Kortsluitingsfoutanalyse van 10kV puffer-type belastingschakelaar
1. Overzicht van de storing
In juni 2013 trad er een storing op in een hoogspanningskast in bedrijf in een bepaald stedelijk gebied, waardoor een 10kV-lijn uitviel. Bij de ter plaatse uitgevoerde inspectie bleek dat de defecte kast een pneumatische ringnet-hoogspanningslastschakelaar (type HXGN2-10) was, en het karakteristieke foutbeeld was een driefase boogkortsluiting. Na isolatie van de storing en herstel van de energietoevoer aan de gebruikers, moet worden opgemerkt dat dezelfde soort kasten in dit gebied, die in gebruik werden genomen tussen 1999 en 2000 (met een bedrijfsperiode van meer dan 12 jaar, een ontworpen nominale stroom van 630A, en een daadwerkelijke werkelijke stroom meestal ≤ 300A), al vaker vergelijkbare storingen hebben ervaren, wat een bedreiging vormt voor de betrouwbare werking van het elektriciteitsnet.
2. Werking van pneumatische lastschakelaars
De pneumatische ringnetkast is genoemd naar de pneumatische lastschakelaar die erin is geïnstalleerd. De beweegbare contactstang fungeert ook als luchtcilinder - de holle structuur bevat een afgesloten "pistool", dat door de hoofdas wordt aangedreven om de lineaire beweging van sluiten en openen te realiseren. Bij het openen comprimeert de zuiger snel de lucht in de beweegbare contactstang (luchtcilinder), en de gecomprimeerde lucht wordt via de booggasbestendige kunststof mondstukken aan de bovenkant naar de boog geblazen die ontstaat bij de scheiding van de boogdoofcontacten, waardoor de boog wordt uitgerekt en gedoofd; de snelle luchtstroom herstelt snel de isolatiesterkte van het medium op de breuk, waardoor heroplichting van de boog wordt voorkomen.
Vanwege de beperkte vermogen van de schakelaar om foutstromen te verbreken (alleen toepasbaar voor systemen onder 35kV), wordt een ontwerpschema van "scheiding van het geleidende element van het boogvormende element" toegepast:
Bij het openen scheidt eerst de buitenkant van de beweegbare contactstang zich van de statische contactvingers, en vervolgens scheidt de boogvormende ring zich van de boogvormende staaf. De boog wordt beperkt tot branden tussen de boogvormende componenten, waardoor beschadiging van de hoofdcontacten wordt voorkomen; de beweegbare contactstang en de onderste terminal zijn verbonden door peer-vormige contactvingers om elektrische geleiding te waarborgen.
3. Diepgaande analyse van oorzaken van storingen
(1) Voorlopig onderzoek (externe factoren)
De ontworpen nominale stroom van deze soort schakelaar is 630A, maar de dispatchgegevens tonen aan dat de werkstroom van de uitgaande schakelaar van de substation 283A is, en de theoretische stroom door de kast op de weg ≤ 283A. In combinatie met de omgevingsterreinen (zonnig weer, geen vervuiling op de kast), kunnen externe factoren zoals overstroom, overspanning en vervuilingsschittering direct worden uitgesloten, en wordt de storing toegeschreven aan de tekortkomingen van de kast zelf.
(2) Demontage en testverificatie
Na demontage van de defecte kast, wordt in eerste instantie gespeculeerd dat "slecht contact tussen de beweegbare en statische contacten leidt tot oververhitting en brand", maar kan geen definitief besluit worden genomen vanwege ernstige schade aan de kast. Daarom wordt steekproefdetectie uitgevoerd op dezelfde soort kasten in bedrijf:
(3) Identificatie van de oorzaken
Comprehensieve tests en structurele analyses tonen aan dat de storing voortkomt uit het falen van het contact-systeem, wat specifiek wordt weergegeven als:
4. Apparatuurtransformatie en optimalisatieoplossingen
(1) Procesupgrade: Precieze controle van contactkwaliteit
Met als doel de kernproblematiek van "slecht contact" te verbeteren, worden verbeteringen aangebracht aan de materialen- en verwerkingskanten:
Vekeuze: Veeren met hoge vermoeiingsbestendigheid worden aangenomen om stabiele veerkraft binnen de ontwerpduur te garanderen (inclusief de conditie van het maken en verbreken van de nominale stroom), waarmee contactproblemen veroorzaakt door veerverval worden voorkomen;
Contactvingerverwerking: De verwerkingsprecisie van de boogvlak en vlak van de peer-vormige contactvingers wordt strikt gecontroleerd om volledige passendheid met het cilindrische boogvlak van de beweegbare contactstang te garanderen, de gevaren van lijn/contact puntcontact te elimineren, en de stroomdraagcapaciteit en temperatuurstijging conformiteit van de contacten te waarborgen.
(2) Ontwerpoptimalisatie: Volledige procesconditiemonitoring
Integreer de "online monitoring" functie in het kaststructuurontwerp om visuele status te realiseren:
Temperatuurmeetvenster en sonde: Stel een gemakkelijk te gebruiken temperatuurmeetvenster in, installeer een temperatuursonde bij het statische contact, en toon de temperatuur van het contactgedeelte in de kast in real-time via het paneelinstrument;
Gegevensopslag en vroegwaarschuwing: Configureer opslagapparatuur om bedrijfsgegevens vast te leggen. Zelfs als de apparatuur veroudert, kunnen abnormale situaties via gegevensanalyse vooraf worden geïdentificeerd, waardoor de vervangings- en onderhoudsprocedures worden geactiveerd, verschuivend van passieve reparatie naar actieve exploitatie en onderhoud.
(3) Versterking van bedrijfsvoering en onderhoud: Dynamische defectbehandeling
Voor de apparatuur in bedrijf, optimiseer de methoden van bedrijfsvoering en onderhoud:
5. Toepassingsscenario's en ontwikkelingsaanbevelingen
Met de toenemende elektriciteitsconsumptie worden de hoofdlijnen van het distributienetwerk geüpgraded naar grote doorsnede kabels van 300-400㎡, en de capaciteit van transformatorstations blijft groeien. De tekortkomingen van onvoldoende brekende capaciteit en kwetsbare contacten van pneumatische schakelkasten worden steeds duidelijker. Het wordt aanbevolen:
