Analiza i rešavanje grešaka u izolaciji kod vanjskih vakuumskih prekidača na 35kV

Opis opreme

Tip ZW7 - 40.5 odvajaljka visokog napon na otvorenom prostoru je električna oprema visokog napona namenjena za upotrebu na otvorenom, trofaznu, AC 50 Hz, koja koristi vakuum kao sredstvo za gasenje luka. Glavno se koristi za prekid ravnog i greškastog toka u sistemu prijenosa i raspodele struje visokog napona od 40.5 kV [1] i posebno je pogodna za mesta gde su potrebne česte operacije.

Ukupna struktura ovog proizvoda je tipa stub sa porcelanom bušnjakom, kako je prikazano na Slici 1. Gornji porcelanski bušnjak je bušnjak vakuumskog prekidnika, u koji je instaliran vakuumski prekidnik, a donji porcelanski bušnjak je podnosni bušnjak. Obje porcelanske bušnjake, vakuumskog prekidnika i podnosnog, su ispunjene vakuumskim izolacionim mastom sa odličnim izolacionim svojstvima. Trofazne porcelanske bušnjake su instalirane zajedno na jednoj okviru.

Trofazni transformatori struje su instalirani unutar ovog okvira i svaki od njih je povezan sa glavnim tokom prekidnika unutar trofaznih podnosnih porcelanskih bušnjaka. Okvir je opremljen zatvarajućim pločama na sve četiri strane i dnu kako bi se prilagodio spoljašnjem okruženju.

Pokretni deo vakuumskog prekidnika je povezan sa izlaznim vratom mehanizma pomoću štapca i izolacionog povlačnog štapa. Operacije otvaranja i zatvaranja prekidnika, kao i vezanje za kontrolu i zaštitu, su izvedene preko komponenti i terminala unutar kutije mehanizma. Trofazna veza operacija ostvarena је преко оперативне структуре и преносног уређаја.

Slika 1 Strukturni dijagram vakuumskog prekidnika

Analiza uzroka kvara

18. marta 2010. godine, tokom redovnog održavanja opreme u nekoj transformatornoj stanici, testeri su otkrili da je došlo do propusta izolacije u fazi A odvajaljke visokog napon tipa 3515 (model: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) tijekom testa izdržljivosti na izolaciju.

Testeri su izvršili relevantnu analizu i teste vezane za propust izolacije u fazi A odvajaljke 3515. Konkretni podaci prikazani su u Tabeli 1 ispod:

Prema redovnim testnim propisima Nacionalne mreže, otpornost na izolaciju vakuumskih odvajaljki na 35 kV i više ne smije biti niže od 3000 MΩ, a testna naponska vrijednost na izdržljivost treba biti 80% fabrične testne vrijednosti, tj. 76 kV/min. Prije nego što su testeri izvršili test izdržljivosti na izolaciju odvajaljke 3515, otpornost na izolaciju glavnog kruga u svim tri fazi odgovarala je zahtevima propisa.

Nakon toga, testeri su izvršili teste izdržljivosti na izolaciju glavnih krugova pojedinačno za sve tri faze. Otkrili su da, kada se napona u fazi A povećao na 35 kV, struja se istočno povećala i došlo je do propusta.

Nakon što se ova pojave dogodila, testeri su izvršili sljedeće teste na osnovu strukture ovog tipa odvajaljke:

• Otvorili su vakuumsku odvajaljku i izvršili test otpornosti na izolaciju gornjeg porcelanskog bušnjaka odvajaljke. Testni podaci su odgovarali zahtevima propisa, potvrđujući da je defektan deo bio u donjem porcelanskom bušnjaku.

• Izvršili su test otpornosti na izolaciju donjeg porcelanskog bušnjaka. Testni podaci nisu odgovarali zahtevima propisa, dalje potvrđujući da je defektan deo bio u donjem porcelanskom bušnjaku.

• Donji porcelanski bušnjak sastoji se od tela donjeg porcelanskog bušnjaka, izolacionog spojnog štapa i podnosne porcelanske vazne. Stoga su testeri odvojili štapac između izolacionog spojnog štapa i podnosne porcelanske vazne, te izvršili testove otpornosti na izolaciju izolacionog spojnog štapa i podnosne porcelanske vazne pojedinačno. Otpornosti na izolaciju i podnosne porcelanske vazne i izolacionog spojnog štapa su odgovarale zahtevima propisa, utvrđujući da je defektan deo bio u telu donjeg porcelanskog bušnjaka.

• Telo donjeg porcelanskog bušnjaka uključuje vakuumsku izolacionu mast i transformatore struje. Smanjenje otpornosti na izolaciju može biti uzrokovan crpljenjem vakuumskog izolacionog masla i propustom transformatora struje.

Rješenje kvara

Krajem oktobra 2010. godine, proizvođač je demontirao i pregledao odvajaljku faze A. Koraci testiranja i rezultati bili su sljedeći:

• Uklonjeni su gornji porcelanski bušnjak i nosač vakuumskog prekidnika, a izvršen je test otpornosti na izolaciju direktno unutar podnosne porcelanske vazne. Rezultati testa su potvrdili da je gore navedena analiza bila tačna.

• Vakuumsko izolaciono maslo i transformatori struje vakuumskog prekidnika su razdvojeni, a izvršeni su testovi otpornosti na izolaciju pojedinačno. Otpornost na izolaciju vakuumskog izolacionog masla iznosila je oko 50 MΩ, dok je otpornost na izolaciju transformatora struje odgovarala zahtevima propisa. Utvrđeno je da je propust izolacije bio uzrokovana vakuumskim izolacionim maslom.

• Nakon zamene vakuumskog izolacionog masla, izvršeni su testovi otpornosti na izolaciju i izdržljivosti na izolaciju faze A vakuumskog prekidnika. Svi testni podaci su odgovarali zahtevima propisa.

Preventivne mere

Spoljašnja izolacija vakuumskog prekidnika tipa ZW7 - 40.5 koristi vakuumsko izolaciono maslo, što je tečni izolacioni medij. Tokom rada i montaže opreme, sadržaj vlage u tečnom mediju će se povećati. Vлага се налази у висућем стању у изолационом масти електричне опреме. Под делом електричне силе, вода се постепено распореди дуж линија сила у облику "моста".

Ovaj "most" prolazi kroz dve poljubnice i može značajno smanjiti naponsku vrijednost propusta. To takođe objašnjava zašto je otpornost na izolaciju bila vrlo niska pod naponom od 5 kV tijekom telemetrijskog merenja otpornosti na izolaciju, ali taj skriveni nedostatak nije bio otkriven pod radnim naponom.

Na osnovu gore navedene analize, kako bi se spriječio kvar izolacije uslijed crpljenja vakuumskog izolacionog masla vakuumskog prekidnika, predlažu se sljedeće preventivne mere:

• Instalirati opremu strogo prema montažnom procesu kako bi se spriječilo mesanje impuriteta i kontakt sredstva sa atmosferom.

• Jačati inspekcione aktivnosti i izvršavati teste parcijalne rasprostranjenosti pomoću ultraljubičastog testera.

• Izvršavati teste strogo prema elektrotehničkim testnim propisima, uključujući test sigurnosti zatvaranja, test stupnja vakua, test izolacije itd.