Анализа на грешки на 35кВ надворешен вакумен прекинувач со стубарска фарфорска муфта

ZW7 - 40.5 надворешниот вакуумски прекинувач користи вакуум како средство за гашење на дуга. Движејќиот се дел на собината за гашење на дуга е поврзан со излезната штапа на механизмот за управување преку криво колено и диелектрична врвка. Секогашната структура на прекинувачот е од тип столбче со фарфорска обвивка.

Горната фарфорска обвивка служи како фарфорска обвивка на собината за гашење на дуга, а долуната ја игра улогата на опорна фарфорска обвивка. Трифазните фарфорски обвивки се инсталирани на рам, а трифазните трансформатори на стројот се поставени внатре во долуната опорна фарфорска обвивка и поврзани со главната верига на прекинувачот (како што е прикажано на Слика 1). И горната и долуната фарфорска обвивка се исполнети со вакуум-изолационен силиконско масло со одлични изолациони својства.

Фарфорските обвивки на високонапонските прекинувачи обично се направени од фарфор од алуминиум оксид со висока јачина, кој има добри хемиски стабилност, одлични изолациони карактеристики и висока механичка јачина. Изведби на фарфорските обвивки директно се однесуваат на временската продолжителност на целокупната опрема. Обични причини за неисправности на надворешните прекинувачи вклучуваат пукнување на фланците, деформација и пукнување на фарфорските обвивки, експанзија на цимент, стареење, ржавеење итн. Во одредена линија на 110кВ, се случија седум неисправности на прекинувачите, од кои 41% беа поради пукнување на фарфорските обвивки.

Ситуација со неисправност

Во подстанција на 110кВ, фарфорската манџета на A-фазата на 35кВ прекинувач се пресече. Део на фарфорската манџета помеѓу третата шатра и долниот фланец се оддели и отлетна, а интерниот изолационен силиконски жир изтечи, што принуди опремата да се исклучи. На местото на преглед на неисправниот прекинувач се утврди дека директната причина за неисправноста е тоа што високонапонскиот проводник внатре во опорната фарфорска манџета на прекинувачот реагираше со фарфорската манџета, а високата температура на дугата генерирана од исипивањето предизвика фарфорската манџета да се пресече и интерниот изолационен силиконски жир да потече.

Анализа на примероци

Макроскопска прегледна анализа

Добиени се два типични примерок од примероците на фарфорската обвивка, а резултатите од прегледот се следниве:

Слика 2 покажува макроскопскиот облик на примерок 1 взет на местото. На внатрешната страна на фарфорската манџета на примерокот има широки следи од горење со дуга. По дел од околу 50.89мм, површината на пресечната површина на фарфорската манџета е превиše серосива, а на некои области има осад на саж. Морфологијата на пресечната површина значително се разликува од другите делови. Три делови од примерок 1 се прегледани посебно, како што е прикажано на Слика 2b, 2c и 2d.

Како што може да се види на Слика 2b, глазурата на внатрешната страна на примерокот е изгорела и истопена, формирајќи многу џепови различни по големина. На рабовите на крајната површина има гладка површина, која е различна од знакот на истопена глазура, што указува на недостаток на глазура или неравномерен материјал. На Слика 2c, црвената област при коренот на шатрата има гладка површина, тешко текстурирана, со многу малки отвори на површината, со задната и доњата страна светло сива.

Црвениот материјал е неравномерно распореден, површината е неравна, има локален издување, а рабовите имаат очигледна црна граница со фарфорскиот тело, што предизвикува да се заклучи дека материјалот во оваа област е аномален. Слика 2d е локално зголемена слика на нормалната област на пресечната површина на шатрата. Како што може да се види на сликата, на површината на примерокот има многу малки отвори, а најголемиот отвор има дијаметар околу 0.1мм.

Слика 3 прикажува макроскопскиот облик на примерок 2#. На внатрешната страна на примерокот има знаци на локално горење со дуга и област без глазура, како што е указано на деловите 1 и 2 на Слика 3a. Забележливо е дека глазурата на местото со горење со дуга има многу пори, резултат на истопување на глазурата под влијание на високата температура. На местото 2 на внатрешната страна има површинска депресија долг 17.92 мм и длабок 2 мм. Боята на оваа област е сиво-бела, што се совпаѓа со бојата на фарфорското тело, што указува дека површината нема глазура, што е оригинална процесна грешка.

Слика 3b прикажува макроскопскиот облик од страна на примерок 2#. Од сликата е видно дека дел од страната на примерокот има кругла и гладка површина, што се разликува од грубата нормална пресечна површина. Ова указува дека фарфорското тело во овој дел е непрекинуто, што е уште една оригинална процесна грешка.

Од макроскопските резултати на прегледот на примероците, може да се заклучи дека неисправната фарфорска обвивка има неколку оригинални процесни грешки, вклучувајќи неравномерен материјал, прекинуто фарфорско тело, површина без глазура и многу малки отвори.

Скенирачка електронска микроскопска (SEM) анализа на микроморфологијата

На примероци од нормалната секција, црвената област, гладката површина и внатрешната површина на исипивањето на фарфорската обвивка беше извршена SEM анализа. Скенираните микроскопски слики на примероците се прикажани на Слика 4.

Како што е прикажано на Слика 4a, примерокот од нормалната секција на фарфорската обвивка има груба површина со насочени текстури на пресечната површина. Значителен број пори е равномерно распоредени по неа, што указува дека фарфорот на обвивката е порозест и има относително ниска густина.

Слика 4b покажува дека примерокот од црвената област исто така има многу пори. Врзура со примерокот од нормалната секција, овие пори се поголеми по големина, помалку густо распоредени, а густината на фарфорот е релативно поголема. Ова указува на неравномерно спекување на фарфорскиот материјал во обвивката.

Од Слика 4c може да се види дека и гладкиот примерок содржи голем број на пори, заедно со многу неравномерни џепови распоредени по површината му. Наспрам тоа, целосната површина изгледа релативно гладка и рамна, што подразбира дека аномалните карактеристики на оваа секција постоеле пред да се случи пресечувањето.

Слика 4d покажува дека глазурата на површината на исипивањето е гладка, но испеќена со многу балончиња и џепови. Овие карактеристики се доделуваат на издавањето на гасови во текот на процесот на топење на глазурата, активирано од високите температури генерираани во текот на догодина на исипивањето.

Скенирачка електронска микроскопска (SEM) анализа на микроморфологијата

На примероци од нормалната секција, црвената област, гладката површина и внатрешната површина на исипивањето на фарфорската обвивка беше извршена SEM анализа. Скенираните микроскопски слики на примероците се прикажани на Слика 4.

Како што е прикажано на Слика 4a, примерокот од нормалната секција на фарфорската обвивка има груба површина со насочени текстури на пресечната површина. Значителен број пори е равномерно распоредени по неа, што указува дека фарфорот на обвивката е порозест и има относително ниска густина.

Слика 4b покажува дека примерокот од црвената област исто така има многу пори. Врзура со примерокот од нормалната секција, овие пори се поголеми по големина, помалку густо распоредени, а густината на фарфорот е релативно поголема. Ова указува на неравномерно спекување на фарфорскиот материјал во обвивката.

Од Слика 4c може да се види дека и гладкиот примерок содржи голем број на пори, заедно со многу неравномерни џепови распоредени по површината му. Наспрам тоа, целосната површина изгледа релативно гладка и рамна, што подразбира дека аномалните карактеристики на оваа секција постоеле пред да се случи пресечувањето.

Слика 4d покажува дека глазурата на површината на исипивањето е гладка, но испеќена со многу балончиња и џепови. Овие карактеристики се доделуваат на издавањето на гасови во текот на процесот на топење на глазурата, активирано од високите температури генерираани во текот на догодина на исипивањето.

Кроз SEM микроморфолошка анализа, може да се заклучи дека фарфорската манџета има вградени грешки како слаба структура на фарфор, ниска густина и аномални пресечни површини.

Анализа на енергијски спектрум

Како што е описанието, анализа на енергијски спектрум беше извршена на површинските елементи и нивното распределение на четири различни места на примерокот. Слика 5 прикажува детален пример на дијаграмот на распределба на површинските елементи. Елементите на површината на примероците од нормалната секција, гладка површина и делот на исипивањето на фарфорската манџета главно се состојат од кислород (O), силациум (Si) и алуминиум (Al).

Вкупно, распределбата на елементите на површината на овие примероци е релативно еднаква. Меѓутоа, распределбата на елементите на површината на примерокот од црвената област е неравномерна. Во десниот-донесен регион на овој примерок, содржината на кислород (O), алуминиум (Al) и калиум (K) значително се зголемува, додека распределбата на елементите на силациум (Si) останува релативно константна. Ова указува дека во текот на процесот на спекување на овој регион, распределбата на O, Al и K елементи не беше хомогена.

Паралелно, беше направено споредување на содржината на главните елементи на четирите примероци, а резултатите се прикажани во Табела 1. Содржината на кислород (O) елементот на површината на примерокот од нормалната секција е значително поголема од содржината на другите три примероци, додека содржината на елементот на силациум (Si) е помала. Ова указува дека составот на материјалот варира неравномерно по различните делови на примерокот на фарфорската манџета.

Примероците од црвената област имаат релативно висока содржина на силациум (Si) и најниска содржина на кислород (O). Поради тоа, на површината на делот на исипивањето вонутрешно на фарфорската манџета се детектира значителна количина мед (Cu). Ова е резултат на топење и испарување на бронза внатре во фарфорската манџета под влијание на високите температури во текот на исипивањето, следејќи со спутеринг и депонирање на внатрешната површина на фарфорската манџета.

Скенирачко распределување на површинските елементи на примероците

Базирано на анализата на енергијскиот спектрум, може да се заклучи дека во текот на процесот на спекување на фарфорската манџета, распределбата на различните елементи е високо неравномерна. Оваа неравномерност директно имплицира дека материјалите на различните делови во фарфорската манџета имаат значителни разлики.

Заклучок и препораки

Заклучок

Кроз макроскопски преглед, SEM микроморфолошка анализа и анализа на енергијски спектрум, се утврди дека фарфорската манџета има карактеристики како релативно слаба структура, внатрешна слојност, неравномерен состав и присуство на микропори. Поради тоа, на внатрешната површина на фарфорската манџета има вградени грешки, вклучувајќи локални области без глазура и подобра квалитет на производствената технологија.

Збогувајќи на овие макроскопски и микроскопски грешки во фарфорската манџета, во текот на нејзината долготрајна надворешна работа, екстерни влага и гасови постепено пенетрираат во манџетата. Оваа пенетрација доведува до деградација на изолационите карактеристики на фарфорската манџета. Под влијание на електричното поле, исипивање се случува меѓу внатрешниот проводник и слабите делови на фарфорската манџета. Исипивањето генерира локално високи температури во фарфорската манџета и влошува перформансите на изолациониот силиконски жир. Конечно, под влијание на внатрешниот притисок, фарфорската манџета се пресечува.

Препораки

• Производителите на фарфорски манџети треба да ја подобрат контролата на квалитетот во текот на процесот на печенje на фарфорските манџети, за да се осигура последователна и висококвалитетна продукција.

• Треба да се применат одговаращи заштитни мерки во текот на превозот на фарфорските манџети. Ова е критично за да се предизвикаат сериозни вибрации или удари што можат потенцијално да повредат фарфорските манџети.

• Корисниците на продуктите се советуваат да ја подобрат контролата на квалитетот на фарфорските манџети на донасење опрема. Оваа практика гарантира дека квалитетот на складиштената опрема се согласува со потребните стандарди.

• Треба да се обрati внимание на оперативното состојба на партијата опрема. Посебно, за опремата со постојано исипување на силиконски жир или пукнување на фарфорските манџети, треба да се изведе одмах престанок на енергијата, одржба и дефинирање на грешките, за да се избегне потенцијални грешки и за да се осигура сигурна и надежна работа на електричниот систем.