Анализ и обработка дефектите на изолацията в 35кВ навъншни вакуумни брекери

Описание на оборудването

Вакуумният високонапрастен прекъсвач от тип ZW7 - 40.5 е улично монтиран, трифазен, с променящо се напрежение 50 Hz, високонапрастен електрически апарат, който използва вакуум като средство за гасене на дъга. Той се използва главно за свързване и разединяване на номиналния ток и тока при дефект в системата за пренос и разпределение на високонапрастна енергия от 40.5 kV [1], и е особено подходящ за места, където са необходими често операции.

Общата структура на този продукт е от тип фарфорова обвивка-колона, както е показано на Фигура 1. Горната фарфорова обвивка е фарфоровата обвивка на вакуумния прекъсвач, в която е инсталиран вакуумният прекъсвач, а долната фарфорова обвивка е опорна фарфорова обвивка. И двата фарфорови обвивки са пълни с вакуумна изолираща мастило с отлични изолиращи свойства. Трифазните фарфорови обвивки са инсталирани на един общ каркас.

Трифазните токоизмерватели са инсталирани в този каркас и са свързани с главната верига на прекъсвача в трифазните опорни фарфорови обвивки. Каркасът е оборудван с плочи за запечатване от всички четири страни и отдолу, за да се адаптира към уличната среда.

Движещият се край на вакуумния прекъсвач е свързан с изходния вал на механизма за управление чрез кривошип и изолираща теглеща пръчка. Операциите за свързване и разединяване на прекъсвача, както и контролните и защитните връзки, се извеждат чрез компонентите и терминалите в кутията на механизма. Трифазната свързана операция се постига чрез операционната структура и предавателната структура.

Фигура 1 Схема на вакуумния прекъсвач

Анализ на причините за дефекта

На 18 март 2010 година, по време на рутинното поддръжко на оборудването в определена подстанция, тестовите служители установиха, че във фаза А на вакуумния прекъсвач 3515 (модел: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) се е случило изолационно пробиване по време на тест за издръжливост на алтернативно напрежение.

Тестовите служители извършиха съответен анализ и тестове относно изолационното пробиване в фаза А на прекъсвач 3515. Конкретните данни са показани в Таблица 1 по-долу:

Според рутинните тестови регламенти на Государствената електропредавателна компания, изолационното съпротивление на вакуумните прекъсвачи от 35 kV нагоре трябва да не е по-ниско от 3000 MΩ, а тестовото напрежение за издръжливост на алтернативно напрежение трябва да е 80% от заводската стойност, тоест 76 kV/мин. Преди тестовите служители да проведат теста за издръжливост на алтернативно напрежение на вакуумния прекъсвач 3515, изолационното съпротивление на главната верига във всички три фази отговаряше на изискванията на регламента.

По-късно, тестовите служители проведоха тестове за издръжливост на алтернативно напрежение на главните вериги на трите фази. Установи се, че когато напрежението в главната верига на фаза А се увеличи до 35 kV, токът се увеличи моментно и се случи пробиване.

След като се случи този феномен, тестовите служители извършиха следните тестове, базирани на структурата на този тип прекъсвач:

• Вакуумният прекъсвач беше отворен и беше проведен тест за изолационно съпротивление на горната фарфорова обвивка на прекъсвача. Данните от теста отговаряха на изискванията на регламента, потвърждавайки, че дефектната част беше в долната фарфорова обвивка.

• Беше проведен тест за изолационно съпротивление на долната фарфорова обвивка. Данните от теста не отговаряха на изискванията на регламента, допълнително потвърждавайки, че дефектната част беше в долната фарфорова обвивка.

• Долната фарфорова обвивка се състои от тялото на долната фарфорова обвивка, изолиращата връв и опорната фарфорова ваза. Затова тестовите служители отключиха кривошипа между изолиращата връв и опорната фарфорова ваза и проведоха тестове за изолационно съпротивление на изолиращата връв и опорната фарфорова ваза. Изолационните съпротивления на опорната фарфорова ваза и изолиращата връв отговаряха на изискванията на регламента, определяйки, че дефектната част беше в тялото на долната фарфорова обвивка.

• Тялото на долната фарфорова обвивка включва вакуумно изолиращо мастило и токоизмерватели. Намалението на изолационното съпротивление може да е причинено от влажността на вакуумното изолиращо мастило и пробиването на токоизмервателите.

Разрешаване на дефекта

През края на октомври 2010 година, производителят демонтира и инспектира фаза А на прекъсвача. Тестовите стъпки и резултати бяха следните:

• Горната фарфорова обвивка и опората на вакуумния прекъсвач бяха демонтирани и беше проведен директен тест за изолационно съпротивление вътре в опорната фарфорова ваза. Резултатите от теста потвърдиха, че гореспоменатият анализ беше точен.

• Вакуумното изолиращо мастило и токоизмервателите на вакуумния прекъсвач бяха разделени и бяха проведени тестове за изолационно съпротивление на тях. Изолационното съпротивление на вакуумното изолиращо мастило беше около 50 MΩ, докато изолационното съпротивление на токоизмервателите отговаряше на изискванията на регламента. Беше определено, че изолационното пробиване беше причинено от вакуумното изолиращо мастило.

• След замяна на вакуумното изолиращо мастило, бяха проведени тестове за изолационно съпротивление и издръжливост на алтернативно напрежение на фаза А на вакуумния прекъсвач. Данните от тестовете отговаряха на изискванията на регламента.

Превантивни мерки

Външната изолация на вакуумния прекъсвач от тип ZW7 - 40.5 използва вакуумно изолиращо мастило, което е течна изолираща среда. По време на експлоатацията и инсталацията на оборудването, съдържанието на влага в течната среда ще се увеличи. Влагата е в сuspended state в изолиращото мастило на електрическото оборудване. Под действието на електрическата поле, водата ще се подреди постепенно в "мост" във векторите на електрическата поле.

Този "мост" преминава през двете полюси и е вероятен да намали значително пробивното напрежение. Това обяснява защо изолационното съпротивление беше много ниско при 5 kV напрежение по време на телеметрията на изолационното съпротивление, но този скрит риск не беше разкрит при работното напрежение.

Чрез гореспоменатия анализ, за да се избегне дефектът на изолационното пробиване, причинен от влажността на вакуумното изолиращо мастило на вакуумния прекъсвач, се предлагат следните превантивни мерки:

• Инсталирайте оборудването в стриктно спазване на сборната технология, за да се избегне смесването на примеси и да се предотврати контактът на средата с атмосферата.

• Усилено инспектиране и провеждане на тестове за частични разряди с помощта на ултравиолетов тестер.

• Провеждане на тестове в стриктно спазване на електрическите тестови регламенти, включително тестове за герметичност, тестове за степен на вакуум, тестове за изолация и т.н.