Анализа и управување со повреди од изолација во насполнителни локомотиви на отворено 35кВ

Опис на опрема

Земен вакуумски прекинувач тип ZW7 - 40.5 е високонапојна електрична опрема за надворешно монтирање, трифазен, AC 50 Hz, која користи вакуум како средство за гасење дугот. Основно се користи за преклопување на номинален и дефектен строј во системот за пренос и распределба на енергија од 40.5 кВ [1], и е особено прифатлив за места каде што се бара често управување.

Целостната структура на овој производ е типа фарфорска цев-столб, како што е прикажано на Слика 1. Горната фарфорска цев е фарфорска цев на вакуумски прекинувач, во која е инсталиран вакуумски прекинувач, а долната фарфорска цев е поддршкана фарфорска цев. И фарфорската цев на вакуумски прекинувач, и поддршкана фарфорска цев се исполнети со вакуумска изолаторна маст со одлични изолаторни својства. Трифазните фарфорски цеви се инсталирани заедно на една рама.

Трифазните трансформатори на ток се инсталирани во оваа рама и се поврзани со главната колекција на прекинувачот во трифазните поддршкани фарфорски цеви. Рамата е опремена со затворени плочи на сите четири страни и на дното за да се прилагоди на надворешната околина.

Помичната страна на вакуумскиот прекинувач е поврзана со излезниот вал на механизмот за управување преку криво рамо и изолаторна повлеска. Отварањето и затворањето на прекинувачот, како и контролата и заштитата на жичењето, се изведуваат преку компонентите и терминалите во кутијата на механизмот. Трифазното поврзување се постигнува преку структурата за управување и преносна структура.

Слика 1 Схема на структурата на вакуумскиот прекинувач

Анализа на причините за дефект

На 18 март 2010 година, во текот на рутинско одржувание на состојбата на опремата во една подстанција, тестерите открија дека во фазата А на 3515 вакуумски прекинувач (модел: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) се случил изолаторен пробој во текот на тестот на издржливост на напон на AC.

Тестерите извршија соодветна анализа и тестови во однос на изолаторниот пробој во фазата А на прекинувачот 3515. Конкретните податоци се прикажани во Табела 1 како што следува:

Според регулациите за рутински тестови на компанијата State Grid, изолаторното отпорност на вакуумските прекинувачи од 35 кВ и повеќе не треба да биде помало од 3000 МΩ, а тестот на издржливост на напон на AC треба да биде 80% од вредноста испробана во фабрика, тоа е 76 кВ/мин. Пред да ја извршат тестот на издржливост на напон на 3515 вакуумски прекинувач, изолаторната отпорност на главната колекција во сите три фази задоволувала барањата на регулациите.

После тоа, тестерите извршија тестови на издржливост на напон на AC на главните колекции на трите фази посебно. Беше откриено дека кога напонот во главната колекција на фазата А се зголемуваше до 35 кВ, моментално се зголемуваше и токот и се случуваше пробој.

После што се случила оваа појава, тестерите извршија следните тестови според структурата на овој тип прекинувач:

• Отворен беше вакуумскиот прекинувач, и извршен беше тест на изолаторна отпорност на горната фарфорска цев на прекинувачот. Податоците од тестот задоволуваа барањата на регулациите, потврдувајќи дека дефектниот дел се наоѓаше во долната фарфорска цев.

• Извршен беше тест на изолаторна отпорност на долната фарфорска цев. Податоците од тестот не задоволуваа барањата на регулациите, дополнително потврдувајќи дека дефектниот дел се наоѓаше во долната фарфорска цев.

• Долната фарфорска цев се состоела од телото на долната фарфорска цев, изолаторна повлеска и поддршкана фарфорска ваза. Затоа, тестерите го одвојаа кривото рамо меѓу изолаторната повлеска и поддршкана фарфорска ваза, и извршија тестови на изолаторна отпорност на изолаторната повлеска и поддршкана фарфорска ваза посебно. Изолаторните отпорности на поддршканата фарфорска ваза и изолаторната повлеска задоволуваа барањата на регулациите, утврдувајќи дека дефектниот дел се наоѓаше во телото на долната фарфорска цев.

• Телото на долната фарфорска цев вклучуваше вакуумска изолаторна mast и трансформатори на ток. Намалувањето на изолаторната отпорност можеше да биде предизвикано од влажноста на вакуумската изолаторна mast и пробојот на трансформаторите на ток.

Решавање на дефектот

На крајот на октомври 2010 година, производителот демонтира и испита прекинувачот на фазата А. Кораките и резултатите од тестот беа следниве:

• Горната фарфорска цев и поддршката на вакуумскиот прекинувач беа демонтирани, и директно беше извршен тест на изолаторна отпорност во поддршкана фарфорска ваза. Резултатите од тестот го потврдија дека горенаведената анализа беше точна.

• Вакуумската изолаторна mast и трансформаторите на ток на вакуумскиот прекинувач беа одвојени, и извршени беа тестови на изолаторна отпорност на нив посебно. Изолаторната отпорност на вакуумската изолаторна mast беше околу 50 МΩ, додека изолаторната отпорност на трансформаторите на ток задоволуваше барањата на регулациите. Утврдено беше дека изолаторниот пробој беше предизвикан од вакуумската изолаторна mast.

• После замената на вакуумската изолаторна mast, извршени беа тестови на изолаторна отпорност и издржливост на напон на AC на фазата А на вакуумскиот прекинувач. Податоците од тестот се задоволуваа барањата на регулациите.

Превентивни мерки

Надворешната изолација на вакуумскиот прекинувач тип ZW7 - 40.5 користи вакуумска изолаторна mast, што е течна изолаторна средина. Во текот на функционирањето и инсталацијата на опремата, содржината на влага во течната средина ќе се зголеми. Влагата е во подешен статус во изолаторната mast на електричната опрема. Под влијание на силата на електричното поле, водата ќе се организира постепено во "мост" долж линиите на силата на електричното поле.

Овој "мост" минува низ двата пола и веројатно значително ќе намали напонот на пробој. Ова исто така го објаснува зошто изолаторната отпорност беше многу ниска под 5 кВ напон во текот на телеметријата на изолаторната отпорност, но овој скриен опасност не бил открит под оперативен напон.

Кроз горенаведената анализа, за да се избегне дефектот на изолаторен пробој предизвикан од влажноста на вакуумската изолаторна mast на вакуумскиот прекинувач, се предлажаат следните превентивни мерки:

• Инсталирајте опремата во строго според процесот на инсталација за да се избегне миксањето на импресии и да се спречи медиумот да дојде во контакт со атмосферата.

• Јачете инспекциите и извршувајте тестови на делови на пренос со употреба на UV детектор.

• Извршувајте тестови во строго според регулациите за електрични тестови, вклучувајќи тестови на герметичност, тестови на степен на вакуум, тестови на изолација, итн.