Analiza i otklanjanje grešaka u oštećenju izolacije u vanjskim vakuumskim prekidačima na 35 kV

Opis opreme

Tip ZW7 - 40.5 vanjskog visokonaponskog vakuumskog prekidača je vanjski instalirana, trofazna, AC 50 Hz visokonaponska električna oprema koja koristi vakuum kao sredstvo za ugašanje luku. Glavno se koristi za prekid prestavljenog i greškova tokova u 40.5 kV visokonaponskom sustavu prijenosa i distribucije struje [1], posebno je prikladan za mesta gdje su potrebne česte operacije.

Ukupna struktura ovog proizvoda je tipa stuba od porcelana, kako je prikazano na slici 1. Gornji stub od porcelana je stub vakuumskog prekidatelja u kojem je instaliran vakuumski prekidatelj, a donji stub od porcelana je stub za podršku. Obje keramičke stubove, i stub vakuumskog prekidatelja i stub za podršku, ispunjene su vakuumskom izolacijskom mastom s izvanrednim izolacijskim svojstvima. Trofazni stubovi od porcelana su instalirani zajedno na jednom okvireu.

Trofazni transformatori struje su instalirani unutar ovog okvira i povezani su s glavnim krugom prekidatelja unutar trofaznih stubova za podršku. Okvir je opremljen zatvarajućim platnima na sve četiri strane i na dnu kako bi se prilagodio vanjskoj okolini.

Pokretni dio vakuumskog prekidatelja povezan je s izlaznim valjakom mehanizma upravljanja putem ramena i izolacijskog povlačnog štapa. Operacije otvaranja i zatvaranja prekidatelja, kao i kontrola i zaštita provođenja, vode se komponentama i terminalima unutar kutije mehanizma. Trofazna veza operacija postiže se kroz strukturu upravljanja i prenosnu strukturu.

Slika 1 Strukturni dijagram vakuumskog prekidatelja

Analiza uzroka kvara

18. ožujka 2010., tijekom redovitog održavanja opreme na temelju stanja u nekoj podstanici, osoblje za testiranje otkrilo je da se dogodila izolacijska propusnost u fazi A 3515 vakuumskog prekidatelja (model: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) tijekom testa izdržljivosti na izolaciju pri strujanju naponom.

Osoblje za testiranje provedlo je relevantnu analizu i teste vezane uz izolacijsku propusnost u fazi A 3515 prekidatelja. Konkretni podaci prikazani su u tablici 1 sljedeće:

Prema redovitim testnim propisima Državnog mrežnog poduzeća, otpornost na izolaciju vakuumskih prekidatelja od 35 kV i više ne smije biti niže od 3000 MΩ, a napon testa izdržljivosti na izolaciju treba biti 80% vrijednosti izrađene u tvornici, to jest 76 kV/min. Prije nego što je osoblje za testiranje provedlo test izdržljivosti na izolaciju 3515 vakuumskog prekidatelja, otpornost na izolaciju glavnog kruga u svih tri faze odgovarala je zahtjevima propisa.

Nakon toga, osoblje za testiranje provedlo je teste izdržljivosti na izolaciju glavnih krugova u svih tri faze. Otkriveno je da, kada se napon u glavnom krugu faze A povećao do 35 kV, struja je odmah porasla i dogodila se propusnost.

Nakon što se pojavio ovaj fenomen, osoblje za testiranje provedlo je sljedeće teste na temelju strukture ovog tipa prekidatelja:

• Otvoren je vakuumski prekidatelj, te je proveden test otpornosti na izolaciju gornjeg stuba prekidatelja. Testni podaci odgovarali su zahtjevima propisa, potvrdivši da je defektan dio bio u donjem stubu.

• Proveden je test otpornosti na izolaciju donjeg stuba. Testni podaci nisu odgovarali zahtjevima propisa, dalje potvrdivši da je defektan dio bio u donjem stubu.

• Donji stub sastojao se od tijela donjeg stuba, izolacijskog spojnog štapa i stuba za podršku. Stoga je osoblje za testiranje odspojilo rameno između izolacijskog spojnog štapa i stuba za podršku, te je provedlo teste otpornosti na izolaciju izolacijskog spojnog štapa i stuba za podršku. Otpornosti na izolaciju obje su stupnice za podršku i izolacijski spojni štap odgovarale zahtjevima propisa, utvrđujući da je defektan dio bio u tijelu donjeg stuba.

• Tijelo donjeg stuba uključivalo je vakuumsku izolacijsku mastu i transformatore struje. Smanjenje otpornosti na izolaciju moglo je biti uzrokovano vlagočuću vakuumskog izolacijskog maslinca i propusnosti transformatora struje.

Rješavanje kvara

Krajem rujna 2010. godine, proizvođač razradio i pregledao je prekidatelj faze A. Koraci testiranja i rezultati bili su sljedeći:

• Uklonjeni su gornji stub i nosač vakuumskog prekidatelja, te je direktno proveden test otpornosti na izolaciju unutar stuba za podršku. Rezultati testa potvrdili su da je gore navedena analiza bila točna.

• Vakuumsko izolacijsko maslinče i transformatori struje vakuumskog prekidatelja razdvojeni su, te su im testirane otpornosti na izolaciju. Otpornost na izolaciju vakuumskog izolacijskog maslinca bila je oko 50 MΩ, dok je otpornost na izolaciju transformatora struje odgovarala zahtjevima propisa. Utvrđeno je da je propusnost izolacije uzrokovana vakuumskim izolacijskim maslincem.

• Nakon zamjene vakuumskog izolacijskog maslinca, provedeni su testovi otpornosti na izolaciju i izdržljivosti na napon u fazi A vakuumskog prekidatelja. Podaci testa svi su odgovarali zahtjevima propisa.

Preventivne mjere

Vanjska izolacija tipa ZW7 - 40.5 vakuumskog prekidatelja koristi vakuumsku izolacijsku mastu, koja je tekuća izolacijska sredstva. Tijekom rada i instalacije opreme, sadržaj vlage u tekućoj sredstvu će se povećati. Vlaga je u suspendiranoj formi u izolacijskoj masti električne opreme. Pod djelovanjem električnog polja, voda će se postepeno rasporediti u "most" duž linija sile.

Ovaj "most" prolazi kroz oba pola i vjerojatno značajno smanjuje naponsku vrijednost propusnosti. To također objašnjava zašto je otpornost na izolaciju bila vrlo niska pri naponu od 5 kV tijekom udaljenog merenja otpornosti na izolaciju, ali taj skriveni nedostatak nije bio otkriven pri radnom naponu.

Na temelju gore navedene analize, kako bi se spriječio kvar izolacijske propusnosti uzrokovan vlagočuću vakuumskog izolacijskog maslinca vakuumskog prekidatelja, predlažu se sljedeće preventivne mjere:

• Instalirati opremu strogo prema montažnom procesu kako bi se spriječilo miješanje nečistoća i sprečilo dodir medija s atmosferom.

• Jačati inspekcione aktivnosti i provoditi testove djelomične emitancije ultraljubičastim testerom.

• Provoditi teste strogo prema elektrotehničkim testnim propisima, uključujući testiranje zatvorenosti, testiranje stepena vakua, testiranje izolacije itd.