Analys och hantering av isoleringsbrytningsfel i 35kV utomhusvakuumbrytare

Utrustningsbeskrivning

ZW7 - 40.5-typen utomhus högspänningsvakuumsspärrare är en utomhusmonterad, trefasig, AC 50 Hz högspänningsutrustning som använder vakuum som bågningsmedium. Den används huvudsakligen för att koppla och avkoppla den angivna strömmen och felströmmen i det 40.5 kV högspänningskraftöverföringssystemet [1] och är särskilt lämplig för platser där ofta operationer krävs.

Den totala strukturen för detta produkt är av typen porcellinskärlsstolpe, som visas i figur 1. Det övre porcellinskärlsstolpet är det porcellinskärlsstolpet för vakuumbrytaren, där vakuumbrytaren är installerad, och det nedre porcellinskärlsstolpet är det stödjande porcellinskärlsstolpet. Både vakuumbrytarens porcellinskärlsstolpe och stödjande porcellinskärlsstolpe är fyllda med vakuuminisoljande smörja med utmärkta isolande egenskaper. De trefasiga porcellinskärlsstolparna är monterade på en enda ram tillsammans.

De trefasiga strömförstärkarna är installerade inuti denna ram och är respektive anslutna till huvudkretsen för spärraren inuti de trefasiga stödjande porcellinskärlsstolparna. Ramen är utrustad med tätningsplattor på alla fyra sidor och nederst för att anpassa sig till utomhusmiljön.

Den rörliga änden av vakuumbrytaren är ansluten till drivmekanismens utgångssvängel genom ett krankarm och en isolerande dragstång. Öppnings- och stängningsoperationerna för spärraren, samt kontroll- och skyddsförbindelser, ledas ut genom komponenterna och terminalerna inuti mekanismboxen. Trefasig länkad operation uppnås genom driftstrukturen och överföringsstrukturen.

Figur 1 Strukturdiagram för vakuumbrytare

Analys av orsakerna till felet

Den 18 mars 2010, under rutinunderhåll av utrustningen i en viss transformatorstation, upptäckte testpersonalen att ett isoleringsbrott inträffat i fas A av 3515 vakuumbrytaren (modell: ZW7 - 40.5/T1250 - 25) under AC-nedslagsvolttestet.

Testpersonalen utförde relevanta analyser och tester angående isoleringsbrottet i fas A av 3515-brytaren. Specifika data visas i tabell 1 nedan:

Enligt Statens nätbolags rutintestregler bör isolationsmotståndet för vakuumbrytare vid 35 kV och ovan inte vara lägre än 3000 MΩ, och AC-nedslagsvolttestet ska vara 80 % av fabrikstestvärdet, det vill säga 76 kV/min. Innan testpersonalen utförde nedslagsvolttestet på 3515 vakuumbrytaren, uppfyllde isolationsmotståndet för huvudkretsen i alla tre faser kraven enligt reglerna.

Därefter utförde testpersonalen AC-nedslagsvolttester på huvudkretsarna i de tre faserna var för sig. Det visade sig att när spänningen i fas A:s huvudkrets steg till 35 kV, ökade strömmen plötsligt och ett brott inträffade.

Efter att detta fenomen inträffade, utförde testpersonalen följande tester baserat på strukturen för denna typ av brytare:

• Vakuumbrytaren öppnades och ett isolationsmotståndstest utfördes på brytarens övre porcellinskärlsstolpe. Testdata uppfyllde kraven enligt reglerna, vilket bekräftade att defekten låg i den nedre porcellinskärlsstolpen.

• Ett isolationsmotståndstest utfördes på den nedre porcellinskärlsstolpen. Testdata uppfyllde inte kraven enligt reglerna, vilket ytterligare bekräftade att defekten låg i den nedre porcellinskärlsstolpen.

• Den nedre porcellinskärlsstolpen bestod av den nedre porcellinskärlsstolpkroppen, den isolerande bindtråden och den stödjande porcellinskrukan. Därför kopplade testpersonalen bort krankarmen mellan den isolerande bindtråden och den stödjande porcellinskrukan, och utförde isolationsmotståndstester på den isolerande bindtråden och den stödjande porcellinskrukan var för sig. Isolationsmotståndet för både den stödjande porcellinskrukan och den isolerande bindtråden uppfyllde kraven enligt reglerna, vilket fastställde att defekten låg i den nedre porcellinskärlsstolpkroppen.

• Den nedre porcellinskärlsstolpkroppen inkluderade vakuuminisoljande smörja och strömförstärkare. Minskningen av isolationsmotståndet kan ha orsakats av fuktighet i vakuuminisoljande smörjan och strömförstärkarnas nedslag.

Feltilldelning

I slutet av oktober 2010 demonterade och inspekterade tillverkaren fas A-brytaren. Teststegen och resultaten var följande:

• Övre porcellinskärlsstolpen och stödet för vakuumbrytaren togs bort, och ett isolationsmotståndstest utfördes direkt inuti den stödjande porcellinskrukan. Testresultaten verifierade att den ovan nämnda analysen var korrekt.

• Vakuuminisoljande smörjan och strömförstärkarna för vakuumbrytaren separerades, och isolationsmotståndstester utfördes på dem var för sig. Isolationsmotståndet för vakuuminisoljande smörjan var omkring 50 MΩ, medan isolationsmotståndet för strömförstärkarna uppfyllde kraven enligt reglerna. Det fastställdes att isoleringsbrottet orsakades av vakuuminisoljande smörjan.

• Efter att vakuuminisoljande smörjan ersatts, utfördes isolationsmotstånd- och AC-nedslagsvolttester på fas A av vakuumbrytaren. Testdata uppfyllde alla krav enligt reglerna.

Preventiva åtgärder

Den yttre isolationen för ZW7 - 40.5-typen vakuumbrytare använder vakuuminisoljande smörja, vilket är ett flytande isoleringsmedium. Under drift och installation av utrustningen kommer fuktighetshalten i det flytande mediet att öka. Fuktigheten finns i ett suspenderat tillstånd i utrustningens isoleringsmässiga smörja. Under verkan av elektriska fält krafter kommer vattnet gradvis att ordna sig i en "bro" längs med elektriska linjer av kraft.

Denna "bro" löper genom de två polerna och kan betydligt minska nedslagsvolten. Detta förklarar också varför isolationsmotståndet var ganska lågt vid en 5 kV spänning under telemetri av isolationsmotstånd, men denna dolda fara exponerades inte under driftsspänningen.

Genom den ovan nämnda analysen, för att undvika felet av isoleringsbrott orsakat av fuktighet i vakuuminisoljande smörja för vakuumbrytaren, föreslås följande preventiva åtgärder:

• Installera utrustningen strikt enligt monteringsprocessen för att undvika blandning av orenheter och förhindra att mediet kommer i kontakt med atmosfären.

• Förstärk inspektionsinsatser och utför partiella utsläppstester med hjälp av en ultravioletttester.

• Utför tester strikt enligt elektriska testregler, inklusive täthetstester, vakuumgradstester, isoleringstester, etc.