Анализ аварии с камерой гашения дуги выключателя ZW32-12 вакуумного типа

Вакуумный выключатель ZW32 - 12 широко используется в распределительных сетях. Однако производительность вакуумных выключателей ZW32 - 12, произведенных различными производителями, может значительно отличаться. Некоторые вакуумные выключатели ZW32 - 12 имеют относительно низкую общую производительность, с возможными операционными сбоями, которые могут привести к отключениям электроэнергии в некоторых районах [1]. Внешний вакуумный выключатель типа ZW32 - 12 обладает высокой производительностью, длительным электрическим и механическим сроком службы, а также является миниатюрным и легким.

Однако в реальной эксплуатации он также может сталкиваться с проблемами из-за утечки, короткого замыкания или перегрузки. Только путем постоянного обобщения опыта эксплуатации и принятия научных и эффективных профилактических мер можно снизить или предотвратить операционные сбои вакуумных выключателей ZW32 - 12. Научный анализ распространенных неисправностей вакуумных выключателей ZW32 - 12 и принятие определенных профилактических мер являются эффективными способами снижения операционных сбоев вакуумных выключателей.

В день аварии был грозовой дождь. Во время эксплуатации было обнаружено, что фаза B неисправного выключателя потеряла заземление, что привело к срабатыванию неисправного выключателя, и все пользователи, находящиеся за неисправным выключателем, испытали кратковременное отключение электроэнергии. В тот момент могли быть приняты только экстренные меры, то есть срабатывание вакуумного выключателя на уровне выше неисправного выключателя, отключение всех проводов на стороне питания и нагрузки неисправного выключателя, и установка обходного выключателя по обе стороны от неисправного выключателя, что позволило восстановить нормальное энергоснабжение всей линии в кратчайшие сроки.

Неисправный выключатель был снят со стойки. Было установлено, что сопротивление изоляции к земле для как замыкания, так и размыкания фазы B на стороне нагрузки неисправного выключателя равно нулю, тогда как сопротивление изоляции к земле на стороне питания при размыкании (после отсоединения входящих и исходящих линий выключателя, каждая фаза была проверена мегомметром) было ненулевым. На основе описанных явлений можно считать, что имела место заземленность линии фазы B на стороне нагрузки, а линия фазы B на стороне питания была нормальной. Эта неисправность была связана с заземлением линии на стороне нагрузки.

При разборке и осмотре выключателя было обнаружено, что внешняя часть камеры гашения дуги фазы B имела изменение цвета. После разборки диэлектрической опоры фазы B было обнаружено, что камера гашения дуги была повреждена. Состояние разобранных частей камеры гашения дуги следующее: подвижные и неподвижные контакты камеры гашения дуги были целыми, на поверхности не было явных следов прожога, но поверхность была черной и имела относительно толстый слой сажи. На каждом конце экранной трубки были следы прожога, с относительным угловым смещением примерно 180° в окружном направлении.

На неподвижном конце градуировочного экрана, соответствующем месту прожога на неподвижном конце экранной трубки, и на подвижном конце гофрированной защиты, соответствующем месту прожога на подвижном конце, были следы прожога. Керамический корпус был поврежден в этих двух местах. Внутренняя стенка экранной трубки была черной, а внешняя стенка, удаленная от мест прожога, имела нормальный цвет. На внешней поверхности оставшегося керамического корпуса не было видно никаких аномальных следов. Рукав-направляющая размягчилась и потекла вниз. Потеки были особенно сильны в части, соответствующей месту прожога на подвижном конце, и наблюдались признаки кипения. Застывший рукав-направляющая закрепил подвижный проводник в открытом положении.

Повторное представление и анализ аварийных явлений

Судя по состоянию поверхности подвижных и неподвижных контактов камеры гашения дуги, можно сделать вывод, что контакты не испытывали дугового прожига в атмосферной среде, и контакты должны были находиться в открытом состоянии; внутренняя поверхность стенки экранной трубки черная, что образовалось под воздействием дуги и небольшого количества воздуха. Внешняя сторона экранной трубки, удаленная от мест прожога, не имеет изменения цвета, поскольку не подверглась воздействию дуги, что указывает на локальную абляцию; зазоры с обеих сторон между неподвижным концом градуировочного кольца камеры гашения дуги и неподвижным концом экранной трубки сильно прожжены, что указывает на наличие дугового прожига там; зазоры с обеих сторон между подвижным концом экранной трубки и защитным кожухом за подвижным контактом камеры гашения дуги сильно прожжены, что указывает на наличие дугового прожига там.

Рукав-направляющая имеет следы плавления и потеков, и потеки особенно сильны и имеют признаки кипения в том же месте, где имеются следы прожога на подвижном конце, что указывает на то, что высокая температура дуги оказала большое влияние на эту область и продолжалась некоторое время; застывший рукав-направляющая закрепил подвижный проводник в открытом положении, что указывает на то, что выключатель выполнил операцию размыкания во время неисправности, и после неисправности выключатель находился в открытом состоянии; на контактной поверхности имеется осадок сажи, что указывает на то, что его температура была низкой во время дугового процесса, и на его поверхности не было дугового прожига в поздней стадии развития аварии. Это также показывает, что выключатель находился в открытом состоянии в поздней стадии неисправности. Процесс аварии должен был происходить следующим образом:

До возникновения неисправности вакуумный прерыватель по какой-то причине начал пропускать воздух. Хотя в нем еще сохранялся определенный уровень вакуума, он уже не соответствовал условиям работы вакуумного прерывателя. Когда произошла авария, выключатель находился в рабочем состоянии, и контакты прерывателя были замкнуты. Когда линия фазы B на стороне нагрузки выключателя была заземлена, выключатель автоматически сработал.

Прерыватели фаз A и C находились в хорошем состоянии и успешно выполнили операцию размыкания. Прерыватель фазы B, с уровнем вакуума, не соответствующим условиям работы, все же смог успешно погасить дугу между контактами, потому что в трехфазной системе с незаземленной нейтралью, когда две фазы размыкаются, третья фаза также должна быть размыкаема.

Это также подтверждает, что контактная поверхность была целой, без явных признаков абляции даже на краях и углах. Дуговое горение не было полностью ограничено между двумя контактами и имело некоторую степень рассеивания, что привело к чернению внутренней стенки экранной трубки. Поскольку внутри прерывателя было состояние низкого вакуума, его вакуумная изоляционная способность была крайне низкой. Это привело к пробою и дуговому горению между экранной трубкой и защитным кожухом подвижного конца под действием восстанавливающего напряжения, и дуга не могла быть контролируема.

Экранная трубка нагрелась сильно, и ее потенциал изменился, что привело к пробою (пробой в самой слабой точке) с неподвижным концом экранной трубки и образованию дуги. Дуга перешла с подвижного конца на неподвижный, формируя путь тока от источника питания к земле и поддерживая дуговое горение до тех пор, пока выключатель на уровне выше не сработал и дуга не погасла. В вакуумном прерывателе все еще сохранялся определенный уровень вакуума, но он уже не соответствовал условиям работы из-за утечки газа по какой-то причине до возникновения неисправности.

Когда произошла авария, выключатель находился в рабочем состоянии, и контакты прерывателя были замкнуты. Когда линия фазы B на стороне нагрузки выключателя была заземлена, выключатель автоматически сработал. Прерыватели фаз A и C находились в хорошем состоянии и успешно выполнили операцию размыкания. Для прерывателя фазы B, хотя уровень вакуума не соответствовал условиям работы, дуга между контактами все же была успешно погашена.

Это объясняется тем, что в трехфазной системе с незаземленной нейтралью, когда две фазы размыкаются, третья фаза также будет размыкаться. Это также подтверждает, что контактная поверхность была целой, без явных признаков абляции даже на краях и углах. Дуговое горение не было полностью ограничено между двумя контактами и распространилось в некоторой степени, что привело к чернению внутренней стенки экранной трубки. Поскольку внутри прерывателя было состояние низкого вакуума, его вакуумная изоляционная способность была крайне низкой. Это привело к пробою и дуговому горению между экранной трубкой и защитным кожухом подвижного конца под действием восстанавливающего напряжения, и дуга не могла быть контролируема.

Экранная трубка нагрелась сильно, и ее потенциал изменился, что привело к пробою (пробой в самой слабой точке) с неподвижным концом экранной трубки и образованию дуги. Дуга перешла с подвижного конца на неподвижный, формируя путь тока от источника питания к земле и поддерживая дуговое горение до тех пор, пока выключатель на уровне выше не сработал и дуга не погасла.