Anàlisi i gestió de faltes de trencament d'aislament en interruptors de vacuï a l'aire lliure de 35kV
Descripció de l'Equipament
El circuit interruptor de vacuï amb tensió elevada ZW7 - 40.5 de tipus exterior és un equipament elèctric d'alta tensió de 50 Hz, trifàsic, instal·lat a l'exterior, que utilitza el buit com a mitjà d'extinció de l'arc. Es fa servir principalment per commutar la corrent nominal i la corrent de falla en el sistema de transmissió i distribució d'alta tensió de 40.5 kV [1], i és especialment adequat per a llocs on es requereixen operacions freqüents.
La estructura general d'aquest producte és del tipus pilar de porcellana, tal com es mostra a la Figura 1. La porcellana superior és la porcellana del mecanisme d'interrupció al buit, on s'instal·la el mecanisme d'interrupció al buit, i la porcellana inferior és la porcellana de suport. Tant la porcellana del mecanisme d'interrupció al buit com la porcellana de suport estan omplertes amb graissos aïllants de buit amb excel·lents propietats aïllants. Les tres porcelanes trifàsiques s'instal·len en un únic marc.
Els tres transformadors de corrent trifàsics s'instal·len dins d'aquest marc i es connecten respectivament al circuit principal del circuit interruptor dins de les tres porcelanes de suport trifàsiques. El marc està equipat amb plagues de tancament en tots quatre costats i a la part inferior per adaptar-se a l'entorn exterior.
L'extrem mòbil del mecanisme d'interrupció al buit es connecta a l'eix de sortida de la mecànica d'operació a través d'un braç de llargada i una barra d'acció aïllada. Les operacions d'obertura i tancament del circuit interruptor, així com els cablaments de control i protecció, es duen a terme per mitjà dels components i terminals dins de la caixa de la mecànica. L'operació de lligam multifàsica s'aconsegueix a través de l'estructura d'operació i l'estructura de transmissió.
Figura 1 Diagrama estructural del circuit interruptor de vacuï
Anàlisi de les Causes de la Falla
El 18 de març de 2010, durant la manteniment basat en condicions rutinàries de l'equipament en una certa subestació, el personal de proves va trobar que s'havia produït una ruptura d'aïllament en la fase A del circuit interruptor de vacuï 3515 (model: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) durant la prova de tensió alternada.
El personal de proves va realitzar l'anàlisi i les proves rellevants sobre la ruptura d'aïllament en la fase A del circuit interruptor 3515. Les dades específiques es mostren a la Taula 1 següent:
Segons les normes de proves rutinàries de la Corporació Estatal de Xarxa, la resistència a l'aïllament dels circuit interruptors de vacuï a 35 kV o més no hauria de ser inferior a 3000 MΩ, i la tensió de prova de tensió alternada hauria de ser el 80% del valor provat a fàbrica, és a dir, 76 kV/min. Abans que el personal de proves realitzés la prova de tensió al circuit interruptor de vacuï 3515, la resistència a l'aïllament del circuit principal en totes tres fases complia amb els requisits de les normes.
Posteriorment, el personal de proves va realitzar proves de tensió alternada en els circuits principals de les tres fases respectivament. Es va descobrir que quan la tensió del circuit principal de la fase A augmentava fins a 35 kV, la corrent augmentava instantàniament i es produïa una ruptura.
Després d'aquest fenomen, el personal de proves va realitzar les següents proves basades en la estructura d'aquest tipus de circuit interruptor:
Gestió de la Falla
A finals d'octubre de 2010, el fabricant va desmuntar i inspeccionar el circuit interruptor de la fase A. Els passos de prova i els resultats van ser els següents:
Mesures Preventives
L'aïllament extern del circuit interruptor de vacuï ZW7 - 40.5 utilitza graissos aïllants de buit, que són un mitjà aïllant líquid. Durant l'operació i la instal·lació de l'equipament, el contingut d'humitat del mitjà líquid augmentarà. L'humitat estarà en suspensió dins dels graissos aïllants de l'equipament elèctric. Sota l'acció de la força del camp elèctric, l'aigua es disposarà gradualment en un "pont" al llarg de les línies de força elèctrica.
Aquest "pont" travessa els dos pols i pot reduir significativament la tensió de ruptura. Això també explica per què la resistència a l'aïllament era molt baixa sota una tensió de 5 kV durant la mesura remota de la resistència a l'aïllament, però aquest risc latent no es va manifestar sota la tensió d'operació.
A través de l'anàlisi mencionada anteriorment, per evitar la falla de ruptura d'aïllament causada per l'humitat dels graissos aïllants de buit del circuit interruptor de vacuï, es proposen les següents mesures preventives:
Instal·lar l'equipament estrictament segons el procés d'assembleig per evitar la mescla de contaminants i prevenir que el mitjà entreni en contacte amb l'atmosfera.
Fortaleix la inspecció i realitza proves de descàrrega parcial utilitzant un detector ultraviolat.
Realitza proves estrictament segons les normes d'assaigs elèctrics, incloent-hi proves d'estanquitud, grau de buit, aïllament, etc.
