35kV qabaqçıl vakuum kəsici stolbu fayans qutusunun səhv analizi

ZW7 - 40.5 qapı dövrə kesicisi vakuumu kimi arq yandırma maddəsini istifadə edir. Arq yandırma kamerasının hərəkətli ucu, mekanizmin işlətme çubuğu ilə bir çubuğun və izolyasiya çubuğun vasitəsiylə birləşdirilib. Dövrə kesicisinin ümumi strukturu fayanslı sütun növüdür.

Üst fayanslı sütun arq yandırma kamerası fayanslı sütunu təmin edir, alt olanı isə dəstəkləyici fayanslı sütundur. Üç fazalı fayanslı sütunlar bir çərçevəyə quraşdırılır və üç fazalı dəri-sənədçilər alt dəstəkləyici fayanslı sütunların içində quraşdırılıb və dövrə kesicinin əsas mövcudluğuna bağlanır (Baxış Şəkil 1). Hem üst, hem də alt fayanslı sütunlar iyi izolyasiya xüsusiyyətlərinə malik vakuum izolyasiya silikon yağ ile doludur.

Yüksek voltajlı dövrə kesicilərin fayanslı sütunları adətən yüksək qüvvətli alümina keramikadan hazırlanır, bu da kimyəvi stabilliyi, gözəl izolyasiya performansını və yüksək mexaniki qüvvəti özündə birləşdirir. Keramika fayanslarının performansı tam təchizatın istifadə müddətinə doğrudan əsaslanır. Xarici dövrə kesicilərinin ümumi arızalarının səbəbləri flanş parçalanması, fayanslı sütun deformatsiyası və parçalanması, şirin su genişlənməsi, köhnələmə, rıstrəng və s. kimi səbəllər olabilir. Belə bir 110kV transmisiya xətlində yeddi dövrə kesicisi arızası baş vermişdir, onlardan fayanslı sütun parçalanması arızaları 41% hissəni təşkil edir.

Arızanın Vəziyyəti

110kV distribusiya stansiyasında 35kV dövrə kesicisinin A fazasının fayanslı sütunu patlamışdır. Üçüncü şirin su və alt flanş arasındakı fayanslı sütunun bir hissəsi düşüb çıxıb və daxili izolyasiya silikon yağı sıçrayıb, bu, ehtiyac duymadan cihazın dayandırılmasına səbəb olmuşdur. Arızalı dövrə kesicinin sahədəki təhlili göstərir ki, arızanın direkt səbəbi dövrə kesicinin dəstəkləyici fayanslı sütununun daxili yüksek voltajlı ləngənin fayanslı sütunla reaksiya etməsidir və buraxışda yarandıqca yüksək temperaturdaki arq fayanslı sütunu patlatmış və daxili izolyasiya silikon yağını sıçratmışdır.

Nümunə analizi

Makroskopik təhlil

Fayanslı sütun nümunələrinin sahədən gətirilməsi vasitəsilə iki tipik nümunə əldə edilmiş və təhlil nəticələri aşağıdakı kimi olub:

Şəkil 2, nümunə 1-in sahədən gətirilən makroskopik formasını göstərir. Nümunənin fayanslı sütununun daxili divarında geniş sahada arq yanma izləri var. Yaklaşık 50.89mm uzunluğunda bir hissədə, fayanslı sütunun parçalanma səthi əksər hissəsi boz rəngdədir və bəzi sahələrdə duman qalığı var. Səth forması digər hissələrdən belə fərqlidir. Nümunə 1-in üç hissəsi ayrı-ayrı təhlil edilmişdir, bunlar Şəkil 2b, 2c və 2d-də göstərilmiştir.

 Şəkil 2b-dən görünür ki, nümunənin daxili divarındaki glazür yanıb erib, müxtəlif ölçülərdə çukurlar yaratmışdır. Ucunun səthi düz, bu, glazürün eridişi markası ilə fərqlidir, bu, glazürün yoxluğu və ya materialın düzlüksüz olduğunu göstərir. Şəkil 2c-də, şirin su kökündəki qırmızı sahə düz səth, sert mətnə, səthin üzərində bir çox kiçik açıqlar var, arxa və alt hissəsi ağ-boz rəngdədir. 

Qırmızı material düzlüksüz dağılmış, səthin düzlüksüz, yer-yer balacaşmış və fayans bedeninə qara-qara sərhəd var, bu, bu sahədəki materialın normal olmadığını göstərir. Şəkil 2d, şirin su hissəsinin normal sahəsinin yer-yer böyükləşdirilmiş şəkildir. Şəkildən görünür ki, nümunənin səthinin üzərində bir çox kiçik açıqlar var və ən böyük açıq diametrə aid olan təxminən 0.1mm-ci təşkil edir.

Şəkil 3, nümunə 2-nin makroskopik görünüşünü təsvir edir. Nümunənin daxili divarında lokal arq yanma və glazürsüz sahələr var, bu, Şəkil 3a-nın 1 və 2 hissələrində göstərilir. Qeyd edək ki, arq yanma sahəsindəki glazür, yüksək temperaturda yanma nəticəsində eriyib, bir çox poryalar yaratmışdır. Daxili divarın 2 hissəsində, təxminən 17.92 mm uzunluğunda və 2 mm dərinlikdə bir səth çöküntüsü var. Bu sahənin rəngi fayans bedeni ilə uyğunlaşır, ağ-boz rəngdədir, bu, səthin glazürsüz olduğunu, orijinal proses defektini göstərir.

Şəkil 3b, nümunə 2-nin yan tərəfindən makroskopik formasını göstərir. Şəkildən görünür ki, nümunənin yan tərəfində bir hissə yuvarlaq və düz səthə malikdir, bu, normal parçalanma səthi ilə fərqlidir. Bu, fayans bedeninin bu hissədə ardıcıllıksız olduğunu, orijinal proses defektini göstərir.

Nümunələrin makroskopik təhlil nəticələrinə görə, arızalı fayanslı sütunda materialın düzlüksüzlüyü, fayans bedeninin ardıcıllıksızlığı, səthin glazürsüz olması və bir çox kiçik açıqlar kimi bir neçə orijinal proses defekti var.

Fayanslı sütunun mikroskopik formasının skan elektron mikroskop (SEM) analizi

Fayanslı sütunun normal hissəsi, qırmızı rəngli sahə, düz səthli sahə və daxili buraxış səthinin nümunələri üzərində SEM analizi aparılmışdır. Nümunələrin skan mikroskopik şəkilləri Şəkil 4-də göstərilmiştir.

Şəkil 4a-dan görünür ki, fayanslı sütunun normal hissəsindən gələn nümunə, istiqamətlənmiş parçalanma tekstürəsi olan çox səthli səthə malikdir. Onun üzərində bir çox poryalar ümumiyyətlə dağılmışdır, bu, fayanslı sütunun poroz olduğu və nisbətən aşağı sıxlığa malik olduğunu göstərir.

Şəkil 4b, qırmızı rəngli sahədən gələn nümunənin də bir çox poryaya malik olduğunu göstərir. Normal hissə nümunəsinə nisbətən, bu poryalar daha böyük ölçülərə, az sıxlıqlı və fayans sıxlığı nisbətən yüksəkdir. Bu, fayans malzemenin sütununun düzlüksüz sinterləşməsini göstərir.

Şəkil 4c-dən görünür ki, düz səthli nümunə də bir çox poryaya malikdir, onun səthinin üzərində bir çox düzlüksüz çukurlar yayılmışdır. Buna baxmayaraq, ümumi səth nisbətən düz və düzgün görünür, bu, bu hissənin parçalanmadan əvvəl orijinal xüsusiyyətlərini özündə ehtiva etdiyini göstərir.

Şəkil 4d, buraxışdan əldə edilən səthin glazürü düz, amma bir çox kabarcıklar və çukurlarla doludur. Bu xüsusiyyətlər, buraxış zamanı yarandıqca yüksək temperaturda glazürün eridişindən nəticələnən gazların buraxılması ilə bağlıdır.

Fayanslı sütunun mikroskopik formasının skan elektron mikroskop (SEM) analizi

Fayanslı sütunun normal hissəsi, qırmızı rəngli sahə, düz səthli sahə və daxili buraxış səthinin nümunələri üzərində SEM analizi aparılmışdır. Nümunələrin skan mikroskopik şəkilləri Şəkil 4-də göstərilmiştir.

Şəkil 4a-dan görünür ki, fayanslı sütunun normal hissəsindən gələn nümunə, istiqamətlənmiş parçalanma tekstürəsi olan çox səthli səthə malikdir. Onun üzərində bir çox poryalar ümumiyyətlə dağılmışdır, bu, fayanslı sütunun poroz olduğu və nisbətən aşağı sıxlığa malik olduğunu göstərir.

Şəkil 4b, qırmızı rəngli sahədən gələn nümunənin də bir çox poryaya malik olduğunu göstərir. Normal hissə nümunəsinə nisbətən, bu poryalar daha böyük ölçülərə, az sıxlıqlı və fayans sıxlığı nisbətən yüksəkdir. Bu, fayans malzemenin sütununun düzlüksüz sinterləşməsini göstərir.

Şəkil 4c-dən görünür ki, düz səthli nümunə də bir çox poryaya malikdir, onun səthinin üzərində bir çox düzlüksüz çukurlar yayılmışdır. Buna baxmayaraq, ümumi səth nisbətən düz və düzgün görünür, bu, bu hissənin parçalanmadan əvvəl orijinal xüsusiyyətlərini özündə ehtiva etdiyini göstərir.

Şəkil 4d, buraxışdan əldə edilən səthin glazürü düz, amma bir çox kabarcıklar və çukurlarla doludur. Bu xüsusiyyətlər, buraxış zamanı yarandıqca yüksək temperaturda glazürün eridişindən nəticələnən gazların buraxılması ilə bağlıdır.

SEM mikromorfoloji analizi vasitəsilə, fayanslı sütunda fayans strukturunun əlillikləri, aşağı sıxlığı və anormal kəsmələri var olduğu nəticəsindən irələnmişdir.

Enerji spektri analizi

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, nümunənin dörd müxtəlif sahəsində səthin elementləri və onların paylanması üzərində enerji spektri analizi aparılmışdır. Şəkil 5, səthin element paylanması şəklinin detallı misalını göstərir. Fayanslı sütunun normal hissəsi, düz səthli və buraxış hissəsindən gələn nümunələrin səthinin elementləri əsasən oksigen (O), silisium (Si) və alüminium (Al) tərəfindən təşkil edilir. 

Ümumiyyətlə, bu nümunələrin səthinin element paylanması nisbətən düzgündür. Amma, qırmızı rəngli sahədən gələn nümunənin səthinin element paylanması düzlüksüzdür. Bu nümunənin sağ-alt sahəsində, oksigen (O), alüminium (Al) və potasiyum (K) elementlərinin miqdarı nəzərə alınan qısa məsafədə artım göstərir, silisium (Si) elementlərinin paylanması isə nisbətən sabit qalır. Bu, bu sahənin sinterləşməsi zamanı O, Al və K elementlərinin paylanması düzlüksüz olduğunu göstərir.

Həmçinin, dörd nümunənin əsas element miqdarları müqayisə edilmiş və nəticələr Cədvəl 1-də göstərilmişdir. Normal hissə nümunəsinin səthinin oksigen (O) elementi miqdarı digər üç nümunənin nəzəriyyəsi kimi yüksəkdir, silisium (Si) elementi miqdarı isə aşağıdır. Bu, fayanslı sütun nümunəsinin fərqli hissələrində material kompozisiyasının düzlüksüz olduğunu göstərir. 

Qırmızı sahədən gələn nümunələrin silisium (Si) elementi miqdarı nisbətən yüksək, oksigen (O) elementi miqdarı isə ən aşağıdır. Həmçinin, fayanslı sütunun daxili divarının buraxış hissəsindən gələn nümunənin səthinin üzərində məsələn bakır (Cu) elementi aşkar edilmişdir. Bu, buraxış zamanı fayanslı sütunun daxili bronza yüksək temperaturda eridişinə, buzdulma və fayanslı sütunun daxili səthinə çökməsinə səbəb olur.

Nümunələrin səthinin elementlərinin skan paylanması

Enerji spektri analizinin əsasında, fayanslı sütunun sinterləşməsi zamanı müxtəlif elementlərin paylanması nisbətən düzlüksüz olduğunu nəticələyə bilirik. Bu düzlüksüzlük, fayanslı sütunun fərqli hissələrindəki materialların ciddi fərqlərini göstərir.

Nəticə və Təkliflər

Nəticə

Makroskopik təhlil, SEM mikromorfoloji analiz və enerji spektri analizin əsasında, fayanslı sütunda nisbətən çox səthli struktura, daxili tabakalanma, düzlüksüz kompozisiya və mikroporozluluğun varlığı anlaşılmışdır. Həmçinin, fayanslı sütunun daxili səthinin yer-yer glazürsüz olması və zəif inşaat keyfiyyəti kimi orijinal defektleri var.

Bu makroskopik və mikroskopik defekt nəticəsində, fayanslı sütunun uzunmüddətli xarici istifadəsi zamanı, daxili nişanlar və qazlar sütuna yavaş-yavaş nüfuz edir. Bu nüfuz, fayanslı sütunun izolyasiya performansını azaldır. Elektrik sahası təsiri altında, daxili ləngən və fayanslı sütunun zəif hissələri arasında elektrik buraxışı baş verir. Buraxış, fayanslı sütunda yer-yer yüksək temperatur yaratır və izolyasiya silikon yağı performansını pozur. Son olaraq, daxili təzyiqin təsiri altında, fayanslı sütun parçalanır.

Təkliflər

• Fayanslı sütun istehsalçıları, fayanslı sütunların sinterləşməsində keyfiyyət kontrolünü artırmağa çalışmalı və istehsal olunan məhsulların keyfiyyətinin sabit və yüksək olmasını təmin etməlidir.

• Fayanslı sütun məhsullarının daşınması zamanı uyğun himayə tədbirləri həyata keçirilməlidir. Bu, sütunlara ciddi titrəmələr və zərbələr verməyə qədər vacibdir.

• Məhsul istifadəçiləri, gələn təchizatın fayanslı sütunlarının keyfiyyətini nümunələrə görə təhlil etməyə öyrənələr. Bu, depodakı təchizatın keyfiyyətinin tələblərə uyğun olduğundan əmin olmağa kömək edir.

• Təchizatın inkişafının maraqlı olaraq izlənilməsi lazımdır. Xüsusilə, silikon yağ sızıntısı və ya fayanslı sütun parçalanması olan təchizat üçün, elektrik sistemindən ayırmaq və zəifləri aşkar etmək üçün təcili təmir atılmalıdır.