ניתוח וטיפול באביזרים של כשלים בידוד במתגים ריק חיצוניים בתשע"ה ק"ו

תיאור הציוד

המפסק הוואקום חיצוני מסוג ZW7 - 40.5 הוא ציוד חשמלי בלחץ גבוה בתדר של 50 Hz, המותקן בחוץ, בשלושה פאזה, המשתמש בוואקום כאמצעי לכיבוי הקשת החשמלית. הוא משמש בעיקר ליצירת או ניתוק זרם מוגדר ואוטובי בשנייה בערכות טרנספורמציה ופיזור בלחץ גבוה של 40.5 kV [1], והוא מתאים במיוחד במקום שבו נדרשות פעולות תכופות.

המבנה הכללי של המוצר הוא מסוג עמוד סלע קרמי, כפי שמוצג בתרשים 1. הסלע הקרמי העליון הוא הסלע הקרמי של מתג הוואקום, בו מותקן מתג הוואקום, והסלע הקרמי התחתון הוא סלע תמיכה קרמי. שני הסלעים הקרמיים מלאים בשמן מבודד בוואקום בעל תכונות מבודדות מצוינות. שלושת הסלעים הקרמיים מותקנים על מסגרת אחת.

משתני הגימור בשלושה הפאזות מותקנים בתוך המסגרת ומתחברים לمدار הראשי של המפסק בתוך שלושת הסלעים הקרמיים לתמיכה. המסגרת מצוידת בלוחות סילוק מכל ארבעת הצדדים ובתחתית כדי להתאים לסביבה חיצונית.

קצה התנועה של מתג הוואקום מחובר לציר הפליטה של מערכת ההפעלה באמצעות זרוע קרנק ומקש מבודד. פעולות הפתיחה והסגירה של המפסק, כמו גם הכבלים של הבקרה וההגנה, מובלים על ידי המרכיבים והטרמינלים בתוך תיבת המערכת. פעולת הלינק בשלושת הפאזות מושגת דרך מבנה ההפעלה והמבנה של העברת הכוח.

תרשים 1: תרשים מבנה המפסק הוואקום

ניתוח סיבות התקלה

ב-18 מרץ 2010, במהלך תחזוקה שגרתית מבוססת מצב של הציוד בתחנת טרנספורמציה מסוימת, מצאו המבחנים כי קרה שבירה מבודדת בפאזה A של מפסק הוואקום 3515 (דגם: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) במהלך בדיקת נסבלות מתח חילופין.

המבחנים ביצעו ניתוח ובדיקות רלוונטיים לגבי השבירה המבודדת בפאזה A של מפסק 3515. הנתונים הספציפיים מוצגים בטבלה 1 להלן:

לפי תקנות המבחן השגרתיות של חברת State Grid, ההתנגדות המבודדת של מפסקים בוואקום ברמה של 35 kV ומעלה לא צריכה להיות נמוכה מ-3000 MΩ, והמתח של בדיקת הנסבלות צריך להיות 80% מהערך שנבדק במפעל, כלומר 76 kV/דקה. לפני שהמבחנים ביצעו את בדיקת הנסבלות על מפסק הוואקום 3515, ההתנגדות המבודדת של המدار הראשי בשלושת הפאזות עמדה בדרישות התקנות.

לאחר מכן, המבחנים ביצעו בדיקות נסבלות מתח חילופין על המדרים הראשיים בשלושת הפאזות בנפרד. נמצא כי כאשר המתח של המדר הראשי של פאזה A עלה ל-35 kV, הגביר עצמו הזרם באופן מיידי והתרחשה שבירה.

לאחר שהתרחשו תופעות אלו, המבחנים ביצעו את הבדיקות הבאות על בסיס המבנה של סוג זה של מפסק:

• נפתח מפסק הוואקום, ובוצע מבחן התנגדות מבודדת על הסלע הקרמי העליון של המפסק. נתוני המבחן עמדו בדרישות התקנות, ותוארו שהחלק המפגום היה בסלע הקרמי התחתון.

• נערך מבחן התנגדות מבודדת על הסלע הקרמי התחתון. נתוני המבחן לא עמדו בדרישות התקנות, ותוארו שוב שהחלק המפגום היה בסלע הקרמי התחתון.

• הסלע הקרמי התחתון כלל את גוף הסלע הקרמי התחתון, מקש הקשר המבודד, ואת הסלע הקרמי לתמיכה. לכן, המבחנים ניתקו את זרוע הקרנק בין מקש הקשר המבודד לבין הסלע הקרמי לתמיכה, וביצעו מבחני התנגדות מבודדת על מקש הקשר המבודד ועל הסלע הקרמי לתמיכה בנפרד. ההתנגדויות המבודדות של הסלע הקרמי לתמיכה ושל מקש הקשר המבודד עמדו בדרישות התקנות, וקבעו שהחלק המפגום היה בגוף הסלע הקרמי התחתון.

• גוף הסלע הקרמי התחתון כלל שמן מבודד בוואקום ומשתני גימור. ירידת ההתנגדות המבודדת יכולה הייתה לנבוע מהרטוב של שמן המבודד בוואקום והשבירה של משתני הגימור.

טיפול בתקלה

בסוף אוקטובר 2010, פירק והציץ המUFACTURER את מפסק הפאזה A. שלבי המבחן והתוצאות היו כדלקמן:

• הוסרו הסלע הקרמי העליון והתמיכה של מפסק הוואקום, ובוצע מבחן התנגדות מבודדת ישירות בתוך הסלע הקרמי לתמיכה. תוצאות המבחן איששו כי האנליזה המוזכרת למעלה הייתה מדוייקת.

• הופרדו שמן המבודד בוואקום ומשתני הגימור של מפסק הוואקום, ובוצעו עליהם מבחני התנגדות מבודדת בנפרד. ההתנגדות המבודדת של שמן המבודד בוואקום הייתה בערך 50 MΩ, בעוד שהתנגדות המבודד של משתני הגימור עמדה בדרישות התקנות. קבעו שהשבירה המבודדת נגרמה על ידי שמן המבודד בוואקום.

• לאחר החלפת שמן המבודד בוואקום, בוצעו מבחני התנגדות מבודדת ונסבלות מתח חילופין על פאזה A של מפסק הוואקום. כל נתוני המבחן עמדו בדרישות התקנות.

מדדי מניעה

המבודד החיצוני של מפסק הוואקום מסוג ZW7 - 40.5 משתמש בשמן מבודד בוואקום, שהוא מדיום מבודד נוזלי. במהלך הפעילות וההתקנה של הציוד, כמות המים של המדיום הנוזלי תגדל. המים הם במצב תלוי בשמן המבודד של הציוד החשמלי. תחת השפעת כוח השדה החשמלי, המים יסדרו עצמם בהדרגה ל"גשר" לאורך קווי הכוח החשמלי.

ה"גשר" עובר בין שני הקטבים ועשוי להפחית משמעותית את מתח השבירה. זה גם מסביר מדוע ההתנגדות המבודדת הייתה נמוכה מאוד במתח של 5 kV במהלך מדידת ההתנגדות המבודדת, אך סכנה זו לא חשפה עצמה במתח הפעולה.

דרך האנליזה המוזכרת למעלה, כדי למנוע התקלות עקב שבירה מבודדת כתוצאה מרטוב של שמן המבודד בוואקום של מפסק הוואקום, מוצעים המеры המניעה הבאים:

• התקנת הציוד בהתאם הדוק לתהליך ההרכבה כדי למנוע ערבוב של מזון זר ולמנוע מגע של המדיום עם האטמוספירה.

• הגברת המאמצים לבדיקה בביצוע מבחני פריצה חלקית באמצעות בדיקת אור אולטרה סגול.

• ביצוע מבחנים בהתאם הדוק לתקנות המבחן החשמלי, כולל בדיקת חסימה, בדיקת דרגת הוואקום, בדיקת מבודד, וכו'.