Analizirajte odpornostne napake stolpih izolatorjev z uporabo več sredstev

Pregled situacije

Med komisijom struje na podstanici je prišlo do napetostnega preboja na stolpnem izolatorju. Konkretna situacija težave je naslednja:
Ob zapiranju preklopnika v 500 kV AC switchyard za nabiranje struje v busbar, se je zaznamovala delovanje dvojnega diferencialnega varnostnega mehanizma busbara in preklopnik se je odpeljal. Težava je bila v fazi B, tok težave pa je bil 5.760 A. Analiza sestave plina SF₆ v plinskih prostorih je pokazala, da je vsebnost SO₂ znašala 5,3 μL/L (standard je 2 μL/L).

Struktura stolpnega izolatorja

Plinski prostor vključuje tri stolpne izolatorje, častice pasti, vlečne plošče itd. Kot je prikazano na Sliki 1, med montažo so najprej tri stolpne izolatorje in častice pasti prikrajšane na metalno vlečno ploščo z vinti. Ščitni pokrov je nameščen na srednji metalni vstavljenek izolatorja z vinti. Vstavljenek je povezan z izolatorjem z litjem. Po montaži je prikrajšan na flanec cevnega busbara preko vintov vlečne plošče. Glavni material izolatorja je epoksidna smola, častice paste so iz legiranega materiala, omejevalna podlagajca pa so iz izolacijskega materiala.

Glavna funkcija stolpnega izolatorja je podpora notranjemu vodniku in ne služi kot izolacija plinskega prostora. Ko oprema deluje normalno, je stolpni izolator ravnomerno obremenjen pod stalnim plinskim tlakom, kot je prikazano na Sliki 2. Na drugi strani pa je električno polje trikotnega stolpnega izolatorja zelo neravnomerno. Moč električnega polja na meji med metalnim vstavljenkom in epoksidno smolo je relativno visoka. Ta neravnomerna porazdelitev bo vodila do relativno resne lokalne nabiranja naboja na trikotnem stolpnem izolatorju. V primeru prisotnosti tuje snovi ali drugih situacij med delovanjem, se lahko zgodi napetostni preboj.

Ponovna meritve dimenzij zunanje oblike

Težaven stolpni izolator je bil vrnjen v tovarno za ponovno merjenje dimenzij in pregled zunanje oblike. Težaven stolpni izolator busbara je bil rahlo pospravljen in označbe so bile politirane. Površina stolpnega izolatorja je bila nepoškodovana, ni bilo opaženih vidnih trdin, mehurkov ali drugih anomalij.

S sklicom na risbe so bile ponovno meritve več ključnih dimenzij stolpnega izolatorja, častice pasti, ščitnih pokrovi, vlečnih plošč itd. To je vključevalo ponovno merjenje več dimenzij, kot so razdalja od središča do središča treh nog stolpnega izolatorja, obsegna premer in kot. Vse dimenzije so bile ustreznosti.

Barvena penetracijska presledna kontrola

Na stolpni izolator je bila izvedena barvena penetracijska presledna kontrola. Po čiščenju in poliranju je bila opravljena kontrola. Čistilni sredstvo je bil spršen na papir, nato pa je penetrant na površini izolatorja bil čistopoln. Po natančnem pregledu ni bilo zaznanega propadanja penetranta, ni bilo opaženih anomalij pri barveni penetracijski presledni kontroli.

Röntgenska in industrijska CT presledna kontrola

Na stolpni izolator je bila izvedena röntgenska presledna kontrola. Stolpni izolator je bil obrnjen za 360° za pregled, ni bilo odkritih okvar, kot so slaba vez, mehurki ali trdine.
Industrijske CT presledne kontrole so bile izvedene na stolpnem izolatorju. Notranji izolacijski material je bil splošno enakomeren, ni bilo odkritih zračnih luknjava, trdin, onesnaženosti ali drugih okvar. Ni bilo slabe veze med vstavljenkom nizega napetostnega konca in epoksidno smolo, niti med srednjim valjkom in epoksidno smolo.

Preskušanje mehanskih lastnosti

Na stolpni izolator so bila izvedena preskušanja mehanskih lastnosti, vključno s testom pritiska (12 kN, držanje pritiska 30 min) in testom vrtenja (15 kN, držanje pritiska 30 min). Površina stolpnega izolatorja je bila opazovana za kakršne koli anomalije, trdine ali poškodbe. Preskus mehanskih lastnosti ni odkril nobenih anomalij.

Preskušanje izolacijskih lastnosti

Stolpni izolatorji so bili sestavljeni v stanje preskusnega busbara z novimi časticami pasti in starimi časticami pasti (po poliranju) vračenimi s mesta, ter zapolnjeni z 0,5 MPa SF₆ plinom znotraj.
Najprej je bil opravljen ocenjevalni preskus glede na metodologijo preskusa v tovarni: prenosni napetostni preskus (740 kV za 1 min - 381 kV za 5 min) in preskus močnega udarca (±1675 kV, 3-krat vsak); nato je bil opravljen ocenjevalni preskus glede na metodologijo preskusa na mestu: prenosni napetostni preskus (318 kV za 5 min - 550 kV za 3 min - 740 kV za 1 min - 381 kV za 45 min). Vsi rezultati preskusov so bili normalni, brez razbada ali nenormalnih stanj.

Preskus ponovitve težave

Na osnovi zgornje analize stolpnega izolatorja je bilo določeno, da ni bilo odkritih težav v fazi dizajna in proizvodnje stolpnega izolatorja. Prelomno je bilo ugotovljeno, da so lahko tuje snovi na površini stolpnega izolatorja med fazo namestitve povzročile napetostni preboj. Za nadaljnje potrditev vzroka nesreče, kot je bilo analizirano, so bile izvedene preskuse pod različnimi delovnimi pogoji, upoštevajoč morebitna skrivališča tujih snovi in stanje neuporabe smečnega mastna, vključno s: nanesevanjem 1/3 smečnega mastna na stolpni izolator (brez razbada), nanesevanjem 1/2 smečnega mastna na stolpni izolator (brez razbada), nanesevanjem 2/3 smečnega mastna na stolpni izolator (brez razbada), nanesevanjem 1/3 smečnega mastna na stolpni izolator in puhanjem prahu (prah na stolpni izolator, brez razbada) itd.

Na osnovi rezultatov preskusov ponovitve v zgornjih delovnih pogojih se lahko zaključi, da edini vir onesnaženosti smečnim mastnom ali kovinske tujine verjetno ne bi povzročil površinskega napetostnega preboja izolatorja; za izolatorje, ki so se razbili pod prenosno napetostjo, imata centralni vstavljenek in vstavljenek z talovskim potencialom očitne pege; za izolatorje, ki so se razbili pod močnim udarcem, ima centralni vstavljenek pege, kar je podobno pojavi na mestu nesreče.