouvé dans les phases de conception et de fabrication de l'isolateur post. Il a été présumé que des objets étrangers à la surface de l'isolateur post pendant la phase d'installation auraient pu causer la décharge par flashover. Pour confirmer davantage la cause de l'accident analysée, en tenant compte des endroits possibles où les objets étrangers pourraient se cacher et de la situation de non-utilisation de graisse de lubrification, des essais de reproduction sous diverses conditions de travail ont été effectués, notamment : application de 1/3 de graisse de lubrification sur l'isolateur post (pas de décharge), application de 1/2 de graisse de lubrification sur l'isolateur post (pas de décharge), application de 2/3 de graisse de lubrification sur l'isolateur post (pas de décharge), application de 1/3 de graisse de lubrification sur l'isolateur post et soufflage de poussière (poussière sur l'isolateur post, pas de décharge), etc.

Sur la base des résultats des essais de reproduction dans les conditions de travail mentionnées ci-dessus, il peut être conclu que la contamination par une seule source de graisse de lubrification ou des objets étrangers métalliques ne sont pas susceptibles de provoquer une rupture par flashover de surface de l'isolateur ; pour les isolateurs qui se rompent sous une tension en fréquence industrielle, l'insert central et l'insert à potentiel de terre présentent des marques d'ablation évidentes ; pour les isolateurs qui se rompent sous une impulsion atmosphérique, l'insert central présente des marques d'ablation, ce qui est similaire au phénomène de la panne sur site.