Analýza příčinných okruhů u 10kV nárazového vypínače zatěrnického typu
1. Přehled poruchy
V červnu 2013 došlo v určitém městském obvodu k poruše v vysokotlakém přepínači, což způsobilo výpadky na lince 10kV. Při místním šetření bylo zjištěno, že vadný přepínač byl pneumatický síťový vysokotlaký přepínač nákladu (typ HXGN2 - 10) a charakteristika poruchy byla třífázové obloukové krátké spojení. Po izolaci poruchy a obnovení dodávky elektrické energie uživatelům je třeba poznamenat, že stejný typ přepínače v této oblasti, který byl uveden do provozu mezi lety 1999 a 2000 (s operační dobou více než 12 let, navrženým stanoveným proudem 630A a skutečným operačním proudem většinou ≤ 300A), zažil podobné poruchy mnohokrát, což hrozí spolehlivosti provozu elektrické sítě.
2. Pracovní princip pneumatických přepínačů nákladu
Pneumatická síťová skříň je pojmenována podle vybavení pneumatickým přepínačem nákladu. Jeho pohyblivý kontaktní tyč také slouží jako vzduchový válec – dutá struktura obsahuje uzavřený “píst”, který je poháněn hlavním hřídelem k realizaci lineárního pohybu při zapínání a vypínání. Při vypínání rychle stlačí píst vzduch v pohyblivé kontaktní tyči (vzduchovém válci) a stlačený vzduch je veden k oblouku vygenerovanému oddělením kontaktních prvků pro uhasení oblouku prostřednictvím odolné plastové trysky na vrcholu, což vedá k jeho prodloužení; rychlý vzduchový tok rychle obnovuje izolační sílu média v místě přerušení, zabrázení znovuzapnutí oblouku.
Vzhledem k omezené schopnosti přepínače rozdělit poruchový proud (pouze použitelné pro systémy do 35kV) je použit návrh “oddělení vodiče od elementu pro zapalování oblouku”:
Při vypínání se nejprve vnější povrch pohyblivé kontaktní tyče oddělí od statických kontaktních prstů a poté se kruh pro zapalování oblouku oddělí od prveku pro zapalování oblouku. Oblouk je omezován na hoření mezi prvky pro zapalování oblouku, což předchází poškození hlavních kontaktů; pohyblivá kontaktní tyč a spodní terminál jsou spojeny kontaktními prsty ve tvaru třešně, aby byla zajištěna elektrická vodivost.
3. Hluboká analýza příčin poruchy
(1) Předběžné šetření (externí faktory)
Navržený stanovený proud tohoto typu přepínače je 630A, ale dispečerská data ukazují, že operační proud výstupního přepínače podstanice je 283A a teoretický proud procházející přepínačem na cestě je ≤ 283A. V kombinaci s místním prostředím (slunečná počasí, žádné znečištění na těle skříně) lze přímo vyloučit externí faktory, jako jsou přetížení, přetlak a znečištění, a připisovat poruchu defektům samotného přepínače.
(2) Rozmontování a ověření zkouškami
Po rozmontování vadné skříně bylo počátečně spekulováno, že “špatný kontakt mezi pohyblivými a statickými kontakty vedl k přehřátí a shoření”, ale kvůli závažnému poškození skříně nelze dospět k definitivnímu závěru. Proto bylo provedeno vzorkové detekce na stejném typu přepínače v provozu:
(3) Identifikace základních příčin
Komplexní testování a strukturální analýza ukazují, že porucha pochází ze selhání kontaktního systému, konkrétně se projevuje jako:
4. Transformace a optimalizační řešení zařízení
(1) Upgrad procesu: Přesná kontrola kvality kontaktu
S ohledem na základní problém “špatného kontaktu” jsou provedeny vylepšení z hlediska materiálu a zpracování:
Výběr pružin: Použití pružin s vysokou odolností proti unáhlení, aby byla zajištěna stabilita síly pružiny v návrhovém životě (včetně podmínek nastavení a zrušení stanoveného proudu), což předejde problémům s kontaktem způsobenými selháním pružiny;
Zpracování kontaktních prstů: Přísná kontrola přesnosti zpracování obloukové a ploché povrchy kontaktních prstů ve tvaru třešně, aby bylo zajištěno kompletní zapnutí s válcovým obloukovým povrchem pohyblivé kontaktní tyče, eliminování skrytých nebezpečí liniového/tečkového kontaktu a zajištění nosnosti proudu a souladu zvýšení teploty kontaktů.
(2) Optimalizace návrhu: Celkový monitoring stavu
Integrace funkce “online monitoringu” do návrhu struktury skříně pro vizualizaci stavu:
Okénko pro měření teploty a čidlo: Nastavení pohodlného okénka pro měření teploty, instalace čidlo teploty na statickém kontaktu a zobrazování teploty kontaktní části uvnitř skříně v reálném čase prostřednictvím panelového přístroje;
Úložná zařízení a varování: Konfigurace úložných zařízení pro záznam operačních dat. I když zařízení stárne, lze předem identifikovat neobvyklé situace prostřednictvím analýzy dat, což aktivuje proces nahrazení a údržby, přechod od pasivní opravy k aktivnímu provozu a údržbě.
(3) Zlepšení provozu a údržby: Dynamické řešení defektů
Pro zařízení v provozu, optimalizace metod provozu a údržby:
5. Aplikační scénáře a doporučení pro rozvoj
S rostoucí spotřebou elektrické energie jsou hlavní linky distribuční sítě upgradovány na kabely s velkým průřezem 300 - 400㎡ a kapacita podstanic pokračuje v růstu. Nedostatečná kapacita přerušení a zranitelné kontakty pneumatických přepínačů se stávají stále zřetelnějšími. Doporučuje se:
