35kV آؤٹ ڈور ویکیوئم سرکٹ بریکر پلار پورسلین سلیو کا فالٹ تجزیہ
ZW7 - 40.5 کھلی فضائی ویکیوئم سرکٹ بریکر میں ویکیوئم کو آرک ختم کرنے کا میڈیم کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ آرک ختم کرنے والے کمرے کا郁：
抱歉，我似乎不小心中断了翻译。让我继续完成乌尔都语的翻译：
ZW7 - 40.5 کھلی فضائی ویکیوئم سرکٹ بریکر میں ویکیوئم کو آرک ختم کرنے کا میڈیم کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ آرک ختم کرنے والے کمرے کا متحرک انتہا کارکردگی کے منچ کے آؤٹ پٹ شافٹ سے ایک گرین اور ایک عایق رود کے ذریعے جڑا ہوتا ہے۔ سرکٹ بریکر کی کل میں کا تصور پورسلین کی بوٹی کی قسم کا ہوتا ہے۔ اعلیٰ پورسلین کی بوٹی آرک ختم کرنے کے کمرے کی پورسلین کی بوٹی کے طور پر کام کرتی ہے، اور نیچلی پورسلین کی بوٹی حمایت کرنے کی پورسلین کی بوٹی کے طور پر کام کرتی ہے۔ تین فیز کی پورسلین کی بوٹیاں ایک فریم پر لگائی جاتی ہیں، اور تین فیز کے کرنٹ ٹرانسفورمرز نیچلی حمایت کرنے والی پورسلین کی بوٹیوں کے اندر لگائے جاتے ہیں اور سرکٹ بریکر کے میئن سرکٹ سے جڑے ہوتے ہیں (جیسے کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے)۔ دونوں اعلیٰ اور نیچلی پورسلین کی بوٹیاں عمدہ عایق خصوصیات کے ساتھ ویکیوئم-عایق سیلیکون جیل سے بھری ہوتی ہیں۔ ہائی-ولٹیج سرکٹ بریکروں کی پورسلین کی بوٹیاں عام طور پر عالی شدت الومینا سرامک سے بنائی جاتی ہیں، جو کیمیائی ثباتیت، عمدہ عایق خصوصیات اور عالی مکانیکی شدت کی خصوصیات کے ساتھ ہوتی ہیں۔ سرامک بوٹیوں کی کارکردگی کل معدن کی عمر کے ساتھ مستقیماً منسلک ہوتی ہے۔ کھلی فضائی سرکٹ بریکروں کی عام خرابی کی وجہیں شامل ہیں: فلینج کا پھٹنا، پورسلین کی بوٹی کی ڈیفورمیشن اور پھٹنا، سیمنٹ کی افراطی سے توسیع، بوڑھاپن، زنگدار ہونا وغیرہ۔ کسی خاص 110kV ترانسفر لائن میں سات سرکٹ بریکر کی خرابیاں ہوئی ہیں، جن میں سے پورسلین کی بوٹی کی پھٹنے کی خرابیاں 41% کی تعداد میں آتی ہیں۔ خرابی کی صورتحال ایک 110kV سب سٹیشن میں، 35kV سرکٹ بریکر کی A-فیز کی پورسلین کی بوٹی پھٹ گئی۔ تیسری شیڈ اور نیچلی فلینج کے درمیان پورسلین کی بوٹی کا ایک حصہ گر گیا اور بھگا گیا، اور اندر کی عایق سیلیکون جیل بہنے لگی، جس کے باعث معدن کو بند کرنا پڑا۔ خرابی کے سرکٹ بریکر کی فیلڈ میں جانچ کے نتیجے میں معلوم ہوا کہ خرابی کی مستقیم وجہ یہ تھی کہ سرکٹ بریکر کی حمایت کرنے والی پورسلین کی بوٹی کے اندر کے عالی ولٹیج کاندکٹر نے پورسلین کی بوٹی کے ساتھ ریاکشن کی، اور ڈسچارج کے ذریعے پیدا ہونے والے عالی حرارت کے آرک نے پورسلین کی بوٹی کو پھٹا دیا اور اندر کی عایق سیلیکون جیل بہنے لگی۔ نمونہ لینے کا تجزیہ مکروکی جانچ شیڈ پورسلین کی بوٹی سے نمونہ لینے سے دو مثالی نمونے حاصل کیے گئے، اور جانچ کے نتائج مندرجہ ذیل ہیں: شکل 2 میں میدانی نمونہ 1 کی مکروکی شکل دکھائی گئی ہے۔ نمونہ کی پورسلین کی بوٹی کے اندر کی دیوار پر وسیع علاقے میں آرک کی برقی کی نشانات موجود ہیں۔ تقریباً 50.89mm لمبائی کے ایک حصے پر، پورسلین کی بوٹی کا پھٹنے کا سطح زیادہ تر گری کالا ہے، اور کچھ علاقوں کی سطح پر دھوئیں کی چڑھائی ہے۔ سطح کی شکل دیگر حصوں سے متفاوت ہے۔ نمونہ 1 کے تین حصے الگ الگ جانچے گئے ہیں، جیسا کہ شکل 2b, 2c, اور 2d میں دکھایا گیا ہے۔ شکل 2b سے ظاہر ہوتا ہے کہ نمونہ کی اندر کی دیوار کی گلیز کو جلنے اور پگھل جانے کی وجہ سے مختلف سائز کے گہرے چھوٹے چھوٹے گھوڑے بن گئے ہیں۔ سرفیس کے کنارے پر چھوٹی سmoth surface, indicating the absence of glaze or uneven material. In Figure 2c, the red area at the root of the shed has a smooth surface, a hard texture, numerous small holes on the surface, with the back and bottom being grayish-white.
The red material is unevenly distributed, the surface is uneven, there is a local bulge, and the edge has an obvious black boundary with the porcelain body, suggesting that the material in this area is abnormal. Figure 2d is a locally enlarged image of the normal area of the shed section. It can be seen from the figure that there are many small holes on the surface of the sample, and the largest hole has a diameter of approximately 0.1mm.
Figure 3 depicts the macroscopic appearance of sample 2#. On the inner wall of the sample, there are signs of local arc burning and an unglazed area, as indicated in parts 1 and 2 of Figure 3a. Noticeably, the glaze at the arc-burned site features numerous pores, a result of the glaze melting after being subjected to high-temperature burning. At site 2 on the inner wall, there is a surface depression approximately 17.92 mm long and 2 mm deep. The color of this area matches that of the porcelain body, being grayish-white, which suggests that the surface lacks glazing, representing an original process defect.
Figure 3b shows the side macroscopic morphology of sample 2#. It is evident from the figure that a section of the sample's side has a round and smooth surface, contrasting with the rough normal fracture surface. This indicates that the porcelain body in this part is discontinuous, another original process defect.
From the macroscopic inspection results of the samples, it can be concluded that the faulty porcelain bushing exhibits several original process defects, including uneven material, a discontinuous porcelain body, an unglazed surface, and a large number of small holes.
Porcelain sleeve manufacturers should enhance quality control during the firing process of porcelain sleeves to ensure consistent and high-quality product output. Appropriate protective measures must be implemented during the transportation of porcelain sleeve products. This is crucial to prevent severe vibrations or collisions that could potentially damage the porcelain sleeves. Product users are advised to strengthen the quality sampling inspection of the porcelain sleeves of incoming equipment. This practice ensures that the quality of the warehoused equipment complies with the required standards. Close attention should be paid to the operational status of the batch of equipment. In particular, for equipment with existing silicone grease leakage or porcelain sleeve cracks, prompt power-outage maintenance and flaw detection should be carried out to avoid potential failures and ensure the safe and reliable operation of the electrical system.
Scanning Electron Microscopy (SEM) Analysis of Microscopic Morphology
SEM analysis was conducted on samples from the normal section, red-colored area, smooth-surfaced region, and inner discharge surface of the porcelain bushing. The scanning microscopic images of the samples are presented in Figure 4.
As illustrated in Figure 4a, the sample from the normal section of the porcelain bushing displays a rough surface with directional fracture textures. A significant number of pores are evenly distributed across it, suggesting that the porcelain of the bushing is porous and has a relatively low density.
Figure 4b reveals that the sample from the red-colored area also features numerous pores. Compared to the normal-section sample, these pores are larger in size, less densely packed, and the porcelain density is relatively higher. This indicates non-uniform sintering of the porcelain material within the bushing.
From Figure 4c, it can be observed that the smooth-surfaced sample also contains a large number of pores, along with numerous uneven pits scattered across its surface. Despite this, the overall surface appears relatively smooth and flat, implying that the abnormal characteristics of this section pre-existed before the fracture occurred.
Figure 4d shows that the glaze on the discharge-cauterized surface is smooth but dotted with numerous bubbles and pits. These features are attributed to the release of gases during the melting process of the glaze, triggered by the high temperatures generated during the discharge event.
Energy Spectrum Analysis
As described above, energy spectrum analysis was carried out on the surface elements and their distributions at four different locations of the sample. Figure 5 illustrates a detailed example of the surface element distribution diagram. The elements on the surface of the samples from the normal section, smooth surface, and discharge part of the porcelain sleeve mainly consist of oxygen (O), silicon (Si), and aluminum (Al).
Overall, the element distribution on the surface of these samples is relatively uniform. However, the element distribution on the surface of the sample from the red-colored area is uneven. In the lower-right region of this sample, the contents of oxygen (O), aluminum (Al), and potassium (K) increase significantly, while the distribution of silicon (Si) elements remains relatively consistent. This indicates that during the sintering process of this region, the distribution of O, Al, and K elements was not homogeneous.
Meanwhile, a comparison was made of the main element contents of the four samples, and the results are presented in Table 1. The oxygen (O) element content on the surface of the normal-section sample is notably higher than that of the other three samples, whereas the silicon (Si) element content is lower. This suggests that the material composition varies unevenly across different parts of the porcelain sleeve sample.
The samples from the red region have a relatively high silicon (Si) content and the lowest oxygen (O) content. Additionally, a significant amount of copper (Cu) is detected on the surface of the inner-wall discharge part of the porcelain sleeve. This is due to the melting and evaporation of the bronze inside the porcelain sleeve at high temperatures during the discharge process, followed by sputtering and deposition on the inner surface of the porcelain sleeve.
Scanning Distribution of Surface Elements of Samples
Based on the energy spectrum analysis, it can be firmly concluded that during the sintering process of the porcelain sleeve, the distribution of various elements is highly non-uniform. This non-uniformity directly implies that the materials of different sections within the porcelain sleeve exhibit significant disparities.
Conclusion and Suggestions
Conclusion
Through macroscopic inspection, SEM micromorphology analysis, and energy spectrum analysis, it has been determined that the porcelain sleeve exhibits characteristics such as relatively loose structure, internal stratification, uneven composition, and the presence of micropores. Additionally, there are inherent defects on the inner surface of the porcelain sleeve, including local unglazed areas and subpar manufacturing process quality.
Due to these macroscopic and microscopic defects in the porcelain sleeve, during its long-term outdoor operation, external moisture and gases gradually penetrate into the sleeve. This infiltration leads to a degradation of the porcelain sleeve's insulation performance. Under the influence of the electric field, electrical discharge occurs between the internal conductor and the weak areas of the porcelain sleeve. The discharge generates local high temperatures within the porcelain sleeve and deteriorates the performance of the insulating silicone grease. Eventually, under the action of internal pressure, the porcelain sleeve bursts.
Suggestions
