Analiza grešaka 35kV spoljašnjeg vakuumskog prekidnika stup s porcelanskom rukavicom

ZW7 - 40.5 vanjski vakumski prekidač koristi vakuum kao sredstvo za gasenje luka. Pokretni kraj komore za gasenje luka povezan je sa izlaznim vratom mehanizma upravljanja putem štapa i izolacione veze. Ukupna struktura prekidača je tipa stuba od porcelana.

Gornji porcelanski stub služi kao porcelanski stub komore za gasenje luka, a donji kao stub za podupiranje. Tri faze porcelanskih stubova su montirane na okvir, a tri faze transformatora struje su postavljeni unutar donjih stubova za podupiranje i povezani s glavnim krugom prekidača (kao što je prikazano na Slici 1). I gornji i donji porcelanski stubovi su ispunjeni vakumskom izolacionom silikonskom mastom sa odličnim izolacionim svojstvima.

Porcelanski stubovi visokonaponskih prekidača obično su izrađeni od aluminijumske keramike visoke čvrstoće, koja ima dobra hemijska stabilnost, odlična izolaciona svojstva i visoku mehaničku čvrstoću. Performanse keramičkih stubova direktno se odnose na vreme života cele opreme. Uobičajene uzroke neispravnosti vanjskih prekidača uključuju pucanje flanaca, deformaciju i pucanje porcelanskih stubova, ekspanziju cementa, starenje, koroziju itd. Na određenoj 110kV transmisioni liniji dogodilo se sedam neispravnosti prekidača, od kojih 41% predstavljaju neispravnosti zbog pucanja porcelanskih stubova.

Stanje greške

U 110kV pretvorilici, A-faza porcelanski stub 35kV prekidača eksplodirala je. Deo porcelanskih stubova između treće štapiće i donjeg flanca osetio se i isprskao, a unutrašnja izolaciona silikonska mast istekla, prisiljavajući opremu da se isključi. Inspekcija na mjestu pokazala je da je direktna uzročna greška to što je visokonaponski vodnik unutar stuba za podupiranje reagirao sa porcelanskim stubom, a visokotemperaturni luk generisan iz razlaganja doveli su do pucanja porcelanskog stuba i protoka unutrašnje izolacione silikonske masti.

Analiza uzoraka

Makroskopska inspekcija

Dva tipična uzorka dobivena su uzorkovanjem porcelanskih stubova, a rezultati inspekcije su sljedeći:

Slika 2 prikazuje makroskopski oblik uzorka 1 uzetog na mjestu. Unutarnja strana porcelanskog stuba uzorka ima veliku površinu opeklina od luka. Duž odsječka približno 50.89mm, presječna površina porcelanskog stuba uglavnom je siva, a na površini nekih područja nalazi se prah. Oblik presjeka značajno se razlikuje od drugih dijelova. Tri dijela uzorka 1 posebno su pregledana, kao što je prikazano na Slici 2b, 2c i 2d.

 Kao što se može vidjeti na Slici 2b, ljuska unutarnje strane uzorka izgorjela je i otopila, formirajući brojne dubine različitih veličina. Postoji gladka površina na rubu kraja, koja se razlikuje od oznake otopljene ljuske, što ukazuje na nedostatak ljuske ili neravnomjeran materijal. Na Slici 2c, crvena zona na osnovi štapića ima gladku površinu, tvrd teksturu, brojne male rupe na površini, s pozadinom i dnom koje su svijetlosiva.

Crveni materijal je neravnomjerno raspoređen, površina je neravna, postoji lokalni izbočenje, a rub ima očitan crni granicu s telom porcelana, što sugerira da je materijal u ovom području anormalan. Slika 2d je lokalno uvećana slika normalnog područja presjeka štapića. Kao što se može vidjeti na slici, na površini uzorka nalazi se mnogo malih rupa, a najveća rupa ima prečnik približno 0.1mm.

Slika 3 prikazuje makroskopski izgled uzorka 2#. Unutarnja strana uzorka ima oznake lokalnog gorjenja luka i područje bez ljuske, kako je označeno u dijelu 1 i 2 Slike 3a. Očito, ljuska na mjestu gorjenja luka ima brojne poruše, rezultat otopljenja ljuske nakon izlaganja visokoj temperaturi. Na mjestu 2 unutarnje strane postoji površinska depresija dužine približno 17.92 mm i dubine 2 mm. Boja ovog područja odgovara boji tela porcelana, svijetlosiva, što sugerira da površina nema ljusku, predstavlja originalnu procesnu defekt.

Slika 3b prikazuje stranu makroskopsku morfologiju uzorka 2#. Iz slike se jasno vidi da deo strane uzorka ima okruglu i gladku površinu, suprotno gruboj normalnoj površini presjeka. To ukazuje da je tijelo porcelana u ovom dijelu nespojno, još jedan originalni procesni defekt.

Iz rezultata makroskopske inspekcije uzoraka može se zaključiti da neispravni porcelanski stub ima nekoliko originalnih procesnih defekata, uključujući neravnomjeran materijal, nespojno tijelo porcelana, površinu bez ljuske i veliki broj malih rupa.

Skenska elektronska mikroskopija (SEM) analiza mikromorfologije

Analiza SEM provedena je na uzorcima iz normalnog presjeka, crvenog područja, glatkog područja i unutarnje površine razlaganja porcelanskog stuba. Skenska mikroskopska slika uzoraka prikazana je na Slici 4.

Kao što je prikazano na Slici 4a, uzorak iz normalnog presjeka porcelanskog stuba ima grubu površinu s orijentisanim teksturama presjeka. Značajan broj pora ravnomjerno je raspoređen, što sugerira da je porcelan stub prozračan i ima relativno nisku gustinu.

Slika 4b pokazuje da uzorak iz crvenog područja takođe ima brojne poruše. U usporedbi s uzorkom iz normalnog presjeka, ove poruze su veće, manje gusto raspoređene, a gustina porcelana je relativno veća. To ukazuje na neravnomjerno sinterisanje materijala porcelana unutar stuba.

Iz Slike 4c može se vidjeti da glatko područje uzorka takođe sadrži veliki broj pora, uz brojne neravne dubine rasute po njegovoj površini. Unatoč tome, ukupna površina izgleda relativno glatka i ravna, što sugerira da su anormalne karakteristike ovog dijela postojale prije nastanka presjeka.

Slika 4d pokazuje da je ljuska na površini razlaganja gladka, ali popunjena je brojnim bubnjacima i porama. Ovi elementi su rezultat oslobađanja gasova tokom procesa otopljenja ljuske, pokrenutih visokim temperaturama generisanim tokom događaja razlaganja.

Skenska elektronska mikroskopija (SEM) analiza mikromorfologije

Analiza SEM provedena je na uzorcima iz normalnog presjeka, crvenog područja, glatkog područja i unutarnje površine razlaganja porcelanskog stuba. Skenska mikroskopska slika uzoraka prikazana je na Slici 4.

Kao što je prikazano na Slici 4a, uzorak iz normalnog presjeka porcelanskog stuba ima grubu površinu s orijentisanim teksturama presjeka. Značajan broj pora ravnomjerno je raspoređen, što sugerira da je porcelan stub prozračan i ima relativno nisku gustinu.

Slika 4b pokazuje da uzorak iz crvenog područja takođe ima brojne poruše. U usporedbi s uzorkom iz normalnog presjeka, ove poruze su veće, manje gusto raspoređene, a gustina porcelana je relativno veća. To ukazuje na neravnomjerno sinterisanje materijala porcelana unutar stuba.

Iz Slike 4c može se vidjeti da glatko područje uzorka takođe sadrži veliki broj pora, uz brojne neravne dubine rasute po njegovoj površini. Unatoč tome, ukupna površina izgleda relativno glatka i ravna, što sugerira da su anormalne karakteristike ovog dijela postojale prije nastanka presjeka.

Slika 4d pokazuje da je ljuska na površini razlaganja gladka, ali popunjena je brojnim bubnjacima i porama. Ovi elementi su rezultat oslobađanja gasova tokom procesa otopljenja ljuske, pokrenutih visokim temperaturama generisanim tokom događaja razlaganja.

Putem analize mikromorfologije SEM može se zaključiti da porcelanski stub ima inhere