Welche Arten und häufigen Fehler gibt es bei Hochspannungsschaltanlagen?

Hochspannungsschaltanlagen sind kritische elektrische Geräte in Stromversorgungssystemen. Eine Verschlechterung der Betriebsbedingungen von Schaltanlagen ist eine der Hauptursachen für Ausfälle in Stromversorgungssystemen. Was sind also die häufigsten Fehler bei Hochspannungsschaltanlagen?

I. Klassifizierung von Hochspannungsschaltanlagen

(1) Außen- und Innenanlagen

Basierend auf der Installationsstelle können Hochspannungsschaltanlagen in Außen- und Innenanlagen unterteilt werden. Innenanlagen werden häufig für Systeme bis 10 kV verwendet. Je nach Primärkreis-Konfiguration können sie weiter unterteilt werden in Eingangs-/Ausgangs-Schaltanlagen, Verbindungsoel-Schaltanlagen, Bussektionsschaltanlagen usw. In 10-kV-Eingangs-/Ausgangsschaltanlagen werden in der Regel ölgetränkte oder Vakuumschaltgeräte installiert. Diese Schaltgeräte sind normalerweise mit Feder- oder elektromagnetischen Betätigungsvorrichtungen ausgestattet, obwohl einige manuelle oder Permanentmagnetsysteme verwenden. Die Struktur verschiedener Schaltanlagenvarietäten unterscheidet sich erheblich, was die Auswahl und Installation von Sensoren beeinflusst.

(2) Feste und Ziehbar-Ausziehbare Anlagen

Je nach Verwendung können Hochspannungsschaltanlagen in feste und ziehbar-ausziehbare Typen unterteilt werden. Historisch bevorzugten Kraftwerke ziehbar-ausziehbare Anlagen für den Stationsdienst, während feste Anlagen in Versorgungsnetzen häufiger anzutreffen waren. Mit technologischen Fortschritten und der Entwicklung neuer Produkte entwickeln sich traditionelle Praktiken. So hat sich zum Beispiel die metallverkleidete ziehbar-ausziehbare Anlage aus herkömmlichen festen Anlagen entwickelt. Dieser Typ zeichnet sich durch ein vollständig geschlossenes Design mit funktional getrennten Abteilungen aus. Er bietet verbesserte Betriebssicherheit, verbesserte Verriegelung gegen Fehlbedienung, einfachere Wartung und signifikant erhöhte Betriebssicherheit.

(3) Entwicklung von Hochspannungsschaltanlagen

In den letzten Jahren hat die Entwicklung und weite Verbreitung kompakter Vakuumschaltgeräte dazu geführt, dass mittelmontierte Schaltanlagen (auch bekannt als Schaltanlagen mit in der mittleren Kammer montierten Schaltgeräten) als neue Art von metallverkleideten, gepanzerten, ziehbar-ausziehbaren Anlagen rasch vorangekommen sind. Mittelmontierte Schaltanlagen bieten viele Vorteile, wobei die wichtigste das Miniaturisieren der ziehbar-ausziehbaren Einheit und die Mechanisierung des Herstellungsprozesses ist, was zu höherer Präzision bei der Herstellung von Rollwagen und Führungsschienen führt.

Einige Hersteller liefern sogar den Rollwagen (einschließlich des Hauptschaltgeräts) und den Schaltanlagenkasten separat, was eine einfache Montage und Inbetriebnahme vor Ort ermöglicht und eine glatte Ein- und Ausfahrt garantiert. Aufgrund der ausgezeichneten Austauschbarkeit wird die Leistung nur minimal durch ungleichmäßige Bodenverhältnisse am Standort beeinträchtigt. Diese Art von metallverkleideten ziehbar-ausziehbaren Anlagen bietet sichere, zuverlässige Betriebsführung und bequeme Wartung, was zu ihrer zunehmenden Verwendung in Versorgungsnetzen führt.

II. Analyse häufiger Fehler in Hochspannungsschaltanlagen

Die Fehleranalyse zeigt, dass die meisten Schaltanlagenfehler von Isolations-, Leitungs- und mechanischen Problemen herrühren.

(1) Funktionsunfähigkeit oder Fehlfunktion

Dies ist der häufigste Fehler in Hochspannungsschaltanlagen, dessen Ursachen in zwei Kategorien fallen. Die erste ist mechanischer Versagen in der Betätigungsvorrichtung und im Antriebssystem, wie z.B. Verklemmungen, Deformation, Verschiebung oder Beschädigung von Komponenten, lose oder steckengebliebene Tripp- oder Schließsolenoiden, abgebrochene oder lockere Stifte und Riegelversagen. Die zweite Kategorie entsteht aus elektrischen Steuer- und Hilfskreisen, einschließlich schlechter Kontakte in sekundären Leitungen, loser Anschlüsse, falscher Verkabelung, verbrannter Schließ- oder Trippspulen (aufgrund von Verklemmungen oder defekten Umschaltknöpfen), unflexibler Hilfsschalterfunktion und Versagen der Steuerspannungsquelle, Schließkontaktoren und Endschaltern.

(2) Schalt- und Schließfehler

Diese Fehler stammen vom Schaltgerät selbst. Bei ölgetränkten Schaltgeräten sind häufige Probleme Ölspritzer bei Kurzschlüssen, Schaden an der Bogenkammer, unzureichende Unterbrechungskapazität und Explosionen beim Schließen. Bei Vakuumschaltgeräten sind typische Probleme Lecks in der Vakuumschaltkammer oder den Faltenbalgen, reduzierte Vakuumstufe, Wiedersprühen bei der Schaltung von Kondensatoren und Brüche in Keramikgehäusen.

(3) Isolationsfehler

Die Isolierleistung umfasst das Gleichgewicht verschiedener Spannungen (einschließlich Normalbetriebsspannung und transitorische Überspannungen), Schutzmaßnahmen (z.B. Überspannungsbegrenzer) und Isolierstärke, um ein sicheres und wirtschaftliches Design zu erreichen. Isolationsfehler manifestieren sich hauptsächlich als: externe Isolationsdurchschläge zur Erde, interne Isolationsdurchschläge zur Erde, Phasen-zu-Phasen-Durchschläge, Blitzüberströmungsdurchschläge, Durchschläge, Verschmutzungsdurchschläge, Durchschläge, Punktur oder Explosion von Porzellan- oder Kondensatordurchführern, Isolatorpostendurchschläge und Durchschläge, Punktur oder Explosion von Stromwandlern (CTs) sowie Brüche von Porzellanisolatoren.

(4) Stromführende Fehler

Für Schaltanlagen mit einer Nennspannung von 7,2–12 kV ist der Hauptgrund für stromführende Fehler ein schlechter Kontakt an den Trennstiften, was zu Überhitzung und Schmelzen der Kontakte führt.

(5) Externe Kräfte und andere Fehler

Diese umfassen Einwirkungen von Fremdkörpern, Naturkatastrophen, Kurzschlüsse durch kleine Tiere und andere unvorhersehbare externe oder zufällige Fehler.