Anàlisi d'un accident que involucra la cambra d'extinció d'arc d'un interruptor de vacuï IEE-Business ZW32-12

El interruptor de circuito de vacío ZW32 - 12 es ampliamente utilizado en la red de distribución de energía. Sin embargo, el rendimiento de los interruptores de circuito de vacío ZW32 - 12 producidos por diferentes fabricantes varía. Algunos interruptores de circuito de vacío ZW32 - 12 tienen un rendimiento general relativamente bajo, con posibles fallos operativos que pueden provocar cortes de energía en algunas áreas [1]. El interruptor de circuito de vacío ZW32 - 12 para exteriores tiene un rendimiento superior, una larga vida útil eléctrica y mecánica, y es miniaturizado y ligero.

Sin embargo, en la operación real, también puede encontrarse con problemas operativos debido a fugas, cortocircuitos o sobrecargas. Solo mediante la continuada recopilación de experiencias operativas y la adopción de medidas preventivas científicas y efectivas se pueden reducir o evitar los fallos operativos de los interruptores de circuito de vacío ZW32 - 12. El análisis científico de las fallas comunes de los interruptores de circuito de vacío ZW32 - 12 y la adopción de ciertas medidas preventivas son formas efectivas de reducir los fallos operativos de los interruptores de circuito de vacío.

El día del accidente había una tormenta. Durante la operación, se descubrió que la fase B del interruptor defectuoso perdió tierra, lo que provocó que el interruptor de circuito defectuoso se disparara, y todos los usuarios en el extremo posterior del interruptor defectuoso experimentaron un corte de energía de corta duración. En ese momento, solo se pudieron tomar medidas de emergencia, es decir, disparar el interruptor de circuito de vacío en el nivel anterior al interruptor de circuito defectuoso, desconectar todo el cableado en el lado de suministro y carga del interruptor de circuito defectuoso, e instalar un interruptor de bypass en ambos extremos del interruptor de circuito defectuoso, así se restableció el suministro normal de energía de toda la línea en poco tiempo.

Se retiró el interruptor defectuoso del poste. Se descubrió que la resistencia aislante a tierra tanto en la posición de cierre como en la de apertura de la fase B en el lado de carga del interruptor defectuoso era cero, mientras que la resistencia aislante a tierra del lado de suministro era no nula cuando estaba abierto (después de quitar las líneas de entrada y salida del interruptor de circuito, cada fase se probó con un megómetro). Basándose en los fenómenos descritos, se puede considerar que hubo un fenómeno de toma de tierra en la línea de la fase B en el lado de carga del interruptor, y la línea del lado de suministro de la fase B era normal. Este fallo estuvo relacionado con la toma de tierra de la línea del lado de carga.

A través del desmontaje e inspección del interruptor, se descubrió que la parte exterior de la cámara de extinción de arco del cilindro aislante de la fase B presentaba un fenómeno de decoloración. Después de desmontar el soporte aislante de la fase B, se descubrió que la cámara de extinción de arco estaba quemada. Las condiciones de las partes desmontadas de la cámara de extinción de arco son las siguientes: los contactos móvil y fijo de la cámara de extinción de arco estaban intactos, sin marcas de quemadura evidentes en la superficie, pero la superficie era negra y tenía un depósito de hollín relativamente grueso. Había una marca de quemadura en cada extremo del tubo de blindaje, con una diferencia de posición relativa de aproximadamente 180° en la dirección circunferencial.

Había marcas de quemadura en el escudo de gradiente del extremo fijo correspondientes a la posición de la marca de quemadura en el extremo fijo del tubo de blindaje, y marcas de quemadura en la campana y la cubierta de protección del extremo móvil correspondientes a la posición de la marca de quemadura en el extremo móvil. La carcasa de cerámica estaba quemada en las posiciones correspondientes a estas dos marcas de quemadura. La pared interna del tubo de blindaje era negra, y la pared externa lejos de las marcas de quemadura tenía un color normal. No había marcas anormales en la superficie externa del resto de la carcasa de cerámica. La guía se ablandó y fluyó hacia abajo. El flujo fue severo en la parte correspondiente a la marca de quemadura del extremo móvil, y había un fenómeno aproximado de ebullición. La guía solidificada fijó el pasador conductor móvil en la posición abierta.

Reproducción y Análisis de los Fenómenos del Accidente

A juzgar por el estado superficial de los contactos móvil y fijo de la cámara de extinción de arco, se muestra que los contactos no experimentaron quema de arco en un ambiente atmosférico, y los contactos deberían estar en un estado abierto; la superficie interna del tubo de blindaje es negra, lo que se forma por la acción del arco y una pequeña cantidad de aire. El lado externo del tubo de blindaje lejos de las marcas de quemadura no tiene cambio de color porque no está afectado por el arco, lo que indica que el arco es una ablación local; las brechas en ambos lados entre el anillo de gradiente del extremo fijo de la cámara de extinción de arco y el extremo fijo del tubo de blindaje están severamente quemadas, lo que indica que ocurrió quema de arco allí; las brechas en ambos lados entre el extremo móvil del tubo de blindaje y la cubierta de protección detrás del contacto del extremo móvil de la cámara de extinción de arco están severamente quemadas, lo que indica que ocurrió quema de arco allí.

La guía tiene marcas de fusión y flujo, y el flujo es severo y tiene un fenómeno de ebullición en la misma posición que la marca de quemadura del extremo móvil, lo que indica que la alta temperatura del arco tuvo un gran impacto en esta área y duró un cierto período; la guía solidificada fijó el pasador conductor móvil en la posición abierta, lo que indica que el interruptor realizó una operación de apertura durante el fallo y que el interruptor estaba en estado abierto después del fallo; la superficie de contacto tiene un depósito de hollín, lo que indica que su temperatura fue baja durante la duración del arco y no hubo quema de arco en su superficie en la etapa final del desarrollo del accidente. También muestra que el interruptor estaba en estado abierto en la etapa final del fallo. El proceso del accidente debería ser el siguiente:

Antes de que ocurriera el fallo, el interrumpidor de vacío había perdido aire por alguna razón. Aunque aún había un cierto grado de vacío, ya no cumplía con las condiciones de operación del interrumpidor de vacío. Cuando ocurrió el accidente, el interruptor de circuito estaba en estado de operación cerrado, y los contactos del interrumpidor estaban cerrados. Cuando la línea de la fase B en el lado de carga del interruptor se tomó a tierra, el interruptor se disparó automáticamente.

Los interrumpidores de las fases A y C estaban en buen estado y completaron con éxito la operación de interrupción. El interrumpidor de la fase B, con un grado de vacío que no cumplía con las condiciones de operación, logró extinguir con éxito el arco entre los contactos, porque en un sistema trifásico con neutro no conectado a tierra, cuando se interrumpen dos fases, la tercera fase debe interrumpirse también.

Esto también confirma que la superficie de contacto estaba intacta, sin ablación evidente incluso en los bordes y esquinas. La combustión del arco no estuvo completamente confinada entre los dos contactos y se difundió en cierta medida, lo que provocó que la pared interna del tubo de blindaje se volviera negra. Dado que el interior del interrumpidor estaba en un estado de vacío bajo, la capacidad de aislamiento al vacío era extremadamente baja. Esto llevó a la ruptura y formación de arco entre el tubo de blindaje y la cubierta de protección de la campana del extremo móvil bajo la tensión de recuperación, y el arco no pudo controlarse.

El tubo de blindaje se calentó severamente, y su potencial cambió, causando una ruptura (ruptura en el punto más débil) con la cubierta de blindaje del extremo fijo y generando un arco. El arco se transfirió del extremo móvil al extremo fijo, formando una ruta de corriente desde la fuente de alimentación hasta la tierra y sosteniendo la combustión del arco hasta que el interruptor de nivel superior de este interruptor se disparó y el arco se extinguió. Aún había un cierto grado de vacío en el interrumpidor de vacío, pero ya no cumplía con las condiciones de operación debido a la pérdida de gas por alguna razón antes del fallo.

Cuando ocurrió el accidente, el interruptor de circuito estaba en estado de operación cerrado, con los contactos del interrumpidor cerrados. Cuando la línea de la fase B en el lado de carga del interruptor se tomó a tierra, el interruptor se disparó automáticamente. Los interrumpidores de las fases A y C estaban en buen estado y completaron con éxito la operación de interrupción. Para el interrumpidor de la fase B, aunque el grado de vacío no cumplía con las condiciones de operación, el arco entre los contactos se extinguió con éxito.

Esto se debe a que en un sistema trifásico con neutro no conectado a tierra, cuando se interrumpen dos fases, la tercera fase se interrumpirá inevitablemente también. Esto también confirma que la superficie de contacto estaba intacta, sin ablación evidente incluso en los bordes y esquinas. La combustión del arco no estuvo completamente confinada entre los dos contactos y se extendió en cierta medida, causando que la pared interna del tubo de blindaje se volviera negra. Dado que el interior del interrumpidor estaba en un estado de vacío bajo, su capacidad de aislamiento al vacío era extremadamente baja. Esto llevó a la ruptura y formación de arco entre el tubo de blindaje y la cubierta de protección de la campana del extremo móvil bajo la tensión de recuperación, y el arco no pudo controlarse.

El tubo de blindaje se calentó severamente, y su potencial cambió, resultando en una ruptura (en el punto más débil) con la cubierta de blindaje del extremo fijo y generando un arco. El arco se transfirió del extremo móvil al extremo fijo, formando una ruta de corriente desde la fuente de alimentación hasta la tierra y sosteniendo la combustión del arco hasta que el interruptor de nivel superior de este interruptor se disparó y el arco se extinguió.