Analyse et traitement des pannes de rupture d'isolation dans les disjoncteurs à vide extérieurs de 35 kV
Description de l'équipement
Le disjoncteur à vide ZW7 - 40,5 est un équipement électrique haute tension installé en extérieur, triphasé, à courant alternatif 50 Hz, qui utilise le vide comme milieu d'extinction d'arc. Il est principalement utilisé pour le commutage du courant nominal et du courant de défaut dans le système de transport et de distribution d'électricité haute tension de 40,5 kV [1], et est particulièrement adapté aux endroits où des opérations fréquentes sont requises.
La structure globale de ce produit est de type poteau isolateur en porcelaine, comme indiqué sur la Figure 1. L'isolateur supérieur en porcelaine est l'isolateur de l'interrupteur à vide, dans lequel l'interrupteur à vide est installé, et l'isolateur inférieur en porcelaine est l'isolateur de support. Les deux, l'isolateur de l'interrupteur à vide et l'isolateur de support, sont remplis de graisse isolante sous vide avec d'excellentes propriétés isolantes. Les trois isolateurs en porcelaine triphasés sont installés sur un seul cadre.
Les transformateurs de courant triphasés sont installés dans ce cadre et sont respectivement connectés au circuit principal du disjoncteur à l'intérieur des trois isolateurs de support en porcelaine. Le cadre est équipé de plaques d'étanchéité sur tous les quatre côtés et en bas pour s'adapter à l'environnement extérieur.
L'extrémité mobile de l'interrupteur à vide est connectée à l'arbre de sortie du mécanisme de commande par un bras oscillant et une tige isolante. Les opérations d'ouverture et de fermeture du disjoncteur, ainsi que le câblage de contrôle et de protection, sont sortis par les composants et les bornes à l'intérieur du boîtier du mécanisme. L'opération de liaison triphasée est réalisée par la structure de commande et la structure de transmission.
Figure 1 Schéma de structure du disjoncteur à vide
Analyse des causes de la panne
Le 18 mars 2010, lors de la maintenance conditionnelle routinière de l'équipement dans une certaine sous-station, les techniciens de test ont constaté qu'une rupture d'isolement s'était produite dans la phase A du disjoncteur à vide 3515 (modèle : ZW7 - 40,5/T1250 - 25) pendant le test de tension alternative de tenue.
Les techniciens de test ont effectué des analyses et des tests pertinents concernant la rupture d'isolement de la phase A du disjoncteur 3515. Les données spécifiques sont présentées dans le Tableau 1 ci-dessous :
Selon les règlements de test routiniers de la State Grid Corporation, la résistance d'isolement des disjoncteurs à vide de 35 kV et plus ne doit pas être inférieure à 3000 MΩ, et la tension de test de tenue en tension alternative doit être de 80 % de la valeur testée en usine, c'est-à-dire 76 kV/min. Avant que les techniciens de test n'effectuent le test de tenue en tension alternative sur le disjoncteur à vide 3515, la résistance d'isolement du circuit principal dans les trois phases répondait aux exigences des règlements.
Par la suite, les techniciens de test ont effectué des tests de tenue en tension alternative sur les circuits principaux des trois phases respectivement. Il a été constaté que lorsque la tension du circuit principal de la phase A a augmenté à 35 kV, le courant a augmenté instantanément et une rupture s'est produite.
Après cette observation, les techniciens de test ont effectué les tests suivants en fonction de la structure de ce type de disjoncteur :
Traitement de la panne
Fin octobre 2010, le fabricant a démonté et inspecté le disjoncteur de la phase A. Les étapes de test et les résultats étaient les suivants :
Mesures préventives
L'isolement externe du disjoncteur à vide ZW7 - 40,5 utilise de la graisse isolante sous vide, qui est un milieu isolant liquide. Lors de l'exploitation et de l'installation de l'équipement, la teneur en humidité du milieu liquide augmentera. L'humidité est en suspension dans la graisse isolante de l'équipement électrique. Sous l'action de la force du champ électrique, l'eau se disposera progressivement en "pont" le long des lignes de force électrique.
Ce "pont" traverse les deux pôles et est susceptible de réduire considérablement la tension de rupture. Cela explique également pourquoi la résistance d'isolement était très faible sous une tension de 5 kV lors de la mesure de la résistance d'isolement, mais ce danger latent n'était pas exposé sous la tension de service.
À travers l'analyse mentionnée ci-dessus, afin d'éviter la panne de rupture d'isolement causée par l'humidité de la graisse isolante sous vide du disjoncteur à vide, les mesures préventives suivantes sont proposées :
Installer l'équipement en stricte conformité avec le processus d'assemblage pour éviter le mélange d'impuretés et empêcher le milieu de venir en contact avec l'atmosphère.
Renforcer les efforts d'inspection et effectuer des tests de décharge partielle à l'aide d'un testeur ultraviolet.
Effectuer des tests en stricte conformité avec les règlements de test électrique, y compris les tests d'étanchéité, de degré de vide, d'isolement, etc.
