Análise dun accidente que implica a cámara de extinción de arco dun interruptor de vacío ZW32-12

O interruptor de circuito a vácuo ZW32 - 12 é amplamente utilizado na rede de distribuição de energia. No entanto, o desempenho dos interruptores de circuito a vácuo ZW32 - 12 produzidos por diferentes fabricantes varia. Alguns interruptores de circuito a vácuo ZW32 - 12 têm um desempenho global relativamente baixo, com falhas potenciais que podem levar a interrupções de energia em algumas áreas [1]. O interruptor de circuito a vácuo ZW32 - 12 para exterior tem um desempenho superior, longa vida útil elétrica e mecânica, e é miniaturizado e leve.

Mas, na operação real, também pode enfrentar problemas devido a fugas, curtos-circuitos ou sobrecargas. Apenas através da contínua síntese da experiência de operação e da adoção de medidas preventivas científicas e eficazes, as falhas de operação dos interruptores de circuito a vácuo ZW32 - 12 podem ser reduzidas ou evitadas. A análise científica das falhas comuns dos interruptores de circuito a vácuo ZW32 - 12 e a adoção de certas medidas preventivas são maneiras eficazes de reduzir as falhas de operação dos interruptores de circuito a vácuo.

No dia do acidente, havia uma tempestade com trovões. Durante a operação, descobriu-se que a fase B do interruptor com defeito perdeu o aterramento, causando o disparo do interruptor de circuito com defeito, e todos os usuários no extremo posterior do interruptor com defeito experimentaram uma interrupção de energia de curta duração. Naquele momento, apenas medidas de emergência puderam ser tomadas, ou seja, o disparo do interruptor de circuito a vácuo no nível anterior ao interruptor de circuito com defeito, desconectando todos os cabos do lado de alimentação e do lado de carga do interruptor de circuito com defeito, e ligando um interruptor bypass entre as duas extremidades do interruptor de circuito com defeito, assim restaurando o fornecimento normal de energia da linha inteira em um curto período de tempo.

O interruptor com defeito foi removido do poste. Descobriu-se que a resistência de isolamento para terra tanto no fechamento quanto na abertura da fase B no lado de carga do interruptor com defeito era zero, enquanto a resistência de isolamento para terra do lado de alimentação era não-zero ao abrir (após remover os cabos de entrada e saída do interruptor de circuito, cada fase foi testada com um megômetro). Com base nos fenômenos descritos, pode-se considerar que houve um fenômeno de aterramento na linha da fase B no lado de carga do interruptor, e a linha do lado de alimentação da fase B estava normal. Este defeito estava relacionado ao aterramento da linha do lado de carga.

Através da desmontagem e inspeção do interruptor, descobriu-se que a parte externa da câmara de extinção de arco do cilindro isolante da fase B tinha um fenômeno de mudança de cor. Após a desmontagem do suporte isolante da fase B, descobriu-se que a câmara de extinção de arco estava queimada. As condições das partes desmontadas da câmara de extinção de arco são as seguintes: os contatos móveis e fixos da câmara de extinção de arco estavam intactos, sem marcas de queima visíveis na superfície, mas a superfície estava preta e com um depósito relativamente espesso de fuligem. Havia uma marca de queima em cada extremidade do tubo de blindagem, com uma diferença de posição relativa de cerca de 180° na direção circular.

Havia marcas de queima no escudo de graduação do extremo fixo correspondente à posição da marca de queima no extremo fixo do tubo de blindagem, e marcas de queima no sino e na proteção do sino do extremo móvel correspondente à posição da marca de queima no extremo móvel. A casca de cerâmica estava queimada nas posições correspondentes a essas duas marcas de queima. A parede interna do tubo de blindagem estava preta, e a parede externa afastada das marcas de queima estava normal em cor. Não havia marcas anormais na superfície externa do restante da casca de cerâmica. A manga guia amoleceu e fluiu para baixo. O fluxo era severo na parte correspondente à marca de queima no extremo móvel, e havia um fenômeno aproximado de ebulição. A manga guia solidificada fixou a haste condutora móvel na posição aberta.

Reapresentação e Análise dos Fenômenos do Acidente

Com base no estado superficial dos contatos móveis e fixos da câmara de extinção de arco, mostra-se que os contatos não sofreram queima de arco em ambiente atmosférico, e os contatos deveriam estar em estado aberto; a superfície interna do tubo de blindagem está preta, formada pela ação do arco e de uma pequena quantidade de ar. A parte externa do tubo de blindagem afastada das marcas de queima não apresenta alteração de cor porque não foi afetada pelo arco, indicando que o arco é uma ablação local; as lacunas em ambos os lados entre o anel de graduação do extremo fixo da câmara de extinção de arco e o extremo fixo do tubo de blindagem estão severamente queimadas, indicando que ocorreu queima de arco ali; as lacunas em ambos os lados entre o extremo móvel do tubo de blindagem e a proteção atrás do contato do extremo móvel da câmara de extinção de arco estão severamente queimadas, indicando que ocorreu queima de arco ali.

A manga guia tem marcas de fusão e fluxo, e o fluxo é severo e tem um fenômeno de ebulição na mesma posição da marca de queima no extremo móvel, indicando que a alta temperatura do arco teve um grande impacto nessa área e durou por um certo período; a manga guia solidificada fixou a haste condutora móvel na posição aberta, indicando que o interruptor realizou uma operação de abertura durante a falha e que o interruptor estava em estado aberto após a falha; a superfície de contato tem um depósito de fuligem, indicando que sua temperatura era baixa durante a duração do arco e que não houve queima de arco em sua superfície na fase final do desenvolvimento do acidente. Isso também mostra que o interruptor estava em estado aberto na fase final da falha. O processo do acidente deve ter sido o seguinte:

Antes de ocorrer a falha, o interrompedor a vácuo vazou ar por algum motivo. Embora ainda houvesse um certo grau de vácuo, já não atendia às condições de operação do interrompedor a vácuo. Quando o acidente ocorreu, o interruptor de circuito estava em estado de operação fechado, e os contatos do interrompedor estavam fechados. Quando a linha da fase B no lado de carga do interruptor foi aterrada, o interruptor disparou automaticamente.

Os interrompedores das fases A e C estavam em boas condições e completaram com sucesso a operação de interrupção. O interrompedor da fase B, com um grau de vácuo que não atendia às condições de operação, conseguiu extinguir com sucesso o arco entre os contatos, pois, em um sistema trifásico neutro não aterrado, quando duas fases são interrompidas, a terceira fase também deve ser interrompida.

Isso também confirma que a superfície de contato estava intacta, sem ablação óbvia, mesmo nas bordas e cantos. A queima do arco não foi completamente confinada entre os dois contatos e teve um certo grau de difusão, resultando no escurecimento da parede interna do tubo de blindagem. Como o interior do interrompedor estava em estado de baixo vácuo, a capacidade de isolamento a vácuo era extremamente baixa. Isso levou ao rompimento e arco entre o tubo de blindagem e a proteção do sino do extremo móvel sob a tensão de recuperação, e o arco não pôde ser controlado.

O tubo de blindagem aqueceu severamente, e sua potencial mudou, causando um rompimento (rompimento no ponto mais fraco) com a cobertura de blindagem do extremo fixo e gerando um arco. O arco transferiu-se do extremo móvel para o extremo fixo, formando um caminho de corrente da fonte de energia para o solo e sustentando a queima do arco até que o interruptor do nível superior deste interruptor disparasse e o arco se extinguisse. Ainda havia um certo grau de vácuo no interrompedor a vácuo, mas já não atendia às condições de operação devido à fuga de gás por algum motivo antes da falha.

Quando o acidente ocorreu, o interruptor de circuito estava em estado de operação fechado, com os contatos do interrompedor fechados. Quando a linha da fase B no lado de carga do interruptor foi aterrada, o interruptor disparou automaticamente. Os interrompedores das fases A e C estavam em boas condições e completaram com sucesso a operação de interrupção. Para o interrompedor da fase B, embora o grau de vácuo não atendesse às condições de operação, o arco entre os contatos foi extinto com sucesso.

Isso ocorre porque, em um sistema trifásico neutro não aterrado, quando duas fases são interrompidas, a terceira fase será inevitavelmente interrompida também. Isso também confirma que a superfície de contato estava intacta, sem ablação óbvia, mesmo nas bordas e cantos. A queima do arco não foi completamente confinada entre os dois contatos e se espalhou em certa medida, causando o escurecimento da parede interna do tubo de blindagem. Como o interior do interrompedor estava em estado de baixo vácuo, sua capacidade de isolamento a vácuo era extremamente baixa. Isso levou ao rompimento e arco entre o tubo de blindagem e a proteção do sino do extremo móvel sob a tensão de recuperação, e o arco não pôde ser controlado.

O tubo de blindagem aqueceu severamente, e sua potencial mudou, resultando em rompimento (no ponto mais fraco) com a cobertura de blindagem do extremo fixo e gerando um arco. O arco transferiu-se do extremo móvel para o extremo fixo, formando um caminho de corrente da fonte de energia para o solo e sustentando a queima do arco até que o interruptor upstream deste interruptor disparasse e o arco se extinguisse.