Analiza in obravnava napak zaradi razbitja izolacije v 35kV zunanjih vakuumskih preklopnikih

Opis opreme

Tip ZW7 - 40.5 odprtokonskega visokonapetostnega vakuumskega preklopnika je odprtokonska, trofazna, AC 50 Hz visokonapetostna električna oprema, ki uporablja vakuum kot sredstvo za ugasanje loka. Predvsem se uporablja za preklop imenskega in napaktnega toka v 40.5 kV visokonapetostnem sistem prenosa in distribucije električne energije [1] in je posebno primerna za kraje, kjer so pogosti operacije potrebne.

Celotna struktura tega izdelka je tipa porcelanski čevni stolpec, kot je prikazano na Sliki 1. Zgornji porcelanski čev je čev vakuumskega prekinitelja, v katerem je nameščen vakuumski prekinitelj, spodnji porcelanski čev pa je podporni porcelanski čev. Oba, čev vakuumskega prekinitelja in podporni porcelanski čev, so napolnjeni z vakuumsko izolacijsko mastjo z odličnimi izolacijskimi lastnostmi. Trofazni porcelanski čevi so nameščeni na enem okvirju skupaj.

Trofazni tokomerniki so nameščeni znotraj tega okvirja in so povezani z glavnim obvodom preklopnika znotraj trofaznih podpornih porcelanskih čevov. Okvir je opremljen z zapirnimi ploščami na vseh štirih straneh in na dnu, da se prilagodi odprtemu okolju.

Premični konec vakuumskega prekinitelja je povezan s podajnim valjem mehanizma z uporabo kraka in izoliranega vlečnega štapa. Odpiranje in zapiranje preklopnika ter vezave za nadzor in zaščito so izvedene s komponentami in terminali znotraj škatle mehanizma. Trofazno združeno delovanje je doseženo preko operacijskega in prenosnega sistema.

Slika 1 Strukturni diagram vakuumskega preklopnika

Analiza vzrokov za odpad

18. marca 2010 je med rednimi stanjevalnimi delavniki na opremi v določenem transformatornem postaju testne osebe zaznale, da se je v fazni A 3515 vakuumskega preklopnika (model: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) zgodila izolacijska propadla med preskusom trdnosti na izmenično napetost.

Testne osebe so izvedle ustrezen analizo in teste glede izolacijske propadle v fazi A 3515 preklopnika. Specifični podatki so prikazani v Tabeli 1 spodaj:

Glede na redne preskusne predpise državne mreže ne sme biti upornost izolacije vakuumskih preklopnikov na 35 kV in višje manjša od 3000 MΩ, preskusna napetost na izmenično napetost pa mora biti 80 % vrednosti izdelovskega preskusa, torej 76 kV/min. Preden so testne osebe izvedle preskus trdnosti na izmenično napetost 3515 vakuumskega preklopnika, je upornost izolacije glavnega obvoda v vseh treh fazah ustrezala zahtevam predpisov.

Nato so testne osebe izvedle preskuse trdnosti na izmenično napetost glavnih obvodov treh faz ločeno. Ugotovile so, da se je, ko se je napetost glavnega obvoda faze A povečala do 35 kV, tok nenadoma povečal in zgodila se je propadla.

Po tem dogodku so testne osebe izvedle naslednje teste glede na strukturo tega tipa preklopnika:

• Odprijo vakuumski preklopnik in izvedejo preskus upornosti izolacije zgornjega porcelanskega čeva preklopnika. Preskusni podatki so ustrezali zahtevam predpisov, kar je potrdilo, da je defekt bil v spodnjem porcelanskem čevu.

• Izvedejo preskus upornosti izolacije spodnjega porcelanskega čeva. Preskusni podatki niso ustrezali zahtevam predpisov, kar je dodatno potrdilo, da je defekt bil v spodnjem porcelanskem čevu.

• Spodnji porcelanski čev je sestavljen iz telesa spodnjega porcelanskega čeva, izoliranega vezalca in podpornega porcelanskega vaza. Zato so testne osebe odvezele krak med izoliranim vezalcem in podpornim porcelanskim vazom ter izvedle preskuse upornosti izolacije izoliranega vezalca in podpornega porcelanskega vaza ločeno. Upornosti izolacije obeh, podpornega porcelanskega vaza in izoliranega vezalca, so ustrezale zahtevam predpisov, kar je določilo, da je defekt bil v telesu spodnjega porcelanskega čeva.

• Teleso spodnjega porcelanskega čeva vključuje vakuumsko izolacijsko mastjo in tokomerne. Padec upornosti izolacije bi lahko povzročili vlaga v vakuumski izolacijski mastji in propadla tokomernikov.

Razreševanje odpada

Koncem oktobra 2010 je proizvajalec razmontiral in pregledal preklopnik faze A. Koraki preskusa in rezultati so bili naslednji:

• Odstranili so zgornji porcelanski čev in podporo vakuumskega preklopnika in neposredno izvedli preskus upornosti izolacije znotraj podpornega porcelanskega vaza. Rezultati preskusa so potrdili, da je bila zgornja analiza točna.

• Razdvojili so vakuumsko izolacijsko mastjo in tokomernike vakuumskega preklopnika in izvedli preskuse upornosti izolacije ločeno. Upornost izolacije vakuumsko izolacijske mastji je bila približno 50 MΩ, medtem ko je upornost izolacije tokomernikov ustrezala zahtevam predpisov. Določili so, da je bila izolacijska propadla povzročena vakuumsko izolacijsko mastjo.

• Po zamenjavi vakuumsko izolacijske mastji so izvedli preskuse upornosti izolacije in trdnosti na izmenično napetost faze A vakuumskega preklopnika. Vsi preskusni podatki so ustrezali zahtevam predpisov.

Preventivne mere

Zunanja izolacija vakuumskega preklopnika tipa ZW7 - 40.5 uporablja vakuumsko izolacijsko mastjo, ki je tekočo izolacijsko sredstvo. Med delovanjem in namestitvijo opreme se bo vlažnost tekočega sredstva povečala. Vlaga se nahaja v suspendiranem stanju v izolacijski mastji električne opreme. Pod dejstvom električnega polja se bo voda postopoma urejala v "most" po silnicah električne sile.

Ta "most" gre skozi obe polji in lahko zelo zniža propadno napetost. To tudi razloži, zakaj je bila upornost izolacije zelo nizka pri 5 kV napetosti med daljinskim merjenjem upornosti izolacije, toda ta skrita nevarnost ni bila odkrita pri delovni napetosti.

Na osnovi zgornje analize, da bi se izogibali odpadom izolacijskih propadel zaradi vlage v vakuumski izolacijski mastji vakuumskega preklopnika, se predlagajo naslednje preventivne mere:

• Namestite opremo strogo v skladu s sestavljalnimi postopki, da se izognete mešanju prljavine in preprečite stiku sredstva z zrakom.

• Okrepiti inspekcije in izvajati lokalne razporeditvene teste z ultravijoličnim testirnikom.

• Izvajati teste strogo v skladu s predpisi za električne teste, vključno s testi tesnosti, stopnje vakuma, izolacije itd.