Analyse eines Unfalls betreffend die Bogenlöschkammer eines ZW32-12 Vakuumschalters

Der Vakuumschaltkreis ZW32 - 12 wird in weiten Teilen des Stromnetzes eingesetzt. Allerdings variieren die Leistungsmerkmale von ZW32 - 12 Vakuumschaltkreisen verschiedener Hersteller. Einige ZW32 - 12 Vakuumschaltkreise haben eine vergleichsweise geringe Gesamtleistung, was zu potenziellen Betriebsstörungen führen kann, die in einigen Gebieten zu Stromausfällen führen können [1]. Der draußen installierte ZW32 - 12 Vakuumschaltkreis hat hervorragende Leistungsmerkmale, eine lange elektrische und mechanische Lebensdauer und ist kompakt und leicht.

Doch auch bei der tatsächlichen Nutzung können aufgrund von Lecks, Kurzschlüssen oder Überlastungen Betriebsprobleme auftreten. Nur durch ständiges Zusammenfassen von Betriebserfahrungen und die Anwendung wissenschaftlicher und effektiver Präventivmaßnahmen können Betriebsstörungen von ZW32 - 12 Vakuumschaltkreisen reduziert oder vermieden werden. Eine wissenschaftliche Analyse häufiger Fehler an ZW32 - 12 Vakuumschaltkreisen und die Durchführung bestimmter Präventivmaßnahmen sind wirksame Wege, um Betriebsstörungen von Vakuumschaltkreisen zu reduzieren.

Am Tag des Unfalls gab es einen Gewittersturm. Während des Betriebs wurde festgestellt, dass Phase B des defekten Schalters den Bodenkontakt verloren hatte, was zum Auslösen des defekten Schalters führte, und alle Nutzer hinter dem defekten Schalter einen kurzen Stromausfall erlebten. Zu diesem Zeitpunkt konnten nur Notmaßnahmen ergriffen werden, das heißt, der Vakuumschalter auf der vorherigen Stufe des defekten Schalters wurde ausgelöst, alle Verkabelungen auf der Versorgungs- und Lastseite des defekten Schalters getrennt, und ein Umgehungs-Schalter über beide Enden des defekten Schalters gelegt, um so die normale Stromversorgung der gesamten Leitung in kürzester Zeit wiederherzustellen.

Der defekte Schalter wurde vom Mast entfernt. Es stellte sich heraus, dass der Isolationswiderstand zum Boden sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen von Phase B auf der Lastseite des defekten Schalters null war, während der Isolationswiderstand zum Boden auf der Versorgungsseite beim Öffnen (nachdem die Eingangs- und Ausgangsleitungen des Schalters entfernt worden waren, wurde jede Phase mit einem Megger getestet) nicht null war. Basierend auf den beschriebenen Phänomenen kann angenommen werden, dass es in der Phase B-Leitung auf der Lastseite des Schalters einen Erdschluss gab, und die Phase B-Leitung auf der Versorgungsseite normal war. Dieser Fehler war mit dem Erdschluss der Lastseite verbunden.

Bei der Zerlegung und Untersuchung des Schalters wurde festgestellt, dass der äußere Teil der Böschungskammer des isolierenden Zylinders von Phase B eine Verfärbung aufwies. Nach der Zerlegung des isolierenden Trägers von Phase B stellte sich heraus, dass die Böschungskammer ausgebrannt war. Die Zustände der zerlegten Teile der Böschungskammer sind wie folgt: Die beweglichen und festen Kontakte der Böschungskammer waren intakt, ohne offensichtliche Verbrennungsspuren auf der Oberfläche, aber die Oberfläche war schwarz und hatte eine relativ dicke Rußablagerung. Es gab jeweils eine Verbrennungsspur an jedem Ende des Schildzylinders, mit einer relativen Lageunterschied von etwa 180° im Umfang.

Es gab Verbrennungsspuren am stationären Endgradierungs-Schild, das der Verbrennungsspur am stationären Ende des Schildzylinders entsprach, und Verbrennungsspuren am beweglichen Endglockenbalg und Glockenschutz, das der Verbrennungsspur am beweglichen Ende entsprach. Die Keramikhülle war an den entsprechenden Stellen dieser beiden Verbrennungsspuren ausgebrannt. Die Innenwand des Schildzylinders war schwarz, und die Außenwand, die von den Verbrennungsspuren entfernt war, hatte eine normale Farbe. Auf der Außenseite der restlichen Keramikhülle befanden sich keine ungewöhnlichen Markierungen. Der Führungsrohrmantel war weich geworden und nach unten geflossen. Das Fließen war stark an der Stelle, die der Verbrennungsspur am beweglichen Ende entsprach, und es gab ein annäherndes Siedephenomen. Der solidifizierte Führungsrohrmantel fixierte den beweglichen Leiterstab in der geöffneten Position.

Wiederholung und Analyse der Unfallphänomene

Die Oberflächenzustände der beweglichen und festen Kontakte der Böschungskammer deuten darauf hin, dass die Kontakte keinen Bogenbrand in einer atmosphärischen Umgebung erfahren haben und die Kontakte sich in einer geöffneten Position befinden sollten; die Innenwandoberfläche des Schildzylinders ist schwarz, was durch die Wirkung des Bogens und einer kleinen Menge Luft entstanden ist. Die Außenseite des Schildzylinders, die von den Verbrennungsspuren entfernt ist, hat keine Verfärbung, da sie nicht vom Bogen betroffen ist, was darauf hinweist, dass der Bogen eine lokale Abtragung darstellt; die Lücken auf beiden Seiten zwischen dem stationären Endgradierungsring der Böschungskammer und dem stationären Ende des Schildzylinders sind stark verbrannt, was darauf hinweist, dass dort ein Bogenbrand aufgetreten ist; die Lücken auf beiden Seiten zwischen dem beweglichen Ende des Schildzylinders und dem Schutz hinter dem beweglichen Kontakt der Böschungskammer sind stark verbrannt, was darauf hinweist, dass dort ein Bogenbrand aufgetreten ist.

Der Führungsrohrmantel hat Schmelz- und Flussmarkierungen, und das Fließen ist stark und zeigt ein Siedephenomen an der gleichen Stelle wie die Verbrennungsspur am beweglichen Ende, was darauf hinweist, dass die hohe Temperatur des Bogens einen großen Einfluss auf diese Region hatte und für eine gewisse Zeit andauerte; der solidifizierte Führungsrohrmantel fixierte den beweglichen Leiterstab in der geöffneten Position, was darauf hinweist, dass der Schalter während des Fehlers eine Öffnungsoperation durchgeführt hat und dass der Schalter nach dem Fehler in der geöffneten Position war; die Kontaktoberfläche hat eine Rußablagerung, was darauf hinweist, dass ihre Temperatur während der Bogenzeit niedrig war und es in der späteren Phase der Unfallentwicklung keine Bogenverbrennung auf ihrer Oberfläche gab. Es zeigt auch, dass der Schalter in der späteren Phase des Fehlers in der geöffneten Position war. Der Unfallverlauf sollte wie folgt sein:

Vor dem Auftreten des Fehlers hatte der Vakuumschalter aus unbekannten Gründen Luft eingeblasen. Obwohl noch ein gewisses Maß an Vakuum vorhanden war, erfüllte es nicht mehr die Betriebsbedingungen des Vakuumschalters. Als der Unfall passierte, befand sich der Schalter im geschlossenen Zustand, und die Kontakte des Schalters waren geschlossen. Als die Phase B-Leitung auf der Lastseite des Schalters geerdet wurde, löste der Schalter automatisch aus.

Die Unterbrecher der Phasen A und C waren in gutem Zustand und führten die Unterbrechung erfolgreich durch. Der Unterbrecher der Phase B, dessen Vakuumgrad die Betriebsbedingungen nicht erfüllte, konnte dennoch den Bogen zwischen den Kontakten erfolgreich löschen, da in einem dreiphasigen neutralen System, wenn zwei Phasen unterbrochen werden, die dritte Phase ebenfalls unterbrochen werden muss.

Dies bestätigt auch, dass die Kontaktoberfläche intakt war, ohne offensichtliche Abtragung, selbst an den Kanten und Ecken. Die Bogenverbrennung war nicht vollständig zwischen den beiden Kontakten eingeschränkt und hatte eine gewisse Ausbreitung, was zur Verfärbung der Innenwand des Schildzylinders führte. Da das Innere des Unterbrechers in einem Niedervakuumzustand war, war die Vakuumsisolationsfähigkeit extrem gering. Dies führte zu einem Durchschlag und Bogen zwischen dem Schildzylinder und dem beweglichen Endglockenbalgschutz unter der Wiederherstellungsspannung, und der Bogen konnte nicht kontrolliert werden.

Der Schildzylinder erhitzte sich stark, und seine Spannung änderte sich, was zu einem Durchschlag (am schwächsten Punkt) mit dem stationären End-Schild und zur Erzeugung eines Bogens führte. Der Bogen übertrug sich vom beweglichen zum stationären Ende, bildete einen Strompfad von der Energiequelle zum Erdungspunkt und hielt die Bogenverbrennung aufrecht, bis der obere Schalter dieses Schalters auslöste und der Bogen erlosch. Es gab noch ein gewisses Maß an Vakuum im Vakuumschalter, aber es erfüllte nicht mehr die Betriebsbedingungen, da vor dem Auftreten des Fehlers aus unbekannten Gründen Luft eingeblasen wurde.

Als der Unfall passierte, befand sich der Schalter im geschlossenen Zustand, und die Kontakte des Schalters waren geschlossen. Als die Phase B-Leitung auf der Lastseite des Schalters geerdet wurde, löste der Schalter automatisch aus. Die Unterbrecher der Phasen A und C waren in gutem Zustand und führten die Unterbrechung erfolgreich durch. Für den Unterbrecher der Phase B, obwohl der Vakuumgrad die Betriebsbedingungen nicht erfüllte, wurde der Bogen zwischen den Kontakten dennoch erfolgreich gelöscht.

Dies liegt daran, dass in einem dreiphasigen neutralen System, wenn zwei Phasen unterbrochen werden, die dritte Phase unweigerlich ebenfalls unterbrochen wird. Dies bestätigt auch, dass die Kontaktoberfläche intakt war, ohne offensichtliche Abtragung, selbst an den Kanten und Ecken. Die Bogenverbrennung war nicht vollständig zwischen den beiden Kontakten eingeschränkt und breitete sich zu einem gewissen Grad aus, was zur Verfärbung der Innenwand des Schildzylinders führte. Da das Innere des Unterbrechers in einem Niedervakuumzustand war, war seine Vakuumsisolationsfähigkeit extrem gering. Dies führte zu einem Durchschlag und Bogen zwischen dem Schildzylinder und dem beweglichen Endglockenbalgschutz unter der Wiederherstellungsspannung, und der Bogen konnte nicht kontrolliert werden.

Der Schildzylinder erhitzte sich stark, und seine Spannung änderte sich, was zu einem Durchschlag (am schwächsten Punkt) mit dem stationären End-Schild und zur Erzeugung eines Bogens führte. Der Bogen übertrug sich vom beweglichen zum stationären Ende, bildete einen Strompfad von der Energiequelle zum Erdungspunkt und hielt die Bogenverbrennung aufrecht, bis der obere Schalter dieses Schalters auslöste und der Bogen erlosch.