Anàlisi de les Faltes Comunes dels Interruptors de Corrent d'Alta Tensió SF6 en el Manteniment de Subestacions

1 Estructura bàsica i principi de funcionament dels interruptors de corrent d'alta tensió SF₆

Els interruptors de corrent d'alta tensió SF₆, com a equipament clau indispensable en el sistema elèctric, la seva estructura i principi de funcionament són els fonaments que asseguren l'operació segura i estable de la xarxa elèctrica. Estan compostos per diversos components de precisió, inclosos però no limitats a aïllants, parts conductores, cambres d'extinció d'arc, mecanismes d'operació i circuits de control. Els aïllants solen adoptar materials d'alta resistència per suportar l'estressat del camp elèctric en entorns d'alta tensió; les parts conductores es fan de metalls amb alta conductivitat elèctrica per assegurar el fluxe suau de la corrent.

La cambra d'extinció d'arc és el nucli de l'interruptor. Utilitza les substàncies altament reactives generades per la descomposició del gas SF₆ sota l'acció de l'arc per refredar ràpidament l'arc i accelerar la recuperació de la força aïllant, així assolint la interrupció ràpida i segura del circuit. El gas SF₆, com a gas hexafluorur de sò, les seves excel·lents propietats aïllants i d'extinció d'arc són les raons principals per la seva àmplia aplicació en interruptors de corrent d'alta tensió. En el moment en què la corrent passa per zero, el gas SF₆ pot extingir eficientment l'arc i prevenir que l'arc es reinici, assegurant que l'interruptor pugui completar de manera fiable la tasca d'interrupció. A més, el gas SF₆ té una excelente capacitat de tancament, que pot aïllar eficacientment la intrusió d'humitat i impuretes externes. Això és d'una gran importància per mantenir la neteja i sequedat de l'entorn intern de l'interruptor, assegurant així que l'equipament pugui operar de manera estable durant un llarg període.

En termes de disseny, els interruptors de corrent d'alta tensió SF₆ també estan dotats de mecanismes d'operació avançats i circuits de control. Aquests components treballen en coordinació per assegurar que l'interruptor pugui respondre a diverses exigències d'operació complexes de la xarxa elèctrica. El mecanisme d'operació és responsable d'executar les accions d'obertura i tancament de l'interruptor, mentre que el circuit de control és responsable de monitoritzar i ajustar l'estat de treball de l'interruptor per assegurar la precisió i fiabilitat de les seves accions.

2 Avaries comunes dels interruptors de corrent d'alta tensió SF₆ en la mantenedora de subestacions
2.1 Fuga de gas SF₆

La fuga de gas SF₆ és una de les avaries més comunes en els interruptors de corrent SF₆. Aquesta fuga portarà a una disminució del rendiment aïllant intern de l'interruptor, afectant així la seva operació normal. Les raons de la fuga poden incloure l'envelheciment i danys als joints, o un mal tancament durant la instal·lació. La fuga de gas no només reduirà el rendiment de l'interruptor sinó que també pot causar daños a l'ambient, ja que el SF₆ és un gas d'efecte hivernacle que té un impacte significatiu en el canvi climàtic global.

2.2 Fallada del mecanisme d'operació

El mecanisme d'operació és una part clau de l'interruptor responsable de les operacions d'obertura i tancament. Si el mecanisme d'operació falla, pot causar que l'interruptor funcioni incorrectament. Aquestes falles poden incloure una energia de magatzemament insuficient de la molla, fugas d'oli hidràulic, fugas d'aire comprimit en el sistema neumàtic, entre altres problemes. La fallada del mecanisme d'operació no només afecta el rendiment de l'interruptor sinó que també pot comprometre l'operació segura i estable de tot el sistema elèctric.

2.3 Desgast del contacte

Quan l'interruptor es fa servir freqüentment o funciona durant un llarg període, els contactes (parts conductores) poden desgastar-se, el que afectarà la conductivitat elèctrica i la capacitat d'obertura i tancament de l'interruptor. Quan el desgast és greu, pot conduir a problemes com el calentament i la cremat dels contactes, i fins i tot pot causar la fallada de l'interruptor, afectant l'abast stable de l'energia elèctrica del sistema elèctric.

2.4 Fallada del commutador auxiliar i del circuit de protecció

El commutador auxiliar s'utilitza per monitoritzar l'estat de l'interruptor, i el circuit de protecció s'utilitza per protegir l'interruptor dels danys causats per les avaries. Si aquests components fallaven, podria causar que l'interruptor no respongués correctament a les necessitats de protecció del sistema, afectant així la seguretat de tot el sistema elèctric.

2.5 Problema de sobretensió

La sobretensió pot produir-se quan l'interruptor realitza operacions d'obertura, i aquesta situació pot causar danys a l'equipament elèctric proper. Per mitigar aquest impacte, sovint s'installen dispositius de protecció contra sobretensions com parafulmes. Les mesures de protecció contra sobretensions són crucials per assegurar l'operació estable del sistema elèctric i la seguretat de l'equipament.

2.6 Envelheciment o danys dels components mecànics

Sota operació a llarg termini o en entorns adversos, els components mecànics de l'interruptor poden envelehir-se, deformar-se, etc., el que afectarà el seu rendiment mecànic. Els danys dels components mecànics poden fer que l'interruptor no pugui operar normalment, i fins i tot poden conduir a accidents de seguretat.

3 Mesures de manteniment i reparació per a les avaries comunes dels interruptors de corrent d'alta tensió SF₆ en la mantenedora de subestacions
3.1 Manteniment i reparació per a la fuga de gas SF₆

Per assegurar l'operació segura de l'equipament de gas SF₆, es recomana utilitzar detectors d'ultrasons de fuga o detectors de fuga de halogens. Ambdós són eines efectives per detectar la fuga de gas SF₆. Inspeccions regulars poden detectar prontament punts potencials de fuga, i es poden prendre mesures corresponents per prevenir que la fuga de gas causi danys a l'ambient i a l'equipament.

En el manteniment diari, s'ha de vigilar de prop l'estat dels joints. Un cop s'hagin detectat signes d'envelheciment o danys dels joints, s'han de substituir immediatament. Durant la substitució dels joints, s'han de seguir estrictament els requisits del procés de tancament proporcionats pel fabricant per assegurar que els nous joints es puguin instalar correctament i exercir el seu efecte de tancament adequat, garantint així el rendiment de tancament i la seguretat operativa de l'equipament.

Durant el procés de monitorització, si es detecta una disminució de la pressió del gas SF₆, que pot ser un senyal de fuga de gas, s'han de prendre mesures immediatament per replenir el gas per assegurar que l'equipament pugui mantenir un rang de pressió de treball normal. En la recarga del gas, s'ha d'utilitzar gas SF₆ d'alta purezza que compleixi els estàndards per evitar que la insuficiència de la purezza del gas afecti el rendiment aïllant de l'equipament. Alhora, durant el procés de recàrrega, s'ha de controlar estrictament la introducció d'impuretes per assegurar la purezza del gas, així garantint l'operació estable de l'equipament i prolongant la seva vida útil.

3.2 Manteniment i reparació per a la fallada del mecanisme d'operació

Per assegurar el funcionament normal del mecanisme d'operació, s'ha de verificar regularment la situació d'emmagatzament d'energia de la molla per assegurar que la molla tingui reserves d'energia suficients. Per a l'equipament amb mecanismes d'operació hidràulics, s'ha de comprovar atentament el nivell d'oli hidràulic per veure si és a un nivell adequat, i s'ha d'avaluar la qualitat de l'oli per assegurar que compleixi els requisits estàndard. Un cop s'hagi detectat que el nivell d'oli és insuficient o que la qualitat de l'oli s'ha deteriorat, s'han de prendre mesures immediatament per replenir o substituir l'oli hidràulic per mantenir el funcionament normal del sistema.

Per a l'equipament amb mecanismes d'operació neumàtics, les inspeccions regulars són essencials. Això inclou la monitorització de la pressió d'aire comprimit per assegurar que estigui dins d'un rang segur i efectiu, i la verificació de la integritat dels components de tancament per prevenir fugas d'aire, que poden portar a una disminució del rendiment de l'equipament o a un fallament operatiu. A través d'aquestes mesures preventives, es pot assegurar la estabilitat i la fiabilitat del sistema neumàtic.

Per mantenir l'operació eficient del mecanisme d'operació, la neteja i la lubricació regulars dels components mecànics són d'una gran importància. La neteja pot eliminar la suc accumulada i les impuretes per prevenir que provoquen desgast o obstrucció de l'equipament; una lubricació adequada pot reduir la fricció entre els components i reduir el risc de fallaments operatius.

3.3 Manteniment i reparació per al desgast del contacte

Per assegurar l'operació segura i estable de l'equipament elèctric, s'ha de verificar amb cura el grau de desgast dels contactes en cada manteniment. Durant la inspecció, s'han d'utilitzar eines de mesura precises per mesurar l'espessor dels contactes per assegurar que estigui dins del rang permès especificat. Un cop s'hagi detectat que el grau de desgast dels contactes excedeix el rang permès especificat, per prevenir possibles fallaments i perills, s'han de substituir immediatament els contactes desgastats.

Per als contactes amb només un lleu desgast, la planitud de la superfície es pot restaurar mitjançant mètodes de poliment professionals. No obstant això, durant l'operació de poliment, s'ha de controlar estrictament la profunditat i la força de poliment per evitar la pèrdua excessiva de material dels contactes deguda al poliment excessiu, el que pot afectar el rendiment normal i la vida útil dels contactes. Per tant, el treball de poliment ha de ser dut a terme per tècnics experimentats per assegurar la precisió i la seguretat de l'operació.

Per ampliar eficientment la vida útil dels contactes, és convenient optimitzar la freqüència d'operació de l'interruptor per reduir les operacions freqüents innecessàries. Les operacions freqüents no només acceleren el desgast dels contactes sinó que també poden causar l'envelheciment prematur d'altres components de l'equipament elèctric. Per tant, planificar i ajustar razonablement la freqüència d'operació i evitar les operacions innecessàries són mesures importants per millorar la vida útil dels contactes i assegurar l'operació estable de l'equipament.

3.4 Manteniment i reparació per a la fallada del commutador auxiliar i del circuit de protecció

①Inspecció dels commutadors auxiliars
Per assegurar el funcionament normal i la seguretat de l'equipament, les inspeccions regulars i detallades dels commutadors auxiliars són d'una gran importància. Aquest procés inclou una inspecció exhaustiva de la condició de contacte del commutador per assegurar un bon contacte i no hi hagi alliberaments ni corrosió. Si durant la inspecció s'han detectat problemes com un contacte deficient o desgast, s'han de prendre mesures immediatament per ajustar o substituir el commutador per evitar possibles fallaments de l'equipament o accidents de seguretat.

②Prova dels circuits de protecció
El circuit de protecció és un component clau per assegurar l'operació segura de l'equipament elèctric. Per tant, les proves regulars i completes del circuit de protecció són essencials. Aquesta prova té com objectiu assegurar que el circuit de protecció opera de manera fiable i oportuna, i pot tallar ràpidament l'aprovació d'energia en cas de situacions anòmals per prevenir danys a l'equipament o ferits personals. Si els resultats de la prova mostren que hi ha problemes amb el circuit de protecció, com desviacions de calibratge o danys de components, s'ha de realitzar immediatament una recalibració o substituir els components danysats per assegurar la funció normal del circuit.

3.5 Manteniment i reparació per als problemes de sobretensió

Per assegurar l'operació segura i estable del sistema elèctric, es recomana instal·lar parafulmes a prop de l'interruptor. Això pot prevenir eficientment els danys causats a l'equipament per la sobretensió operativa deguda a descàrregues elèctriques o altres raons, així prolongant la vida útil de l'equipament i assegurant la seva operació normal.

Per millorar encara més l'eficiència i la seguretat de l'operació del sistema elèctric, és convenient optimitzar el mode d'operació de l'interruptor. Especialment, s'ha de tenir en compte que quan la tensió del sistema fluctueix considerablement o la càrrega del sistema canvia bruscament, s'ha d'evitar l'operació de l'interruptor per prevenir fallaments de l'equipament o accidents de seguretat causats per una operació inadequada.

3.6 Manteniment i reparació per a l'envelheciment o danys dels components mecànics

Es han de realitzar inspeccions completes dels components mecànics de l'interruptor, inclosos però no limitats a eixos de transmissió, barres de connectiu, rodaments, etc. Durant la inspecció, s'ha de prestar especial atenció al grau de desgast, creixements, deformacions i altres fenòmens dels components. Un cop s'hagin detectat signes d'envelheciment o danys, s'ha de realitzar immediatament la substitució o reparació per prevenir l'ampliació ulterior de la fallada.

Per a components clau com els eixos de transmissió i les barres de connectiu, s'ha de realitzar regularment un tractament de lubricació per reduir el desgast i prolongar la vida útil. Alhora, per a components vulnerables com els rodaments, s'ha de verificar regularment el seu estat d'operació per assegurar la rotació suau i no hi hagi soroll o calor anòmal. Quan sigui necessari, s'han de substituir rodaments nous per assegurar el funcionament normal dels components mecànics.

Per als components mecànics de l'interruptor, també s'han de realitzar regularment proves de càrrega per simular operacions en condicions de treball reals per provar el seu rendiment i fiabilitat. A través d'aquestes proves, es poden detectar prontament problemes potencials, i es poden prendre mesures de manteniment corresponents per assegurar l'estabilitat i la seguretat de l'interruptor en diverses condicions de treball.

Per a tot el treball de manteniment i reparació, s'han de fer registres detallats, incloent informació com el model del component substituït, el temps de manteniment i el personal operatiu. Aquests registres tenen un gran valor de referència per a futurs treballs de manteniment i anàlisi de fallades, ajudant a millorar l'eficiència del manteniment i la fiabilitat operativa de l'interruptor.

3.7 Altres mesures de manteniment

Per assegurar l'operació estable del sistema elèctric, s'ha de verificar regularment la temperatura d'operació de l'interruptor per prevenir danys a l'equipament causats per un sobrecalentament. Aquest pas és crucial per assegurar el funcionament normal de l'equipament i prolongar la seva vida útil.

Per mantenir l'estat de treball normal de l'interruptor, és essencial la neteja regular de la seva carcassa. Eliminant l'accumulació de pols a la superfície i prevenint la corrosió i altres problemes, es poden evitar eficientment els efectes negatius d'aquests factors sobre el rendiment de l'equipament, assegurant la seguretat i fiabilitat del sistema elèctric.

Amb el continu progrés tecnològic, la transformació tècnica oportuna de l'interruptor és un mitjà eficaç per millorar el seu rendiment i fiabilitat. Analitzant les condicions d'operació i les dades històriques de l'equipament, es poden realitzar actualitzacions tècniques necessàries de manera orientada per assegurar que l'interruptor pugui complir amb els requisits dels sistemes elèctrics moderns.

4 Conclusió

En el treball de manteniment de les subestacions del sistema elèctric, el manteniment i la resolució de problemes dels interruptors de corrent d'alta tensió SF₆ són d'una gran importància. A través d'inspeccions regulars i mesures de manteniment adequades, es poden prevenir eficientment les fallades, assegurant l'operació segura i estable del sistema elèctric. En aquest procés, els tècnics han de seguir estrictament els procediments d'operació, utilitzar equips de detecció avançats i tecnologies, i continuar millorant la qualitat i l'eficiència del manteniment per proporcionar una garantia sólida per a l'operació fiable del sistema elèctric.