Analizar os fallos de descarga dos aisladores pilar baseándose en múltiples medios

Visión xeral da situación

Durante o período de puesta en marcha AC dunha certa subestación, ocorreu un fallo de descarga por flashover no aislante de poste. A situación específica do fallo é a seguinte:
Ao pechar o interruptor do patio de maniobras de 500 kV para cargar a barra, operou a protección diferencial dual de barra e o interruptor saltou. A fase defectuosa foi a B, e a corrente de fallo foi de 5.760 A. Realizouse un análise da composición de gases do SF₆ na cámara de gas, e o teor de SO₂ foi de 5,3 μL/L (o estándar é de 2 μL/L).

Estrutura do aislante de poste

A cámara de gas inclúe tres aislantes de poste, trampas de partículas, placas de tracción, etc. Como se mostra na Figura 1, durante o montaxe, os tres aislantes de poste e as trampas de partículas fíxanse primeiro á placa de tracción metálica con parafusos. A cuberta protectora instálase no inserto metálico no centro do aislante con parafusos. O inserto únese ao aislante mediante colado. Despois do montaxe, fíxase á brida da barra tubular a través dos parafusos da placa de tracción. O material principal do aislante é resina epoxi, a trampa de partículas é de material de liga, e o coxín limitador é de material aislante.

A función principal do aislante de poste é soportar o conductor interno e non serve para aislar a cámara de gas. Cando o equipo funciona normalmente, o aislante de poste soporta un estrés uniforme baixo unha presión de gas constante, como se mostra na Figura 2. Por outro lado, a distribución do campo eléctrico no aislante de poste tripode é extremadamente desuniforme. A intensidade do campo eléctrico na interface entre o inserto metálico e a resina epoxi é relativamente alta. Esta distribución desuniforme pode levar a unha acumulación local de carga relativamente grave no aislante de poste tripode. En caso de obxectos estranhos ou outras situacións durante a operación, pode ocorrer unha descarga por flashover.

Medición de novo das dimensións e inspección da apariencia

O aislante de poste defectuoso devolveuse á fabrica para medir de novo as súas dimensións e realizar unha inspección visual. Os aislantes de poste defectuosos da barra limpanse lixeiramente e políronse as marcas. A superficie do aislante de poste estaba intacta, sen rachaduras, burbuxas ou outras anomalias visibles.

Con referencia aos planos, remidíronse múltiples dimensións clave do aislante de poste, trampas de partículas, cubertas protectoras, placas de tracción, etc. Isto implicou medir de novo múltiples dimensións, como a distancia entre centros das tres pernas do aislante de poste, o diámetro circunferencial e o ángulo. Todas as dimensións resultaron ser cualificadas.

Inspección por penetrante líquido

Realizouse unha inspección por penetrante líquido no aislante de poste. Despois de limpar e afilar, realizouse a inspección. O limpiador aplicouse sobre o papel, e despois o penetrante na superficie do aislante limponse. Despois dunha inspección cuidadosa, non se detectou ninxuramento de penetrante, e non se atoparon anomalias na inspección por penetrante líquido.

Inspección por raio X e TC industrial

Realizouse unha inspección por raio X no aislante de poste. O aislante de poste rotouse 360° para a inspección, e non se atoparon defectos como un mal adherido, burbuxas ou rachaduras.
Realizáronse probas de inspección por TC industrial no aislante de poste. O material de aislamento interno era xeralmente uniforme, sen atoparse orificios de aire, rachaduras, impurezas ou outros defectos. Non había un mal adherido entre o inserto de fin baixa e a resina epoxi, nin entre o cilindro central e a resina epoxi.

Proba de rendemento mecánico

Realizáronse probas de rendemento mecánico no aislante de poste, incluíndo unha proba de presión (12 kN, mantendo a presión durante 30 min) e unha proba de torsión (15 kN, mantendo a presión durante 30 min). Observouse a superficie do aislante de poste para detectar calquera anomalia, rachadura ou danos. Non se atoparon anomalias na proba de rendemento mecánico.

Proba de rendemento de aislamento

Os aislantes de poste ensambláronse nun estado de proba de barra con novas trampas de partículas e as antigos trampas de partículas (despois de afilar) devoltos do lugar, e recheáronse con gas SF₆ a 0,5 MPa no interior.
Primeiro, realizouse a avaliación segundo o método de proba de resistencia de voltaxe na fabrica: resistencia de voltaxe de frecuencia de rede (740 kV durante 1 min - 381 kV durante 5 min), e impulsos de raio (±1675 kV, 3 veces cada un); despois, realizouse a avaliación segundo o método de proba de resistencia de voltaxe no lugar: resistencia de voltaxe de frecuencia de rede (318 kV durante 5 min - 550 kV durante 3 min - 740 kV durante 1 min - 381 kV durante 45 min). Todos os resultados da proba foron normais, sen descargas ou condicións anómalas.

Proba de reproducción do fallo

Baseándose na análise anterior do aislante de poste, determinouse que non se atoparon problemas de fallo no deseño e fabricación do aislante de poste. Prediséuse que os obxectos estranhos na superficie do aislante de poste durante a etapa de instalación poden ter causado a descarga por flashover. Para confirmar máis a causa do accidente analizado, considerando os posibles escondites de obxectos estranhos e a situación de non aplicación de graxa lubricante, realizáronse probas de reproducción en varias condicións de traballo, incluíndo: aplicar 1/3 de graxa lubricante no aislante de poste (sen descarga), aplicar 1/2 de graxa lubricante no aislante de poste (sen descarga), aplicar 2/3 de graxa lubricante no aislante de poste (sen descarga), aplicar 1/3 de graxa lubricante no aislante de poste e soplar polvo (polvo sobre o aislante de poste, sen descarga), etc.

Baseándose nos resultados da proba de reproducción nas condicións de traballo mencionadas, pódese concluir que a contaminación única de graxa lubricante ou obxectos estranhos metálicos non son propensos a causar unha ruptura por flashover na superficie do aislante; para os aislantes que se rompen baixo voltaxe de frecuencia de rede, tanto o inserto central como o inserto de potencial de terra teñen marcas evidentes de ablación; para os aislantes que se rompen baixo impulsos de raio, o inserto central ten marcas de ablación, semellante ao fenómeno do fallo no lugar.