Kortslutningsfelanalys av 10kV pusttypslastbrytare
1. Felöversikt
I juni 2013 inträffade en fel i en högspänningsbrytare i drift i ett visst stadsområde, vilket ledde till att en 10kV-ledning tripades. På platsundersökning visade att den defekta brytaren var en pneumatisk ringnätshögspänningsbelastningsbrytare (HXGN2-10-typ), och felformen var en trefasig bågekurtsortering. Efter isolering av felet och återställning av strömavläsningen till användarna bör det noteras att samma typ av brytare i detta område, som sattes i drift mellan 1999 och 2000 (med en drifttid på mer än 12 år, en designad nämningsström på 630A, och en faktisk driftström mestadels ≤ 300A), har upplevt liknande fel flera gånger, vilket utgör en hotbild för det elnäts betydelsefulla drift.
2. Arbetssätt hos Pneumatiska Belastningsbrytare
Ringnätsskåpet benämns efter att vara utrustat med en pneumatisk belastningsbrytare. Dess rörliga kontaktstång fungerar också som en luftcylinder – den hohlkonstruktionen innehåller en tätt stängd "kolv", som drivs av huvudaxeln för att realisera den linjära rörelsen av stängning och öppning. När det öppnas trycker kolven snabbt ihop luften i det rörliga kontaktstång (luftcylinder), och den komprimerade luften blåses mot bågen som genereras av separeringen av de bågutsläckande kontakterna genom plastmunnstycket som är resistenta mot bågar överst, vilket släcker bågen genom att sträcka den; den höghastighetsluftflödet återställer snabbt isoleringsstyrkan i mediet vid brytpunkten, vilket förhindrar att bågen tänder igen.
På grund av den begränsade förmågan hos brytaren att bryta felströmmar (bara tillämpbar för system under 35kV) används en designlösning där "ledningskomponenten skiljs från bågutsläckningskomponenten":
När det öppnas separerar ytan av det rörliga kontaktstång först från de statiska kontaktfingrarna, och sedan separeras bågutsläckningsringen från bågutsläckningsstången. Bågen begränsas till att brinna mellan bågutsläckningskomponenterna, vilket undviker skador på huvudkontakterna; det rörliga kontaktstång och nedre terminal ansluts av plumkontaktfingrar för att säkerställa elektrisk ledning.
3. Djupgående analys av orsakerna till felet
(1) Förhandsundersökning (externa faktorer)
Den designade nämningsströmmen för denna typ av brytare är 630A, men leveransdata visar att driftströmmen för utgående brytare i kraftverket är 283A, och den teoretiska strömmen som passerar genom brytarskåpet på vägen är ≤ 283A. Tillsammans med det lokala miljön (soligt väder, ingen förorening på skåpets kropp), kan externa faktorer som överström, överspänning och föroreningsblixt direkt uteslutas, och felet tillskrivs defekter i brytarskåpet självt.
(2) Montering och testverifiering
Efter montering av det defekta skåpet antas det initierat att "dålig kontakt mellan den rörliga och statiska kontakter leder till överhettning och brinnande", men en definitiv slutsats kan inte dras på grund av allvarliga skador på skåpet. Därför genomförs provtagning på samma typ av brytarskåp i drift:
(3) Identifiering av rotorsaker
Kompletta tester och strukturella analyser visar att felet härstammar från kontaktens misslyckande, specifikt uttryckt som:
4. Utrustningsförbättring och optimeringslösningar
(1) Processuppdatering: Precis kontroll av kontaktkvalitet
Med fokus på kärnproblemet "dålig kontakt" görs förbättringar från material- och bearbetningsändar:
Val av fjädrar: Använd fjädrar med hög trötthetsegenskap för att säkerställa stabil fjädrkraft inom designlivslängden (inklusive villkoren för att göra och bryta den nominella strömmen), för att undvika kontaktproblem orsakade av fjädrfel;
Bearbetning av kontaktfingrar: Sträng kontroll av bearbetningsprecisionen av bågytan och planet av plumkontaktfingrarna för att säkerställa fullständig anpassning till det cylindriska bågytan av det rörliga kontaktstång, eliminera dolda faror av linje/punkt kontakt, och säkerställa strömförsäljning och temperaturhöjningsöverensstämmelse av kontakter.
(2) Designoptimering: Fullprocessstatusövervakning
Integrera "onlineövervakning" funktion i skåpets strukturdesign för att uppnå synlig status:
Temperaturmätningfönster och sonde: Ställ in ett bekvämt temperaturmätningfönster, installera en temperatursond vid den statiska kontakten, och visa temperaturen av kontakt delen inuti skåpet i realtid genom panelinstrument;
Datainsamling och varning: Konfigurera lagringsutrustning för att spara driftdata. Även om utrustningen åldras, kan avvikande situationer identifieras i förväg genom dataanalys, vilket utlöser ersättnings- och underhållsprocessen, flyttar från passiv reparation till aktiv drift och underhåll.
(3) Drift och underhållsstärkning: Dynamisk behandling av defekter
För driftutrustning, optimera drift- och underhållsmetoder:
5. Tillämpningsområden och utvecklingsförslag
Med ökningen av elanvändning uppgraderas huvudlinjer i distributionsnätet till stora tvärsnittskabler av 300-400 m², och kapaciteten hos kraftstationer fortsätter att växa. Bristerna på otillräcklig brytkapacitet och sårbara kontakter hos pneumatiska brytarskåp blir alltmer framträdande. Det rekommenderas att:
