Analyseer de ontladingsschades van zuilisolatoren op basis van verschillende methoden

Overzicht van de situatie

Tijdens de AC-commissieperiode van een bepaalde substation, trad een flashover-ontladingfout van de paalisolator op. De specifieke foutomstandigheden zijn als volgt:
Bij het sluiten van de 500 kV AC-schakelkastenschakelaar om de busbar op te laden, werkte de dubbele busbar differentiële bescherming van de busbar en sprong de schakelaar uit. Het defecte fase was fase B, en de foutstroom bedroeg 5.760 A. Er werd een gascompositieanalyse uitgevoerd van het SF₆-gas in de gaskamer, waarbij de SO₂-inhoud 5,3 μL/L bedroeg (de norm is 2 μL/L).

Structuur van de paalisolator

De gaskamer bevat drie paalisolatoren, deeltjesvangers, trekplaten, enz. Zoals weergegeven in figuur 1, worden tijdens de montage eerst de drie paalisolatoren en deeltjesvangers met bouten vastgezet aan de metalen trekplaat. De schildkap wordt met bouten geïnstalleerd op de metalen insert in het midden van de isolator. De insert is aan de isolator gelast. Na de montage wordt het vastgezet aan de buisbusbarflens door middel van de bouten van de trekplaat. Het hoofdmateriaal van de isolator is epoxyhars, de deeltjesvanger is van legeringmateriaal, en de limietplaat is van isolatiemateriaal.

De belangrijkste functie van de paalisolator is het ondersteunen van de interne geleider en niet het isoleren van de gaskamer. Wanneer de apparatuur normaal werkt, is de paalisolator onder constante gasdruk gelijkmatig belast, zoals weergegeven in figuur 2. Aan de andere kant is de elektrisch veldverdeling van de drie paalisolatoren zeer ongelijkmatig. De elektrisch veldsterkte aan de interface tussen de metalen insert en de epoxyhars is relatief hoog. Deze ongelijkmatige verdeling zal leiden tot relatief ernstige lokale ladingopbouw op de drie paalisolatoren. Bij het optreden van vreemde objecten of andere omstandigheden tijdens de exploitatie, kan er een flashover-ontlading optreden.

Hermeting van uiterlijke afmetingen

De defecte paalisolator werd teruggebracht naar de fabriek voor hermeting van de afmetingen en inspectie van het uiterlijk. De defecte busbar paalisolatoren werden licht schoongemaakt en de merktekens werden gepolijst. Het oppervlak van de paalisolator was intact, en er werden geen zichtbare barsten, bellen, of andere anomalieën gevonden.

Met behulp van de tekeningen werden meerdere sleutelafmetingen van de paalisolator, deeltjesvangers, schildkappen, trekplaten, enz., opnieuw gemeten. Dit omvatte het opnieuw meten van meerdere afmetingen zoals de centrum-tot-centrumafstand van de drie poten van de paalisolator, omtrek-diameter, en hoek. Alle afmetingen bleken te voldoen.

Penetrantie-inspectie

Er werd een penetrantie-inspectie uitgevoerd op de paalisolator. Na reiniging en slijpen werd de inspectie uitgevoerd. Het reinigingsmiddel werd gespoten op het papier, en vervolgens werd de penetrant op het oppervlak van de isolator schoongemaakt. Na grondige inspectie werd geen penetrantie-lekkage gedetecteerd, en er werden geen anomalieën gevonden bij de penetrantie-inspectie.

Röntgen- en industriële CT-inspectie

Er werd een röntgeninspectie uitgevoerd op de paalisolator. De paalisolator werd 360° geroteerd voor inspectie, en er werden geen gebreken zoals slechte binding, bellen, of barsten gevonden.
Industriële CT-inspectietests werden uitgevoerd op de paalisolator. Het interne isolatiemateriaal was over het algemeen uniform, en er werden geen luchtgaten, barsten, impuriteiten, of andere gebreken gevonden. Er was geen slechte binding tussen de laagspanningseindinsert en de epoxyhars, noch tussen de centrale cilinder en de epoxyhars.

Mechanische prestatietest

Mechanische prestatietests werden uitgevoerd op de paalisolator, waaronder een druktest (12 kN, druk houden voor 30 min) en een torsietest (15 kN, druk houden voor 30 min). Het oppervlak van de paalisolator werd geobserveerd op anomalieën, barsten, of schade. Geen anomalieën werden gevonden tijdens de mechanische prestatietest.

Isolatieprestatietest

De paalisolatoren werden samengesteld in een busbar testconditie met nieuwe deeltjesvangers en de oude deeltjesvangers (na slijpen) die ter plaatse werden teruggebracht, en gevuld met 0,5 MPa SF₆-gas.
Eerst werd de evaluatie uitgevoerd volgens de fabrieksdraagkrachttestmethode: netfrequentiedraagkracht (740 kV voor 1 min - 381 kV voor 5 min), en blikseminslag (±1675 kV, 3 keer elk); vervolgens werd de evaluatie uitgevoerd volgens de ter plaatse draagkrachttestmethode: netfrequentiedraagkracht (318 kV voor 5 min - 550 kV voor 3 min - 740 kV voor 1 min - 381 kV voor 45 min). Alle testresultaten waren normaal, zonder ontlading of anomalieën.

Foutreproductietest

Op basis van de bovenstaande analyse van de paalisolator, werd bepaald dat er geen foutproblemen werden gevonden in de ontwerpen productiefasen van de paalisolator. Het werd voorlopig beoordeeld dat vreemde objecten op het oppervlak van de paalisolator tijdens de installatiefase mogelijk de flashover-ontlading hebben veroorzaakt. Om de oorzaak van het ongeval verder te bevestigen, werden reproductietests onder verschillende werkomstandigheden uitgevoerd, waaronder: het aanbrengen van 1/3 smeermiddel op de paalisolator (geen ontlading), het aanbrengen van 1/2 smeermiddel op de paalisolator (geen ontlading), het aanbrengen van 2/3 smeermiddel op de paalisolator (geen ontlading), het aanbrengen van 1/3 smeermiddel op de paalisolator en stof blazen (stof op de paalisolator, geen ontlading), enz.

Op basis van de reproductietestresultaten onder de bovenstaande werkomstandigheden, kan worden geconcludeerd dat enkelvoudige bronnen van smeermiddelvervuiling of metaaldeeltjes waarschijnlijk geen oppervlakteflashover-storing van de isolator zullen veroorzaken; voor isolatoren die instorten onder netfrequentiespanning, hebben zowel de centrale insert als de grondpotentiaalinsert duidelijke ablatiemerken; voor isolatoren die instorten onder blikseminslagspanning, heeft de centrale insert ablatiemerken, wat vergelijkbaar is met het verschijnsel van de ter plaatse fout.