Pagsusuri at Pag-aasikaso ng mga Insulation Breakdown Faults sa 35kV Outdoor Vacuum Circuit Breakers

Felix Spark

Larangan: Pagsasara at Pagsasainit

China

Pangungusap tungkol sa Pagsasalin ng Equipment

Ang ZW7 - 40.5 na uri ng outdoor high-voltage vacuum circuit breaker ay isang outdoor-installed, tatlong-phase, AC 50 Hz high-voltage electrical equipment na gumagamit ng vacuum bilang arc-extinguishing medium. Ito ay pangunahing ginagamit para sa pag-switch ng rated current at fault current sa 40.5 kV high-voltage power transmission at distribution system [1], at lalo na angkop para sa mga lugar kung saan kinakailangan ng madalas na operasyon.

Ang kabuuang istraktura ng produktong ito ay may anyo ng porcelain bushing pillar, tulad ng ipinapakita sa Figure 1. Ang upper porcelain bushing ay ang porcelain bushing ng vacuum interrupter, kung saan nakalagay ang vacuum interrupter, at ang lower porcelain bushing naman ay ang supporting porcelain bushing. Parehong puno ng vacuum insulating grease na may mahusay na insulating properties ang porcelain bushing ng vacuum interrupter at ang supporting porcelain bushing. Ang tatlong-phase porcelain bushings ay nakalagay sa iisang framework.

Ang tatlong-phase current transformers ay nakalagay sa loob ng framework at kasunod na konektado sa main circuit ng circuit breaker sa loob ng tatlong-phase supporting porcelain bushings. Ang framework ay may sealing plates sa lahat ng apat na gilid at sa ilalim upang mapagkasya sa outdoor environment.

Ang moving end ng vacuum interrupter ay konektado sa output shaft ng operating mechanism sa pamamagitan ng crank arm at insulating pull rod. Ang pagbubukas at pagsasara ng circuit breaker, pati na rin ang control at protection wiring, ay inilalabas sa pamamagitan ng mga component at terminals sa loob ng mechanism box. Ang tatlong-phase linkage operation ay natutugunan sa pamamagitan ng operating structure at transmission structure.

Figure 1 Structure diagram of vacuum circuit breaker

Analisis ng Mga Dahilan ng Sakit

Noong Marso 18, 2010, sa panahon ng routine condition-based maintenance ng equipment sa isang substation, natuklasan ng mga testing personnel na nagkaroon ng insulation breakdown sa phase A ng 3515 vacuum circuit breaker (model: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) sa panahon ng AC withstand voltage test.

Ginawa ng mga testing personnel ang kaugnay na analisis at tests tungkol sa insulation breakdown sa phase A ng 3515 circuit breaker. Ang espesipikong data ay ipinapakita sa Table 1 bilang sumusunod:

Ayon sa routine test regulations ng State Grid Corporation, ang insulation resistance ng vacuum circuit breakers sa 35 kV at ibabaw ay hindi dapat mas mababa sa 3000 MΩ, at ang AC withstand voltage test voltage ay dapat 80% ng factory-tested value, o 76 kV/min. Bago ang mga testing personnel gumawa ng withstand voltage test sa 3515 vacuum circuit breaker, ang insulation resistance ng main circuit sa lahat ng tatlong phase ay sumasang-ayon sa mga regulasyon.

Pagkatapos, ginawa ng mga testing personnel ang AC withstand voltage tests sa main circuits ng tatlong phase nang maghiwalay. Natuklasan nila na kapag tumaas ang voltage ng main circuit ng phase A hanggang 35 kV, tumataas agad ang current at nagkaroon ng breakdown.

Matapos mangyari ang phenomenon na ito, ginawa ng mga testing personnel ang mga sumusunod na tests batay sa istraktura ng uri ng circuit breaker na ito:

Binuksan ang vacuum circuit breaker, at ginawa ang insulation resistance test sa upper porcelain bushing ng circuit breaker. Ang test data ay sumasang-ayon sa mga regulasyon, kumpirmante na ang defective part ay nasa lower porcelain bushing.
Ginawa ang insulation resistance test sa lower porcelain bushing. Ang test data ay hindi sumasang-ayon sa mga regulasyon, kumpirmante pa rin na ang defective part ay nasa lower porcelain bushing.
Ang lower porcelain bushing ay binubuo ng lower porcelain bushing body, insulating tie-rod, at supporting porcelain vase. Kaya't hinati ng mga testing personnel ang crank arm sa pagitan ng insulating tie-rod at supporting porcelain vase, at ginawa ang insulation resistance tests sa insulating tie-rod at supporting porcelain vase nang maghiwalay. Ang insulation resistances ng parehong supporting porcelain vase at insulating tie-rod ay sumasang-ayon sa mga regulasyon, deteminante na ang defective part ay nasa lower porcelain bushing body.
Ang lower porcelain bushing body ay kasama ang vacuum insulating grease at current transformers. Ang pagbaba ng insulation resistance maaaring dahil sa dampness ng vacuum insulating grease at breakdown ng current transformers.

Paghahandling ng Sakit

Sa huling bahagi ng Oktubre 2010, inalis at sinuri ng manufacturer ang phase A circuit breaker. Ang mga hakbang sa test at resulta ay sumusunod:

Inalis ang upper porcelain bushing at support ng vacuum circuit breaker, at ginawa ang insulation resistance test direkta sa loob ng supporting porcelain vase. Ang mga resulta ng test ay binirohan na ang nabanggit na analisis ay tama.
Sinulputan ang vacuum insulating grease at current transformers ng vacuum circuit breaker, at ginawa ang insulation resistance tests sa kanila nang maghiwalay. Ang insulation resistance ng vacuum insulating grease ay humigit-kumulang 50 MΩ, samantalang ang insulation resistance ng current transformers ay sumasang-ayon sa mga regulasyon. Itinukoy na ang insulation breakdown ay dahil sa vacuum insulating grease.
Pagkatapos palitan ang vacuum insulating grease, ginawa ang insulation resistance at AC withstand voltage tests sa phase A ng vacuum circuit breaker. Ang lahat ng test data ay sumasang-ayon sa mga regulasyon.

Mga Preventive Measures

Ang external insulation ng ZW7 - 40.5 type vacuum circuit breaker ay gumagamit ng vacuum insulating grease, isang liquid insulating medium. Sa panahon ng operasyon at installation ng equipment, tataas ang moisture content ng liquid medium. Ang moisture ay nasa suspended state sa insulating grease ng electrical equipment. Sa pag-impluwensya ng electric field force, ang tubig ay unti-unting magaarange sa "bridge" kasunod ng electric lines of force.

Ang "bridge" na ito ay tumatawid sa dalawang poles at maaaring malaki ang epekto sa pagbaba ng breakdown voltage. Ito rin ang nagpapaliwanag kung bakit napakababa ang insulation resistance sa ilalim ng 5 kV voltage sa panahon ng telemetry ng insulation resistance, ngunit hindi ito napakita sa ilalim ng operating voltage.

Sa pamamagitan ng nabanggit na analisis, upang maiwasan ang fault ng insulation breakdown dahil sa dampness ng vacuum insulating grease ng vacuum circuit breaker, inirerekomenda ang mga sumusunod na preventive measures:

I-install ang equipment nang maigsi batay sa assembly process upang maiwasan ang mixing ng impurities at maging ang contact ng medium sa atmosphere.
Palakasin ang inspection efforts at gawin ang partial discharge tests gamit ang ultraviolet tester.
Gawin ang mga test nang maigsi batay sa electrical test regulations, kabilang ang seal-tightness testing, vacuum-degree testing, insulation testing, atbp.