تحلیل و رفع عیوب شکست عایق در برش‌کننده‌های خلاء بیرون از ساختمان ۳۵ کیلوولت

توضیحات تجهیزات

قطعه‌گیر خلاء برق‌زده مدل ZW7 - 40.5 یک تجهیز الکتریکی فشار قوی سه‌فاز با فرکانس 50 هرتز است که برای نصب در محیط باز طراحی شده و از خلاء به عنوان مedium خاموش‌کننده آتش‌سوزی استفاده می‌کند. این دستگاه عمدتاً برای جابجایی جریان اسمی و جریان خطای سیستم انتقال و توزیع برق فشار 40.5 kV [1] و به ویژه در مکان‌هایی که عملیات مکرر لازم است، استفاده می‌شود.

ساختار کلی این محصول از نوع پایه‌ای سفالی است، مانند آنچه در شکل 1 نشان داده شده است. سفال بالایی پایه‌ی مدارخاتره خلاء است که در آن مدارخاتره خلاء نصب شده است و سفال پایینی پایه‌ی حمایت‌کننده است. هر دو سفال مدارخاتره خلاء و پایه‌ی حمایت‌کننده با چربی خلاء با ویژگی‌های عایق‌بندی فوق‌العاده پر شده‌اند. سه سفال سه‌فاز روی یک چارچوب واحد نصب شده‌اند.

سنسورهای جریان سه‌فاز در داخل این چارچوب نصب شده و به مدار اصلی قطعه‌گیر در داخل سه سفال حمایت‌کننده متصل هستند. چارچوب از صفحات بسته‌سازی در تمام چهار طرف و در پایین خود برای انطباق با محیط باز مجهز شده است.

طرف متحرک مدارخاتره خلاء از طریق یک بازوی میله‌ای و یک میله عایق‌بندی به محور خروجی مکانیسم عملیاتی متصل شده است. عملیات باز و بسته شدن قطعه‌گیر و همچنین سیم‌پیچ‌های کنترل و حفاظت از طریq قطعات و انتهای داخل جعبه مکانیسم بیرون رسانی می‌شوند. عملیات پیوند سه‌فاز از طریق ساختار عملیاتی و ساختار انتقالی انجام می‌شود.

شکل 1 نمودار ساختاری قطعه‌گیر خلاء

تحلیل دلایل خرابی

در تاریخ 18 مارس 2010، در طول نگهداری حالت معمول تجهیزات در یک زیرстанیون خاص، کارشناسان تست مشاهده کردند که یک شکست عایق‌بندی در فاز A قطعه‌گیر خلاء مدل 3515 (مدل: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) در طی آزمون تحمل ولتاژ متناوب رخ داده است.

کارشناسان تست تحلیل‌ها و آزمون‌های مرتبط را درباره شکست عایق‌بندی فاز A قطعه‌گیر 3515 انجام دادند. داده‌های دقیق در جدول 1 به شرح زیر نشان داده شده است:

بر اساس مقررات آزمون‌های معمول شرکت شبکه ملی، مقاومت عایق‌بندی قطعه‌گیرهای خلاء در فشار 35 kV و بالاتر نباید کمتر از 3000 MΩ باشد و ولتاژ آزمون تحمل متناوب باید 80٪ از مقدار تست‌شده در کارخانه باشد، یعنی 76 kV/دقیقه. قبل از انجام آزمون تحمل ولتاژ بر روی قطعه‌گیر خلاء 3515، مقاومت عایق‌بندی مدار اصلی در هر سه فاز مطابق با مقررات بود.

سپس کارشناسان تست آزمون‌های تحمل ولتاژ متناوب را بر روی مدارهای اصلی سه فاز به ترتیب انجام دادند. مشاهده شد که وقتی ولتاژ مدار اصلی فاز A به 35 kV رسید، جریان به طور ناگهانی افزایش یافت و شکست رخ داد.

بعد از وقوع این پدیده، کارشناسان تست‌های زیر را بر اساس ساختار این نوع قطعه‌گیر انجام دادند:

• قطعه‌گیر خلاء باز شد و آزمون مقاومت عایق‌بندی بر روی سفال بالایی قطعه‌گیر انجام شد. داده‌های آزمون مطابق با مقررات بودند که تأیید کرد بخش معیوب در سفال پایینی است.

• آزمون مقاومت عایق‌بندی بر روی سفال پایینی انجام شد. داده‌های آزمون مطابق با مقررات نبودند که تأیید کرد بخش معیوب در سفال پایینی است.

• سفال پایینی شامل بدنه سفال پایینی، میله عایق‌بندی و کوزه سفالی حمایت‌کننده بود. بنابراین، کارشناسان بازوی میله‌ای بین میله عایق‌بندی و کوزه سفالی حمایت‌کننده را جدا کردند و آزمون‌های مقاومت عایق‌بندی را به ترتیب بر روی میله عایق‌بندی و کوزه سفالی حمایت‌کننده انجام دادند. مقاومت‌های عایق‌بندی هر دو کوزه سفالی حمایت‌کننده و میله عایق‌بندی مطابق با مقررات بودند که تعیین کرد بخش معیوب در بدنه سفال پایینی است.

• بدنه سفال پایینی شامل چربی عایق‌بندی خلاء و ترانسفورماتورهای جریان بود. کاهش مقاومت عایق‌بندی ممکن است به دلیل رطوبت چربی عایق‌بندی خلاء و شکست ترانسفورماتورهای جریان باشد.

رویکرد حل مشکل

در پایان اکتبر 2010، سازنده قطعه‌گیر فاز A را گسست و بررسی کرد. مراحل آزمون و نتایج به شرح زیر بود:

• سفال بالایی و حمایت قطعه‌گیر خلاء خارج شد و آزمون مقاومت عایق‌بندی مستقیماً در داخل کوزه سفالی حمایت‌کننده انجام شد. نتایج آزمون تأیید کرد که تحلیل ذکر شده دقیق است.

• چربی عایق‌بندی خلاء و ترانسفورماتورهای جریان قطعه‌گیر خلاء جدا شدند و آزمون‌های مقاومت عایق‌بندی به ترتیب بر روی آن‌ها انجام شد. مقاومت عایق‌بندی چربی خلاء حدود 50 MΩ بود، در حالی که مقاومت عایق‌بندی ترانسفورماتورهای جریان مطابق با مقررات بود. تعیین شد که شکست عایق‌بندی به دلیل چربی عایق‌بندی خلاء بود.

• پس از جایگزینی چربی عایق‌بندی خلاء، آزمون‌های مقاومت عایق‌بندی و تحمل ولتاژ متناوب بر روی فاز A قطعه‌گیر خلاء انجام شد. داده‌های آزمون همه مطابق با مقررات بودند.

 اجراءات پیشگیرانه

عایق‌بندی خارجی قطعه‌گیر خلاء مدل ZW7 - 40.5 از چربی عایق‌بندی خلاء استفاده می‌کند که یک medium عایق‌بندی مایع است. در طی عملیات و نصب تجهیزات، میزان رطوبت medium مایع افزایش می‌یابد. رطوبت در حالت معلق در چربی عایق‌بندی تجهیزات الکتریکی قرار دارد. تحت تأثیر نیروی میدان الکتریکی، آب به تدریج خود را به صورت یک "پل" در طول خطوط نیروی الکتریکی مرتب می‌کند.

این "پل" از دو قطب عبور می‌کند و ممکن است به طور قابل توجهی ولتاژ شکست را کاهش دهد. این نیز توضیح می‌دهد که چرا مقاومت عایق‌بندی در ولتاژ 5 kV در طی اندازه‌گیری مقاومت عایق‌بندی بسیار کم بود، اما این خطر در ولتاژ عملیاتی آشکار نشد.

با توجه به تحلیل فوق، برای جلوگیری از خرابی عایق‌بندی ناشی از رطوبت چربی عایق‌بندی خلاء، اجراییات پیشگیرانه زیر پیشنهاد می‌شود:

• نصب تجهیزات به صورت دقیق مطابق با فرآیند مونتاژ تا جلوگیری از ترکیب آلاینده‌ها و جلوگیری از تماس medium با اتمسفر.

• افزایش تلاش‌های بازرسی و انجام آزمون‌های رهگذری جزئی با استفاده از دستگاه تست فرابنفش.

• انجام آزمون‌ها به صورت دقیق مطابق با مقررات آزمون‌های الکتریکی، از جمله آزمون‌های ضربه‌ای، آزمون‌های درجه خلاء، آزمون‌های عایق‌بندی و غیره.