Análise e manejo de fallos por ruptura da aislación en interruptores de vacío ao aire libre de 35kV
Descrición do equipo
O interruptor de corrente de alto voltaxe ao aire libre do tipo ZW7 - 40.5 é un equipamento eléctrico de alto voltaxe de tres fases, AC 50 Hz, instalado ao aire libre, que usa o vacío como medio de extinción do arco. Utilízase principalmente para comutar a corrente nominal e a corrente de fallo no sistema de transmisión e distribución de enerxía de 40.5 kV [1], e é especialmente adecuado para lugares onde se requiren operacións frecuentes.
A estrutura xeral deste produto é do tipo pilar de cubilete de porcelana, como se mostra na Figura 1. O cubilete de porcelana superior é o cubilete de porcelana do interrumpidor de vacío, no cal está instalado o interrumpidor de vacío, e o cubilete de porcelana inferior é o cubilete de soporte. Tanto o cubilete de porcelana do interrumpidor de vacío como o cubilete de soporte están recheados con graxa aislante de vacío con excelentes propiedades aislantes. Os tres cubiletes de porcelana están instalados nunha única estrutura.
Os transformadores de corrente de tres fases están instalados dentro desta estrutura e están conectados respectivamente ao circuito principal do interruptor dentro dos tres cubiletes de soporte de porcelana. A estrutura está equipada con placas de estanquidade en todos os catro lados e na parte inferior para adaptarse ao ambiente exterior.
A extremidade móbil do interrumpidor de vacío está conectada ao eixo de saída do mecanismo de manexa a través dun brazo de manivela e unha barra aislante. As operacións de apertura e pechado do interruptor, así como o cableado de control e protección, son sacados polos compoñentes e terminais dentro da caixa do mecanismo. A operación de ligazón de tres fases realiza-se a través da estrutura de manexa e a estrutura de transmisión.
Figura 1 Diagrama estrutural do interruptor de vacío
Análise das causas do fallo
O 18 de marzo de 2010, durante a mantemento condicional rutinario do equipo nunha certa subestación, o persoal de proba descubriu que ocorreu un rompemento de aislamento na fase A do interruptor de vacío 3515 (modelo: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) durante a proba de tensión alternada de resistencia.
O persoal de proba realizou unha análise e probas pertinentes respecto ao rompemento de aislamento na fase A do interruptor 3515. Os datos específicos amósanse na Táboa 1 a continuación:
Segundo as normas de proba rutinaria da Corporación State Grid, a resistencia de aislamento dos interruptores de vacío a 35 kV ou máis non debe ser inferior a 3000 MΩ, e a tensión de proba de resistencia de tensión alternada debe ser o 80% do valor probado na fabrica, é dicir, 76 kV/min. Antes de que o persoal de proba realizase a proba de resistencia de tensión no interruptor de vacío 3515, a resistencia de aislamento do circuito principal nas tres fases cumpriu os requisitos das normas.
Posteriormente, o persoal de proba realizou probas de resistencia de tensión alternada nos circuitos principais das tres fases respectivamente. Descubriuse que cando a tensión do circuito principal da fase A aumentou a 35 kV, a corrente aumentou instantaneamente e produciuse un rompemento.
Despois de que ocorrese este fenómeno, o persoal de proba realizou as seguintes probas baseándose na estrutura deste tipo de interruptor:
Manexo do fallo
A finais de outubro de 2010, o fabricante desmontou e inspeccionou o interruptor da fase A. Os pasos de proba e resultados foron os seguintes:
Medidas preventivas
O aislamento externo do interruptor de vacío do tipo ZW7 - 40.5 utiliza graxa aislante de vacío, que é un medio aislante líquido. Durante a operación e a instalación do equipo, o contido de humidade do medio líquido aumentará. A humidade está en estado suspendido na graxa aislante do equipo eléctrico. Ba a acción da forza do campo eléctrico, a auga irá ordenarse gradualmente formando un "puente" ao longo das liñas de forza eléctrica.
Este "puente" atraviesa os dous polos e é probable que reduza significativamente a tensión de rompemento. Isto tamén explica porque a resistencia de aislamento foi moi baixa a unha tensión de 5 kV durante a telemetría de resistencia de aislamento, pero esta perigo non se expuxo ba tensión de funcionamento.
A través da análise mencionada anteriormente, para evitar o fallo de rompemento de aislamento causado pola humidade da graxa aislante de vacío do interruptor de vacío, proponse as seguintes medidas preventivas:
Instalar o equipo en estrita conformidade co proceso de montaxe para evitar a mezcla de impurezas e prevenir que o medio entre en contacto coa atmosfera.
Fortalecer os esforzos de inspección e realizar probas de descarga parcial usando un probador de ultravioleta.
Realizar probas en estrita conformidade cos regulamentos de proba eléctrica, incluíndo probas de estanquidade, probas de grao de vacío, probas de aislamento, etc.
