Lühikesele ringile jätmise vigade analüüs 10kV puffertüübilisel laadisulglel

1. Viga ülevaade

Juunis 2013 toimus teatud linnapiirkonnas töötavas kõrgepinge lülituses viga, mis põhjustas 10kV liini väljalülitumist. Paigaliku uurimine näitas, et vigane lülitus oli õhusilindmeline ringvõrgu kõrgepinge ladulülitus (HXGN2-10 tüüp) ja viga määrati kolmefaasi kaarikurteks. Pärast viga eraldatud ja tarbijatele elektrit taastatud, tuleb märkida, et sama tüüpi lülitused selles piirkonnas, mis kasutuselevõtuti said 1999–2000 (kasutusperiood üle 12 aasta, disainitud nimiaegne vool 630A, tegelik töövool peaaegu alati ≤ 300A), on kogelanud sarnaseid vigu mitu korda, ohustades elektrivõrgu usaldusväärset tööd.

2. Õhusilindmeliste ladulülituste tööpõhimõte

Õhusilindmeline ringvõrgukabinet on nime saanud õhusilindmelise ladulülitusega varustamise tõttu. Selle liigutuv kontaktvarr täidab ka õhusilindina – tühi struktuur sisaldab sigurnat "pistooni", mida juhib peavarres, et realiseerida sulgumise ja avamise lineaarliikumist. Avamisel pistoon kiiresti kokku õhu liigutuvasse kontaktvarrasse (õhusilindisse) ja kokku pigistatud õhku suunatakse arku vastu, mis tekib kontaktside eraldamisel, arkuvenna plastiknoozlist, pikendades arku ja seda nii kustutades; kiire õhuvool kiiresti taastab keskkonna isolatsioonijõudu katkemisel, takistes arku uuesti süljamast.

Kuna lülituse võime kustutada veavigu on piiratud (vaid sobib süsteemides all 35kV), on kasutusel "juhtelementide ja arkupäästja elementide lahutamine" disain:

• Juhtelement: Punane kuldpluunipõhine kontaktvarrad + juhtelement, vastutab vooli edastamise eest;

• Arkupäästja element: Kupru-volframi liitmete arkupäästja varr + arkupäästja ring, spetsiaalselt arku süljama ja kustutama.

Avamisel eraldatakse liigutava kontaktvarra välispuhver esmalt staatilistest kontaktvarradest, seejärel arkupäästja ring arkupäästja varrest. Ark piiratakse sõlmima arkupäästja komponentide vahel, vältides peamiste kontaktide kahjustamist; liigutava kontaktvarra ja alumise terminaali ühendavad plumipõhised kontaktvarrad tagavad elektri läbivoolu.

3. Vigade põhjuste sügav analüüs
(1) Algline uurimine (välised tegurid)

Selle tüübi lülituse disainitud nimiaegne vool on 630A, kuid juhtimisandmed näitavad, et alamvoolujoonide lülituse töövool on 283A, ja teoreetiline vool, mis läbib lülituskabinetit, on ≤ 283A. Koos paigaliku keskkonnaga (päikeseline ilm, kabinetidel pole saasteainete jälg), saab väliseid tegureid nagu ülevool, ülepinge ja saasteainete käänded otse välja jätta, ja viga viiakse lülituse enda puudustesse.

(2) Demonteerimine ja testimine

Pärast vigastunud kabinetti demonteeritud, oletati alguses, et "liigutava ja staatilise kontakti vahele jäämine põhjustab ülekuuma ja põletumist", kuid kindlat järeldust ei saa langetada kabinetti tõsise kahjustuse tõttu. Seega tehakse proovide levik sama tüübilistest töötavatest lülitustest:

• Jõudluse ja tsükli vastupidavus: Jõudlus on kvalifitseeritud, tsükli vastupidavus on 114μΩ (vastab tehnilistele eeskirjadele);

• Temperatuuri tõusmise test: 30-minutiline voolu tõusmise andmed (Tabel 1) näitavad, et temperatuuri tõus on 84.2℃ 400A ja kõrge kui 133.1℃ 630A, palju ületades riiklikku standardi stabiilsuse hinnanguks "temperatuuri tõus ≤ 1K 1 tunnis või ≤ 2K 3 tunnis".

(3) Põhipõhjuste tuvastamine

Üldine testimine ja struktuuranalüüs näitavad, et viga tuleneb kontaktisüsteemi ebaõnnestumisest, konkreetsemalt näidates:

• Puudulik veespringi jõud: See ei saa efektiivselt kokku pigistada plumipõhiseid kontaktvarradeid, mille tulemuseks on "pindkontakt" kontaktvarrade ja liigutava kontaktvarra vahel muutub "joonekontektiks", ja kontaktala tõmmatakas vähenemine;

• Töötlemise täpsuse puudujääk: Plumipõhiste kontaktvarrade kaari/plaani töötlemise täpsuse ebapiisavus halvendab kontakti;

• Oksedeid kahjustav tsükkel: Kontaktvarrad ja liigutav kontaktvarr on õhusse kinnitatud, oksede tekkeni viib kontaktiteenuse suurenemiseni, mis tõmmatab veelgi veespringi jõudu ning viib veelgi halvemale kontakti, lõpuks põhjustades õhuni ioniseeriva arkikurte ja liiniväljalülitumise.

4. Seadme uuendamine ja optimeerimislahendused
(1) Protsessi uuendus: Kontrolli täpsus

Pöördudes "vahele jäämise" põhiprobleemile, teostatakse parandusi materjalide ja töötlemise lõpus:

• Veespringi valik: Kasutatakse väsimatusuure veespringi, et tagada stabiilne veespringi jõud disainielu jooksul (sh tingimusel, et luua ja murda nimiaegne vool), vältides probleeme, mis tekivad veespringi ebaõnnestumise tõttu;

• Kontaktivarade töötlemine: Kontrollitakse rangelt plumipõhiste kontaktvarrade kaari ja plaani töötlemise täpsust, et tagada täielik vastavus liigutava kontaktvarra silindrilisele kaari pinnale, eemaldades joonekontakti/punktkontakti varjatud ohtude, ja tagades kontaktide laadimisvõime ja temperatuuri tõusu vastavuse.

(2) Disaini optimeerimine: Täielik protsessi seisundimonitoring

Integreeritakse "online monitoring" funktsiooni kabinetistruktuuride disaini, et luua visuaalne olek:

• Temperatuuri mõõtmise aken ja sonaar: Loodakse mugav temperatuuri mõõtmise aken, paigaldatakse sonaari staatilise kontakti, ja kabinetis oleva kontaktiosaga temperatuuri kuvatakse reaalajas paneeliinstrumentide kaudu;

• Andmete salvestamine ja varoitamine: Konfigureeritakse salvestusseadmeid, et salvestada tööandmed. Isegi kui seade vananeb, saab eelnevalt tuvastada ebatavalisi olukordi andmeanalüüsi kaudu, aktiviseerides asendamise ja hoolduse protsessi, muutes passiivsest korjast aktiivseks hoolduseks.

(3) Hoolduse tugevdamine: Dinamiline puuduste lahendamine

Töötavate seadmete puhul optimiseeritakse hooldusmeetodeid:

• Vaatlusaaken: Muutatakse fikseeritud vaatlusaakent liigutavaks, et hõlbustada kabinetis oleva temperatuuri jälgimist;

• Osaliselt laengutava testimise normaliseerimine: Teostatakse osaliselt laengutava testimist lülituskabinetil tippvoolu perioodil, et eelnevalt tuvastada isolatsioonidefecte ja vältida vigade laienemist.

5. Rakendussenaariumid ja arendussoovitused

Elektri tarbimise kasvu tõttu on jaotusvõrgu peamised liinid uuendatud 300-400㎡ suurte ristlõikega kaevideks ja alamvoolujoonide võime kasvab jätkuvalt. Õhusilindmeliste lülituste puudulikke katkemisvõime ja nõrkade kontaktide puudujääke on muutumas aina selgemaks. Soovitatakse:

• Senaariumi muutmine: Lahku liiniringvõrgu rakendustest ja siirdu kõrgepinge jaotamiseks lõpptransformaatorites (transformaatori võime ≤ 630kVA), kasutades selle eelist "lihtsa struktuuri ja madala hinda";

• Tehnoloogia iteratsioon: Liiniringvõrgu senaariumides prioriteeditselt vali lülitusi, mis omavad suuremat usaldusväärsust ja tugevat katkemisvõimet (nt vakuumladulülitused), et rahuldada jaotusvõrgu automaatika ja kõrge usaldusväärsuse nõudmist;

• Väärtuse jätkamine: Pärast "protsessi uuenduse + online monitoring" transformatsiooni, võib õhusilindmeline ladulülitus jätkata teenindust lõpptöökoormuse senaariumides ja kasutada oma jääkmäära.