Analyse og håndtering av isoleringsbruddfeil i 35kV utendørs vakuumbrytere

Utgårdsbeskrivelse

ZW7 - 40.5 type utendørs høyspennings vakuumbryter er en utendørs installert, trefas, AC 50 Hz høyspennings elektrisk utstyr som bruker vakuum som bueutslukningsmedium. Den brukes hovedsakelig for å skifte den nominelle strømmen og feilstrømmen i det 40.5 kV høyspennings overførings- og distribusjonssystemet [1], og er spesielt egnet for steder der ofte operasjoner kreves.

Den totale strukturen av dette produktet er av porseleinstokktype, som vist i figur 1. Den øvre porseleinstokken er porseleinstokken til vakuumavbryteren, der vakuumavbryteren er installert, og den nedre porseleinstokken er støtteporseleinstokken. Både porseleinstokken til vakuumavbryteren og støtteporseleinstokken er fylt med vakuumisoleringsgrease med fremragende isolerende egenskaper. De trefas porseleinstokkene er installert på et enkelt rammeverk sammen.

De trefas strømtransformatorer er installert innenfor dette rammeverket og er henholdsvis koblet til hovedkretsen til bryteren inne i de trefas støtteporseleinstokkene. Rammeverket er utstyrt med tette plater på alle fire sider og nedenfra for å tilpasse seg utendørs miljøet.

Den bevegelige enden av vakuumavbryteren er koblet til utgangsskaftet av driftsmekanismen gjennom en krumarm og en isolerende trekkerstang. Åpning og lukking av bryteren, samt kontroll- og beskyttelseskobling, føres ut av komponentene og terminalene inne i mekanismeboksen. Trefas forbundet operasjon oppnås gjennom driftsstrukturen og overføringsstrukturen.

Figur 1 Strukturdiagram av vakuumbryter

Analyse av feilårsaker

Den 18. mars 2010, under rutinemessig tilstandsbasert vedlikehold av utstyret i en viss transformasjon, fant testpersonell at det oppsto en isoleringsnedbrytning i fase A av 3515 vakuumbryter (modell: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) under AC nedsprekkprøven.

Testpersonell utførte relevant analyse og tester angående isoleringsnedbrytningen i fase A av 3515 bryteren. De spesifikke dataene er vist i tabell 1 som følger:

Ifølge Statens nettverksregelverk for rutineprøver, bør isoleringsmotstanden til vakuumbrytere på 35 kV og over ikke være lavere enn 3000 MΩ, og AC nedsprekkprøvetensjonen bør være 80% av fabrikkprøvet verdi, altså 76 kV/min. Før testpersonell utførte nedsprekkprøven på 3515 vakuumbryter, oppfylte isoleringsmotstanden i hovedkretsen i alle tre fasene kravene i reglene.

Deretter utførte testpersonell AC nedsprekkprøver på hovedkrengene i de tre fasene hver for seg. Det ble funnet at når spenningen i fase As hovedkrets økte til 35 kV, økte strømmen øyeblikkelig og det oppsto en nedbrytning.

Etter at dette fenomenet oppsto, utførte testpersonell følgende tester basert på strukturen til denne typen bryter:

• Vakuumbryteren ble åpnet, og en isoleringsmotstandsprøve ble utført på den øvre porseleinstokken til bryteren. Prøvedataene oppfylte kravene i reglene, som bekreftet at defekt delen var i den nedre porseleinstokken.

• En isoleringsmotstandsprøve ble utført på den nedre porseleinstokken. Prøvedataene oppfylte ikke kravene i reglene, som ytterligere bekreftet at defekt delen var i den nedre porseleinstokken.

• Den nedre porseleinstokken bestod av den nedre porseleinstokken, den isolerende bindingstangen og støtteporseleinvasen. Derfor frakoblede testpersonell krumarmen mellom den isolerende bindingstangen og støtteporseleinvasen, og utførte isoleringsmotstandsprøver på den isolerende bindingstangen og støtteporseleinvasen hver for seg. Isoleringsmotstandene for både støtteporseleinvasen og den isolerende bindingstangen oppfylte kravene i reglene, som avgjorde at defekt delen var i den nedre porseleinstokken.

• Den nedre porseleinstokken inkluderte vakuumisoleringsgrease og strømtransformatorer. Reduksjonen i isoleringsmotstand kunne ha vært forårsaket av fuktighet i vakuumisoleringsgrease og nedbrytning av strømtransformatorer.

Feilhåndtering

Slutt oktober 2010, demonterte og inspiserte produsenten fase A bryteren. Teststegene og resultaterne var som følger:

• Den øvre porseleinstokken og støtten til vakuumbryteren ble fjernet, og en isoleringsmotstandsprøve ble direkte utført inne i støtteporseleinvasen. Prøveresultatene bekreftet at den nevnte analysen var nøyaktig.

• Vakuumisoleringsgrease og strømtransformatorer til vakuumbryteren ble adskilt, og isoleringsmotstandsprøver ble utført på dem hver for seg. Isoleringsmotstanden til vakuumisoleringsgrease var omtrent 50 MΩ, mens isoleringsmotstanden til strømtransformatorer oppfylte kravene i reglene. Det ble fastslått at isoleringsnedbrytningen ble forårsaket av vakuumisoleringsgrease.

• Etter at vakuumisoleringsgrease ble byttet, ble isoleringsmotstands- og AC nedsprekkprøver utført på fase A av vakuumbryteren. Prøvedataene oppfylte alle kravene i reglene.

Forebyggende tiltak

Ytre isolering av ZW7 - 40.5 type vakuumbryter bruker vakuumisoleringsgrease, som er et flytende isoleringsmedium. Under drift og installasjon av utstyret, vil fuktinnholdet i flytende medium øke. Fuktigheten er i en suspendert tilstand i isoleringsgrease av elektrisk utstyr. Under virkningen av elektriske feltkrefter, vil vann gradvis organisere seg til en "bro" langs elektriske linjer.

Denne "broen" går gjennom de to polene og kan betydelig redusere nedbrytningspotensialet. Dette forklarer også hvorfor isoleringsmotstanden var ganske lav under 5 kV spenning under telemetri av isoleringsmotstand, men denne skjulte fare ble ikke avslørt under driftsspenning.

Gjennom den nevnte analysen, for å unngå feil av isoleringsnedbrytning forårsaket av fuktighet i vakuumisoleringsgrease til vakuumbryteren, foreslås følgende forebyggende tiltak:

• Installer utstyret i streng overensstemmelse med monteringsprosedyren for å unngå blandingen av urenheter og hindre at mediumet kommer i kontakt med atmosfæren.

• Forsterk inspeksjonsinnsatsen og utfør partielle utslippstester ved hjelp av en ultralysetester.

• Utfør tester i streng overensstemmelse med elektriske prøveregler, inkludert tettprøver, vakuumgradsprøver, isoleringsprøver, etc.