35kV आउटडोर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर पिलर पोर्सलीन स्लीव का दोष विश्लेषण

ZW7 - 40.5 आउटडोर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर वैक्यूम का उपयोग आर्क-विनाशी माध्यम के रूप में करता है। आर्क-विनाशी चैंबर का गतिशील सिरा ऑपरेटिंग मेकेनिज्म के आउटपुट शाफ्ट से क्रैंक आर्म और इन्सुलेटिंग टाय-रोड के माध्यम से जुड़ा होता है। सर्किट ब्रेकर की समग्र संरचना पोर्सलेन-बुशिंग पिलर प्रकार की होती है।

ऊपरी पोर्सलेन बुशिंग आर्क-विनाशी चैंबर के पोर्सलेन बुशिंग का कार्य करता है, और निचला पोर्सलेन बुशिंग समर्थन पोर्सलेन बुशिंग का कार्य करता है। तीन-फेज पोर्सलेन बुशिंग एक फ्रेम पर इंस्टॉल किए जाते हैं, और तीन-फेज करंट ट्रांसफॉर्मर निचले समर्थन पोर्सलेन बुशिंग के अंदर इंस्टॉल किए जाते हैं और सर्किट ब्रेकर के मुख्य सर्किट से जुड़े होते हैं (जैसा कि आकृति 1 में दिखाया गया है)। ऊपरी और निचले पोर्सलेन बुशिंग दोनों उत्कृष्ट इन्सुलेटिंग गुणों वाले वैक्यूम-इन्सुलेटिंग सिलिकॉन ग्रीस से भरे होते हैं।

हाइ-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर के पोर्सलेन बुशिंग आमतौर पर उच्च-ताकत के अल्युमिना सेरामिक से बने होते हैं, जिनकी रासायनिक स्थिरता अच्छी, इन्सुलेशन प्रदर्शन उत्कृष्ट, और यांत्रिक ताकत उच्च होती है। सेरामिक बुशिंग का प्रदर्शन पूरी उपकरण के उपयोगकाल से सीधे संबंधित होता है। आउटडोर सर्किट ब्रेकर की सामान्य विफलताओं में फ्लेंज क्रैकिंग, पोर्सलेन बुशिंग का विकृति और क्रैकिंग, सीमेंट का विस्तार, पुरानी होना, जंग की होना, आदि शामिल हैं। एक निश्चित 110kV ट्रांसमिशन लाइन में, सात सर्किट ब्रेकर विफलताएं हुई हैं, जिनमें पोर्सलेन बुशिंग क्रैकिंग विफलताएं 41% का हिस्सा बनती हैं।

फ़ॉल्ट स्थिति

एक 110kV सबस्टेशन में, 35kV सर्किट ब्रेकर का A-फेज पोर्सलेन स्लीव फट गया। तीसरे शेड और निचले फ्लेंज के बीच का पोर्सलेन स्लीव का एक हिस्सा टूटकर बाहर उड़ गया, और आंतरिक इन्सुलेटिंग सिलिकॉन ग्रीस लीक होने लगा, जिससे उपकरण को बंद करना पड़ा। विफलता वाले सर्किट ब्रेकर की ऑन-साइट जांच से पता चलता है कि विफलता का प्रत्यक्ष कारण यह है कि सर्किट ब्रेकर के समर्थन पोर्सलेन स्लीव के अंदर का हाइ-वोल्टेज कंडक्टर पोर्सलेन स्लीव के साथ प्रतिक्रिया कर गया, और डिस्चार्ज से उत्पन्न उच्च-तापमान आर्क ने पोर्सलेन स्लीव को फटा दिया और आंतरिक इन्सुलेटिंग सिलिकॉन ग्रीस बाहर निकल गया।

नमूना विश्लेषण

मैक्रोस्कोपिक जांच

शेड पोर्सलेन बुशिंग से नमूना लेने से दो टाइपिकल नमूने प्राप्त किए गए, और जांच के परिणाम निम्नलिखित हैं:

आकृति 2 नमूना 1 की ऑन-साइट लीन नमूना की मैक्रोस्कोपिक रूपरेखा दिखाती है। नमूने के पोर्सलेन स्लीव की आंतरिक दीवार पर विस्तारित आर्क-बर्निंग ट्रेस हैं। लगभग 50.89mm लंबाई के एक खंड पर, पोर्सलेन स्लीव के फ्रैक्चर सतह अधिकतर ग्रे रंग की है, और कुछ क्षेत्रों की सतह पर काला धूम जमा है। खंड की रूपरेखा अन्य क्षेत्रों से अलग है। नमूना 1 के तीन भागों की अलग-अलग जांच की गई, जैसा कि आकृति 2b, 2c, और 2d में दिखाया गया है।

आकृति 2b से स्पष्ट है कि नमूने की आंतरिक दीवार पर ग्लेज जलकर गल गया है, जिससे विभिन्न आकार के गड्ढे बन गए हैं। एंड-फेस के किनारे पर एक चिकनी सतह है, जो ग्लेज-गलन ट्रेस से अलग है, जो ग्लेज की अनुपस्थिति या असमान सामग्री को दर्शाता है। आकृति 2c में, शेड के मूल पर लाल क्षेत्र चिकनी सतह, कठोर गुणवत्ता, और सतह पर कई छोटे छेद हैं, जिनका पीछे और नीचे ग्रे-सफेद रंग है।

लाल सामग्री असमान रूप से वितरित है, सतह असमान है, एक स्थानीय उभार है, और किनारे पर पोर्सलेन शरीर के साथ स्पष्ट ब्लैक सीमा है, जो इस क्षेत्र की सामग्री में असामान्यता को दर्शाता है। आकृति 2d शेड खंड के सामान्य क्षेत्र का स्थानीय विस्तारित चित्र है। चित्र से स्पष्ट है कि नमूने की सतह पर कई छोटे छेद हैं, और सबसे बड़ा छेद लगभग 0.1mm व्यास का है।

आकृति 3 नमूना 2# की मैक्रोस्कोपिक रूपरेखा दिखाती है। नमूने की आंतरिक दीवार पर स्थानीय आर्क बर्निंग और अनग्लेज्ड क्षेत्र के लक्षण हैं, जैसा कि आकृति 3a के भाग 1 और 2 में दिखाया गया है। नोटेबल है कि आर्क-बर्निंग साइट पर ग्लेज में कई छेद हैं, जो उच्च-तापमान बर्निंग के बाद ग्लेज गलने के परिणामस्वरूप हैं। आंतरिक दीवार पर साइट 2 पर लगभग 17.92 mm लंबा और 2 mm गहरा एक सतही अवसाद है। इस क्षेत्र का रंग पोर्सलेन शरीर के साथ मेल खाता है, जो ग्रे-सफेद है, जो इसका सतह ग्लेज रहित होना दर्शाता है, जो एक मूल प्रक्रिया दोष है।

आकृति 3b नमूना 2# की साइड मैक्रोस्कोपिक रूपरेखा दिखाती है। चित्र से स्पष्ट है कि नमूने के साइड का एक खंड गोलाकार और चिकनी सतह वाला है, जो रफ नॉर्मल फ्रैक्चर सतह से अलग है। यह दर्शाता है कि इस भाग में पोर्सलेन शरीर असंतत है, एक और मूल प्रक्रिया दोष।

नमूनों की मैक्रोस्कोपिक जांच के परिणामों से यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि दोषपूर्ण पोर्सलेन बुशिंग में असमान सामग्री, असंतत पोर्सलेन शरीर, अनग्लेज्ड सतह, और बड़ी संख्या में छोटे छेद जैसे कई मूल प्रक्रिया दोष हैं।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) विश्लेषण लघु रूपरेखा

पोर्सलेन बुशिंग के नॉर्मल खंड, लाल-रंग क्षेत्र, चिकनी सतह वाला क्षेत्र, और आंतरिक डिस्चार्ज सतह से नमूनों पर SEM विश्लेषण किया गया। नमूनों की स्कैनिंग माइक्रोस्कोपिक छवियाँ आकृति 4 में प्रस्तुत की गई हैं।

आकृति 4a में दिखाया गया है, पोर्सलेन बुशिंग के नॉर्मल खंड से लिया गया नमूना एक रफ सतह वाला दिशात्मक फ्रैक्चर टेक्स्चर दिखाता है। इसमें एक संख्या में छेद समान रूप से वितरित हैं, जो दर्शाता है कि बुशिंग का पोर्सलेन छिद्रदार है और उसका घनत्व अपेक्षाकृत कम है।

आकृति 4b दिखाती है कि लाल-रंग क्षेत्र से लिया गया नमूना में भी कई छेद हैं। नॉर्मल-खंड नमूने की तुलना में, ये छेद बड़े आकार के, कम घनत्व वाले, और पोर्सलेन का घनत्व अपेक्षाकृत अधिक है। यह दर्शाता है कि बुशिंग के अंदर पोर्सलेन सामग्री का ग्लेजिंग असमान है।

आकृति 4c से स्पष्ट है कि चिकनी सतह वाला नमूना भी कई छेदों से भरा है, और इसकी सतह पर कई असमान गड्ढे छिटके हुए हैं। इसके बावजूद, कुल सतह अपेक्षाकृत चिकनी और सपाट दिखती है, जो इसका असामान्य विशेषता फ्रैक्चर से पहले ही मौजूद थी।

आकृति 4d दिखाती है कि डिस्चार्ज-कौटराइज्ड सतह पर ग्लेज चिकना है लेकिन इसमें कई बुलबुले और गड्ढे हैं। ये विशेषताएं डिस्चार्ज कार्य के दौरान उत्पन्न उच्च तापमान के कारण ग्लेज के गलन के दौरान गैसों के निकलने के कारण हैं।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) विश्लेषण लघु रूपरेखा

पोर्सलेन बुशिंग के नॉर्मल खंड, लाल-रंग क्षेत्र, चिकनी सतह वाला क्षेत्र, और आंतरिक डिस्चार्ज सतह से नमूनों पर SEM विश्लेषण किया गया। नमूनों की स्कैनिंग माइक्रोस्कोपिक छवियाँ आकृति 4 में प्रस्तुत की गई हैं।

आकृति 4a में दिखाया गया है, पोर्सलेन बुशिंग के नॉर्मल खंड से लिया गया नमूना एक रफ सतह वाला दिशात्मक फ्रैक्चर टेक्स्चर दिखाता है। इसमें एक संख्या में छेद समान रूप से वितरित हैं, जो दर्शाता है कि बुशिंग का पोर्सलेन छिद्रदार है और उसका घनत्व अपेक्षाकृत कम है।

आकृति 4b दिखाती है कि लाल-रंग क्षेत्र से लिया गया नमूना में भी कई छेद हैं। नॉर्मल-खंड नमूने की तुलना में, ये छेद बड़े आकार के, कम घनत्व वाले, और पोर्सलेन का घनत्व अपेक्षाकृत अधिक है। यह दर्शाता है कि बुशिंग के अंदर पोर्सलेन सामग्री का ग्लेजिंग असमान है।

आकृति 4c से स्पष्ट है कि चिकनी सतह वाला नमूना भी कई छेदों से भरा है, और इसकी सतह पर कई असमान गड्ढे छिटके हुए हैं। इसके बावजूद, कुल सतह अपेक्षाकृत चिकनी और सपाट दिखती है, जो इसका असामान्य विशेषता फ्रैक्चर से पहले ही मौजूद थी।

आकृति 4d दिखाती है कि डिस्चार्ज-कौटराइज्ड सतह पर ग्लेज चिकना है लेकिन इसमें कई बुलबुले और गड्ढे हैं। ये विशेषताएं डिस्चार्ज कार्य के दौरान उत्पन्न उच्च तापमान के कारण ग्लेज के गलन के दौरान गैसों के निकलने के कारण हैं।

SEM माइक्रोरूपरेखा विश्लेषण के माध्यम से, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि पोर्सलेन स्लीव में ढीली पोर्सलेन संरचना, कम घनत्व, और असामान्य खंड जैसे आंतरिक दोष हैं।

ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण

उपरोक्त विवरण के अनुसार, नमूने के चार अलग-अलग स्थानों पर सतह तत्वों और उनके वितरण पर ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण किया गया। आकृति 5 सतह तत्व वितरण आरेख का एक विस्तृत उदाहरण दिखाती है। पोर्सलेन बुशिंग के नॉर्मल खंड, चिकनी सतह, और डिस्चार्ज हिस्से से लिए गए नमूनों की सतह पर तत्व मुख्य रूप से ऑक्सीजन (O), सिलिकॉन (Si), और एल्युमिनियम (Al) से बने होते हैं।

कुल मिलाकर, इन नमूनों की सतह पर तत्व वितरण अपेक्षाकृत समान है। हालांकि, लाल-रंग क्षेत्र से लिए गए नमूने की सतह पर तत्व वितरण असमान है। इस नमूने के निचले-दाहिने क्षेत्र में, ऑक्सीजन (O), एल्युमिनियम (Al), और पोटेशियम (K) की मात्रा में वृद्धि होती है, जबकि सिलिकॉन (Si) तत्वों का वितरण अपेक्षाकृत संतुलित रहता है। यह दर्शाता है कि इस क्षेत्र के ग्लेजिंग के दौरान O, Al, और K तत्व