Analizzare i guasti di scarica dei isolatori a pilastro basandosi su più mezzi
Panoramica della Situazione
Durante il periodo di messa in servizio CA di una certa sottostazione, si è verificato un guasto di scarica di flashover del supporto isolante. La situazione specifica del guasto è la seguente:
Quando l'interruttore della stazione CA a 500 kV è stato chiuso per caricare la barra, la protezione differenziale doppia set della barra ha funzionato e l'interruttore si è disattivato. La fase difettosa era la fase B, e la corrente di guasto era di 5.760 A. È stata effettuata l'analisi della composizione del gas SF₆ nella camera di gas, e il contenuto di SO₂ era di 5,3 μL/L (lo standard è 2 μL/L).
Struttura del Supporto Isolante
La camera di gas include tre supporti isolanti, trappole per particelle, piastre di tiraggio, ecc. Come mostrato nella Figura 1, durante l'assemblaggio, i tre supporti isolanti e le trappole per particelle vengono prima fissati alla piastra di tiraggio metallica con bulloni. Il copriparassita viene installato sull'inserimento metallico al centro dell'isolante con bulloni. L'inserimento è saldato all'isolante tramite colata. Dopo l'assemblaggio, viene fissato alla flangia della barra tubolare attraverso i bulloni della piastra di tiraggio. Il materiale principale dell'isolante è la resina epossidica, la trappola per particelle è di materiale lega, e il cuscinetto di limitazione è di materiale isolante.
La funzione principale del supporto isolante è quella di sostenere il conduttore interno e non serve a isolare la camera di gas. Quando l'equipaggiamento funziona normalmente, il supporto isolante è soggetto a uno stress uniforme sotto pressione costante di gas, come mostrato nella Figura 2. D'altra parte, la distribuzione del campo elettrico dei tre supporti isolanti è estremamente ineguale. La forza del campo elettrico all'interfaccia tra l'inserimento metallico e la resina epossidica è relativamente alta. Questa distribuzione ineguale porterà ad un accumulo locale di carica relativamente grave sui tre supporti isolanti. In caso di oggetti estranei o altre situazioni durante l'operazione, potrebbe verificarsi una scarica di flashover.
Rimisurazione delle Dimensioni Esterne
Il supporto isolante difettoso è stato restituito in fabbrica per la rimisurazione delle dimensioni e l'ispezione esterna. I supporti isolanti difettosi della barra sono stati leggermente puliti e le tracce eliminate. La superficie del supporto isolante era intatta e non sono state rilevate crepe, bolle o altre anomalie visibili.
Con riferimento ai disegni, sono state rimesse a misura diverse dimensioni chiave del supporto isolante, delle trappole per particelle, dei copriparassiti, delle piastre di tiraggio, ecc. Questo ha comportato la rimisurazione di diverse dimensioni come la distanza tra i centri delle tre gambe del supporto isolante, il diametro circolare e l'angolo. Tutte le dimensioni risultavano conformi.
Controllo con Penetrante Colorato
È stato effettuato un controllo con penetrante colorato sul supporto isolante. Dopo la pulizia e la levigatura, è stato eseguito il controllo. Il detergente è stato spruzzato sulla carta, e poi il penetrante sulla superficie dell'isolante è stato pulito. Dopo un'attenta ispezione, non è stata rilevata alcuna infiltrazione di penetrante, e non sono state trovate anomalie nel controllo con penetrante colorato.
Controllo con Raggi X e TC Industriale
È stato effettuato un controllo con raggi X sul supporto isolante. Il supporto isolante è stato ruotato di 360° per l'ispezione, e non sono stati rilevati difetti come cattiva saldatura, bolle o crepe.
Sono stati eseguiti test di TC industriale sul supporto isolante. Il materiale isolante interno era generalmente omogeneo, senza essere state rilevate bolle, crepe, impurità o altri difetti. Non c'era cattiva saldatura tra l'inserimento a bassa tensione e la resina epossidica, né tra il cilindro centrale e la resina epossidica.
Prova delle Prestazioni Meccaniche
Sono state eseguite prove delle prestazioni meccaniche sul supporto isolante, inclusi un test di pressione (12 kN, mantenendo la pressione per 30 min) e un test di torsione (15 kN, mantenendo la pressione per 30 min). La superficie del supporto isolante è stata osservata per eventuali anomalie, crepe o danni. Non sono state rilevate anomalie attraverso la prova delle prestazioni meccaniche.
Prova delle Prestazioni di Isolamento
I supporti isolanti sono stati assemblati in uno stato di prova della barra con nuove trappole per particelle e le vecchie trappole per particelle (dopo la levigatura) restituite dal sito, rispettivamente, e riempiti con gas SF₆ a 0,5 MPa all'interno.
In primo luogo, la valutazione è stata effettuata secondo il metodo di prova di resistenza in fabbrica: resistenza alla tensione a frequenza di rete (740 kV per 1 min - 381 kV per 5 min), e impulso di fulmine (±1675 kV, 3 volte ciascuno); successivamente, la valutazione è stata effettuata secondo il metodo di prova di resistenza in sito: resistenza alla tensione a frequenza di rete (318 kV per 5 min - 550 kV per 3 min - 740 kV per 1 min - 381 kV per 45 min). Tutti i risultati delle prove erano normali, senza scariche o condizioni anomale.
Prova di Riproduzione del Guasto
In base all'analisi sopra menzionata del supporto isolante, si è determinato che non sono stati rilevati problemi di guasto nella fase di progettazione e fabbricazione del supporto isolante. Si è preliminarmente stabilito che gli oggetti estranei sulla superficie del supporto isolante durante la fase di installazione potrebbero aver causato la scarica di flashover. Per confermare ulteriormente la causa dell'incidente come analizzato, considerando i possibili nascondigli degli oggetti estranei e la situazione di non applicazione di grasso lubrificante, sono state effettuate prove di riproduzione in varie condizioni di lavoro, incluse: applicazione di 1/3 di grasso lubrificante sul supporto isolante (nessuna scarica), applicazione di 1/2 di grasso lubrificante sul supporto isolante (nessuna scarica), applicazione di 2/3 di grasso lubrificante sul supporto isolante (nessuna scarica), applicazione di 1/3 di grasso lubrificante sul supporto isolante e soffiando polvere (polvere sul supporto isolante, nessuna scarica), ecc.
In base ai risultati delle prove di riproduzione nelle suddette condizioni di lavoro, si può concludere che la contaminazione da singola fonte di grasso lubrificante o oggetti estranei metallici non è probabile che causi un guasto di scarica superficiale dell'isolante; per gli isolanti che si rompono sotto tensione a frequenza di rete, sia l'inserimento centrale che l'inserimento a potenziale di terra presentano segni di abbrasamento evidenti; per gli isolanti che si rompono sotto impulso di fulmine, l'inserimento centrale presenta segni di abbrasamento, simili al fenomeno del guasto in sito.
