Analisis Kerosakan Penutup Litar Vakum Luar 35kV Tiang Seramik

Pemutus litar vakum luar ZW7 - 40.5 menggunakan vakum sebagai medium pemadam busur. Hujung bergerak ruang pemadam busur disambungkan ke poros pengendalian mekanisme operasi melalui lengan engkol dan batang insulasi. Struktur keseluruhan pemutus litar adalah jenis tiang bushing porselin.

Bushing porselin atas bertindak sebagai bushing porselin ruang pemadam busur, dan yang bawah bertindak sebagai bushing porselin sokongan. Tiga bushing porselin fasa dipasang pada rangka, dan tiga transformator arus fasa dipasang di dalam bushing porselin sokongan bawah dan disambungkan ke litar utama pemutus litar (seperti ditunjukkan dalam Gambaraj 1). Kedua-dua bushing porselin atas dan bawah diisi dengan lemak silikon insulasikan vakum yang mempunyai sifat insulasian yang baik.

Bushing porselin pemutus litar tegangan tinggi biasanya diperbuat daripada seramik alumina kekuatan tinggi, yang mempunyai kestabilan kimia yang baik, prestasi insulasian yang luar biasa, dan kekuatan mekanikal yang tinggi. Prestasi bushing seramik berkaitan secara langsung dengan jangka hayat seluruh peralatan. Sebab-sebab kegagalan biasa pemutus litar luar termasuk retakan flens, deformasi dan retakan bushing porselin, pengekspansian simen, penuaan, karat, dll. Dalam satu laluan penghantaran 110kV tertentu, tujuh kegagalan pemutus litar telah berlaku, di mana kegagalan retakan bushing porselin mewakili 41%.

Keadaan Kerosakan

Di dalam sebuah substesen 110kV, sleve porselin fasa A pemutus litar 35kV pecah. Bahagian sleve porselin antara kumbahan ketiga dan flens bawah terlepas dan terbang, dan lemak silikon insulasikan dalaman bocor, memaksa peralatan itu dimatikan. Pemeriksaan di tempat kejadian pada pemutus litar yang rosak menunjukkan bahawa sebab langsung kerosakan adalah konduktor tegangan tinggi di dalam bushing porselin sokongan pemutus litar bertindak balas dengan bushing porselin, dan busur suhu tinggi yang dihasilkan oleh pelepasan menyebabkan bushing porselin pecah dan lemak silikon insulasikan dalaman mengalir keluar.

Analisis Sampel

Pemeriksaan Makroskopik

Dua sampel tipikal diperoleh melalui penyampelan bushing porselin, dan hasil pemeriksaan adalah seperti berikut:

Gambaraj 2 menunjukkan morfologi makroskopik sampel 1 yang diambil di tempat kejadian. Terdapat jejak pembakaran busur luas di dinding dalaman sleve porselin sampel. Sepanjang bahagian kira-kira 50.89mm, permukaan putus sleve porselin kebanyakannya berwarna kelabu, dan terdapat endapan abu di permukaan beberapa kawasan. Morfologi permukaan putus ini sangat berbeza daripada bahagian lain. Tiga bahagian sampel 1 diperiksa secara berasingan, seperti ditunjukkan dalam Gambaraj 2b, 2c, dan 2d.

 Seperti yang dapat dilihat dari Gambaraj 2b, glazur di dinding dalaman sampel telah dibakar dan meleleh, membentuk banyak lubang berbagai saiz. Terdapat permukaan licin di tepi permukaan ujung, yang berbeza daripada tanda glazur meleleh, menunjukkan ketiadaan glazur atau bahan yang tidak rata. Dalam Gambaraj 2c, kawasan merah di pangkal kumbahan mempunyai permukaan licin, tekstur keras, banyak lubang kecil di permukaan, dengan belakang dan bawah berwarna putih kelabu. 

Bahan merah tersebar tidak merata, permukaan tidak rata, ada tonjolan tempatan, dan tepi mempunyai sempadan hitam yang jelas dengan badan porselin, menunjukkan bahawa bahan di kawasan ini tidak normal. Gambaraj 2d adalah gambaran berskala besar kawasan normal bahagian kumbahan. Dapat dilihat dari gambar tersebut bahawa terdapat banyak lubang kecil di permukaan sampel, dan lubang terbesar mempunyai diameter kira-kira 0.1mm.

Gambaraj 3 menggambarkan penampilan makroskopik sampel 2#. Di dinding dalaman sampel, terdapat tanda-tanda pembakaran busur tempatan dan kawasan tanpa glazur, seperti ditunjukkan dalam bahagian 1 dan 2 Gambaraj 3a. Jelas, glazur di tapak pembakaran busur mempunyai banyak pori, akibat glazur meleleh setelah dibakar pada suhu tinggi. Di tapak 2 dinding dalaman, terdapat depresi permukaan kira-kira 17.92 mm panjang dan 2 mm dalam. Warna kawasan ini serupa dengan badan porselin, berwarna putih kelabu, yang menunjukkan bahawa permukaan tersebut tidak diglazur, mewakili cacat proses asal.

Gambaraj 3b menunjukkan morfologi makroskopik sisi sampel 2#. Dapat dilihat dari gambar tersebut bahawa sebahagian sisi sampel mempunyai permukaan bulat dan licin, berbeza dengan permukaan putus normal yang kasar. Ini menunjukkan bahawa badan porselin di bahagian ini tidak berterusan, lagi satu cacat proses asal.

Dari hasil pemeriksaan makroskopik sampel, boleh disimpulkan bahawa bushing porselin yang rosak menunjukkan beberapa cacat proses asal, termasuk bahan yang tidak rata, badan porselin yang tidak berterusan, permukaan tanpa glazur, dan banyak lubang kecil.

Analisis Mikroskop Elektron Imbasan (SEM) Morfologi Mikroskopik

Analisis SEM dilakukan pada sampel dari bahagian normal, kawasan berwarna merah, kawasan permukaan licin, dan permukaan pelepasan dalaman bushing porselin. Gambaran mikroskop imbasan sampel ditunjukkan dalam Gambaraj 4.

Seperti yang ditunjukkan dalam Gambaraj 4a, sampel dari bahagian normal bushing porselin menunjukkan permukaan kasar dengan tekstur putus berarah. Banyak pori tersebar secara merata di seluruhnya, menunjukkan bahawa porselin bushing adalah berpori dan mempunyai ketumpatan yang relatif rendah.

Gambaraj 4b menunjukkan bahawa sampel dari kawasan berwarna merah juga mempunyai banyak pori. Berbanding dengan sampel bahagian normal, pori-pori ini lebih besar, kurang padat, dan ketumpatan porselin relatif lebih tinggi. Ini menunjukkan penyinteran porselin yang tidak merata di dalam bushing.

Dari Gambaraj 4c, dapat diperhatikan bahawa sampel permukaan licin juga mengandungi banyak pori, bersama dengan banyak lubang tidak rata yang tersebar di permukaannya. Walau bagaimanapun, permukaan secara keseluruhan nampak relatif licin dan rata, menunjukkan bahawa ciri-ciri abnormal bahagian ini wujud sebelum putus berlaku.

Gambaraj 4d menunjukkan bahawa glazur di permukaan pelepasan yang dikauterisasi adalah licin tetapi bertaburan dengan banyak gelembung dan lubang. Ciri-ciri ini disebabkan oleh pelepasan gas semasa proses meleleh glazur, yang dipicu oleh suhu tinggi yang dihasilkan semasa peristiwa pelepasan.

Analisis Mikroskop Elektron Imbasan (SEM) Morfologi Mikroskopik

Analisis SEM dilakukan pada sampel dari bahagian normal, kawasan berwarna merah, kawasan permukaan licin, dan permukaan pelepasan dalaman bushing porselin. Gambaran mikroskop imbasan sampel ditunjukkan dalam Gambaraj 4.

Seperti yang ditunjukkan dalam Gambaraj 4a, sampel dari bahagian normal bushing porselin menunjukkan permukaan kasar dengan tekstur putus berarah. Banyak pori tersebar secara merata di seluruhnya, menunjukkan bahawa porselin bushing adalah berpori dan mempunyai ketumpatan yang relatif rendah.

Gambaraj 4b menunjukkan bahawa sampel dari kawasan berwarna merah juga mempunyai banyak pori. Berbanding dengan sampel bahagian normal, pori-pori ini lebih besar, kurang padat, dan ketumpatan porselin relatif lebih tinggi. Ini menunjukkan penyinteran porselin yang tidak merata di dalam bushing.

Dari Gambaraj 4c, dapat diperhatikan bahawa sampel permukaan licin juga mengandungi banyak pori, bersama dengan banyak lubang tidak rata yang tersebar di permukaannya. Walau bagaimanapun, permukaan secara keseluruhan nampak relatif licin dan rata, menunjukkan bahawa ciri-ciri abnormal bahagian ini wujud sebelum putus berlaku.

Gambaraj 4d menunjukkan bahawa glazur di permukaan pelepasan yang dikauterisasi adalah licin tetapi bertaburan dengan banyak gelembung dan lubang. Ciri-ciri ini disebabkan oleh pelepasan gas semasa proses meleleh glazur, yang dipicu oleh suhu tinggi yang dihasilkan semasa peristiwa pelepasan.

Melalui analisis mikromorfologi SEM, boleh disimpulkan bahawa sleve porselin mempunyai cacat bawaan seperti struktur porselin yang longgar, ketumpatan rendah, dan bahagian lintang yang tidak normal.

Analisis Spektrum Tenaga

Seperti yang diterangkan, analisis spektrum tenaga dilakukan pada elemen permukaan dan taburan mereka di empat lokasi berbeza sampel. Gambaraj 5 menggambarkan contoh terperinci diagram taburan elemen permukaan. Elemen pada permukaan sampel dari bahagian normal, permukaan licin, dan bahagian pelepasan sleve porselin terdiri terutamanya daripada oksigen (O), silikon (Si), dan aluminium (Al).

Secara keseluruhan, taburan elemen pada permukaan sampel-sampel ini adalah relatif merata. Walau bagaimanapun, taburan elemen pada permukaan sampel dari kawasan berwarna merah tidak merata. Di kawasan kanan bawah sampel ini, kandungan oksigen (O), aluminium (Al), dan kalium (K) meningkat secara signifikan, manakala taburan elemen silikon (Si) kekal relatif konsisten. Ini menunjukkan bahawa semasa proses penyinteran kawasan ini, taburan O, Al, dan K tidak merata.

Sementara itu, perbandingan dibuat tentang kandungan elemen utama empat sampel, dan hasilnya ditunjukkan dalam Jadual 1. Kandungan elemen oksigen (O) di permukaan sampel bahagian normal secara ketara lebih tinggi daripada tiga sampel lain, manakala kandungan elemen silikon (Si) lebih rendah. Ini menunjukkan bahawa komposisi bahan berbeza secara tidak merata di pelbagai bahagian sampel sleve porselin.

Sampel dari kawasan merah mempunyai kandungan silikon (Si) yang relatif tinggi dan kandungan oksigen (O) yang paling rendah. Selain itu, jumlah tembaga (Cu) yang signifikan dideteksi di permukaan bahagian pelepasan dalaman sleve porselin. Ini disebabkan oleh peleburan dan penguapan gangsa di dalam sleve porselin pada suhu tinggi semasa proses pelepasan, diikuti oleh percikan dan pendepositan di permukaan dalaman sleve porselin.

Taburan Imbasan Elemen Permukaan Sampel

Berdasarkan analisis spektrum tenaga, boleh disimpulkan dengan pasti bahawa semasa proses penyinteran sleve porselin, taburan pelbagai elemen sangat tidak merata. Ketidakmerataan ini secara langsung menunjukkan bahawa bahan-bahan pelbagai bahagian dalam sleve porselin menunjukkan perbezaan yang signifikan.

Kesimpulan dan Cadangan

Kesimpulan

Melalui pemeriksaan makroskopik, analisis mikromorfologi SEM, dan analisis spektrum tenaga, telah ditentukan bahawa sleve porselin menunjukkan ciri-ciri seperti struktur yang relatif longgar, pelapisan dalaman, komposisi tidak merata, dan kehadiran mikropori. Tambahan pula, terdapat cacat bawaan pada permukaan dalaman sleve porselin, termasuk kawasan tanpa glazur dan kualiti proses pembuatan yang kurang baik.

Akibat cacat makroskopik dan mikroskopik pada sleve porselin, semasa operasi luaran jangka panjangnya, kelembapan dan gas luaran secara perlahan-lahan merembes ke dalam sleve. Penyerapan ini menyebabkan penurunan prestasi insulasian sleve porselin. Di bawah pengaruh medan elektrik, pelepasan elektrik berlaku antara konduktor dalaman dan kawasan lemah sleve porselin. Pelepasan ini menghasilkan suhu tinggi tempatan di dalam sleve porselin dan merosakkan prestasi lemak silikon insulasian. Akhirnya, di bawah tekanan dalaman, sleve porselin pecah.

Cadangan

• Pengeluar sleve porselin harus meningkatkan kawalan kualiti semasa proses pembakaran sleve porselin untuk memastikan output produk yang konsisten dan berkualiti tinggi.

• Tindakan perlindungan yang sesuai harus diambil semasa pengangkutan produk sleve porselin. Ini penting untuk mencegah getaran atau benturan yang serius yang mungkin merosakkan sleve porselin.

• Pengguna produk dinasihatkan untuk memperkuat pemeriksaan sampel kualiti sleve porselin peralatan yang masuk. Amalan ini memastikan bahawa kualitas peralatan yang disimpan mematuhi piawaian yang diperlukan.

• Perhatian yang rapat harus diberikan kepada status operasi lot peralatan. Secara khusus, untuk peralatan dengan kebocoran lemak silikon atau retakan sleve porselin, pemeliharaan mati daya dan deteksi cacat harus dilakukan dengan segera untuk mengelakkan kegagalan potensial dan memastikan operasi sistem elektrik yang selamat dan boleh dipercayai.