Análisis de las fallas comunes de los interruptores de alta tensión SF6 en el mantenimiento de subestaciones

1 Estructura Básica y Principio de Funcionamiento de los Interruptores de Alta Tensión SF₆

Los interruptores de alta tensión SF₆, como equipos clave indispensables en el sistema de energía, su estructura y principio de funcionamiento son la base que asegura la operación segura y estable de la red eléctrica. Está compuesto por múltiples componentes de precisión, incluyendo, pero no limitado a, aisladores, partes conductoras, cámaras de extinción del arco, mecanismos de operación y circuitos de control. Los aisladores generalmente adoptan materiales de alta resistencia para soportar la tensión del campo eléctrico en entornos de alta tensión; las partes conductoras están hechas de metales con alta conductividad eléctrica para garantizar el flujo suave de corriente.

La cámara de extinción del arco es el núcleo del interruptor. Utiliza sustancias altamente reactivas generadas por la descomposición del gas SF₆ bajo la acción del arco para enfriar rápidamente el arco y acelerar la recuperación de la resistencia aislante, logrando así la interrupción rápida y segura del circuito. El gas SF₆, como un gas de hexafluoruro de azufre, sus excelentes propiedades aislantes y de extinción de arcos son las principales razones de su amplia aplicación en interruptores de alta tensión. En el momento en que la corriente pasa por cero, el gas SF₆ puede extinguir eficazmente el arco y prevenir que se reencienda, asegurando que el interruptor pueda completar confiablemente la tarea de interrupción. Además, el gas SF₆ tiene un excelente rendimiento de sellado, lo que puede aislar eficazmente la intrusión de humedad y contaminantes externos. Esto es de gran importancia para mantener la limpieza y sequedad del entorno interno del interruptor, garantizando así que el equipo pueda operar de manera estable durante mucho tiempo.

En términos de diseño, los interruptores de alta tensión SF₆ también están equipados con mecanismos de operación y circuitos de control avanzados. Estos componentes trabajan en coordinación para asegurar que el interruptor pueda responder a diversos requerimientos operativos complejos de la red eléctrica. El mecanismo de operación es responsable de ejecutar las acciones de apertura y cierre del interruptor, mientras que el circuito de control se encarga de monitorear y ajustar el estado de trabajo del interruptor para asegurar la precisión y confiabilidad de sus acciones.

2 Fallos Comunes de los Interruptores de Alta Tensión SF₆ en el Mantenimiento de Subestaciones
2.1 Fuga de Gas SF₆

La fuga de gas SF₆ es uno de los fallos más comunes en los interruptores SF₆. Tal fuga llevará a una disminución del rendimiento aislante dentro del interruptor, afectando así su operación normal. Las razones de la fuga pueden incluir el envejecimiento y daño de los sellos, o un mal sellado durante la instalación. La fuga de gas no solo reduce el rendimiento del interruptor, sino que también puede causar daños al medio ambiente, ya que el SF₆ es un gas de efecto invernadero que tiene un impacto significativo en el calentamiento global.

2.2 Fallo del Mecanismo de Operación

El mecanismo de operación es una parte clave del interruptor responsable de las operaciones de apertura y cierre. Si el mecanismo de operación falla, puede causar que el interruptor funcione mal. Tales fallos pueden incluir almacenamiento insuficiente de energía en el resorte, fuga de aceite hidráulico, fuga de aire comprimido en el sistema neumático y otros problemas. El fallo del mecanismo de operación no solo afecta el rendimiento del interruptor, sino que también puede poner en peligro la operación segura y estable de todo el sistema de energía.

2.3 Desgaste de Contactos

Cuando el interruptor se opera con frecuencia o funciona durante mucho tiempo, los contactos (partes conductoras) pueden desgastarse, lo que afectará la conductividad eléctrica y la capacidad de apertura-cierre del interruptor. Cuando el desgaste es severo, puede llevar a problemas como el calentamiento y quemado de los contactos, e incluso a la falla del interruptor, afectando el suministro de energía estable del sistema de energía.

2.4 Fallo del Interruptor Auxiliar y Circuito de Protección

El interruptor auxiliar se utiliza para monitorear el estado del interruptor, y el circuito de protección se utiliza para proteger el interruptor de daños causados por fallos. Si estos componentes fallan, puede causar que el interruptor no responda correctamente a las necesidades de protección del sistema, afectando así la seguridad de todo el sistema de energía.

2.5 Problema de Sobretensión

La sobretensión puede ocurrir cuando el interruptor realiza operaciones de apertura, y esta situación puede causar daños a los equipos eléctricos circundantes. Para mitigar este impacto, generalmente se instalan dispositivos de protección contra sobretensiones, como pararrayos. Las medidas de protección contra sobretensiones son cruciales para garantizar la operación estable del sistema de energía y la seguridad de los equipos.

2.6 Envejecimiento o Daño de Componentes Mecánicos

Bajo operación a largo plazo o en entornos adversos, los componentes mecánicos del interruptor pueden envejecer, deformarse, etc., lo que afectará su rendimiento mecánico. El daño de los componentes mecánicos puede hacer que el interruptor no opere normalmente, e incluso puede llevar a accidentes de seguridad.

3 Medidas de Mantenimiento y Reparación para los Fallos Comunes de los Interruptores de Alta Tensión SF₆ en el Mantenimiento de Subestaciones
3.1 Mantenimiento y Reparación para la Fuga de Gas SF₆

Para garantizar la operación segura de los equipos de gas SF₆, se recomienda utilizar detectores de fugas ultrasónicos o detectores de fugas de halógenos. Ambos son herramientas efectivas para detectar fugas de gas SF₆. Las inspecciones regulares pueden detectar de manera oportuna puntos de fuga potenciales, y se pueden tomar medidas correspondientes para prevenir que la fuga de gas cause daños al medio ambiente y al equipo.

En el mantenimiento diario, se debe vigilar de cerca el estado de los sellos. Una vez que se detecten signos de envejecimiento o daño de los sellos, deben reemplazarse inmediatamente. Durante el reemplazo de los sellos, se deben seguir estrictamente los requisitos de proceso de sellado proporcionados por el fabricante para asegurar que los nuevos sellos se puedan instalar correctamente y cumplan con su función de sellado, garantizando así el rendimiento de sellado y la seguridad operativa del equipo.

Durante el proceso de monitoreo, si se detecta una disminución en la presión del gas SF₆, lo cual puede ser un signo de fuga de gas, se deben tomar medidas inmediatas para rellenar el gas para asegurar que el equipo pueda mantener un rango de presión de trabajo normal. Al rellenar el gas, se debe utilizar gas SF₆ de alta pureza que cumpla con los estándares para evitar que la pureza insuficiente del gas afecte el rendimiento aislante del equipo. Al mismo tiempo, durante el proceso de llenado de gas, se debe controlar estrictamente la introducción de impurezas para garantizar la pureza del gas, asegurando así la operación estable del equipo y prolongando su vida útil.

3.2 Mantenimiento y Reparación para el Fallo del Mecanismo de Operación

Para garantizar la operación normal del mecanismo de operación, se debe verificar regularmente la situación de almacenamiento de energía en el resorte para asegurar que el resorte tenga suficientes reservas de energía. Para equipos con mecanismos de operación hidráulicos, se debe revisar cuidadosamente el nivel de aceite hidráulico para ver si está en un nivel apropiado, y se debe evaluar la calidad del aceite para asegurar que cumpla con los requisitos de los estándares. Una vez que se detecte que el nivel de aceite es insuficiente o que la calidad del aceite ha empeorado, se deben tomar medidas inmediatas para rellenar o reemplazar el aceite hidráulico para mantener la operación normal del sistema.

Para equipos con mecanismos de operación neumáticos, las inspecciones regulares son esenciales. Esto incluye monitorear la presión del aire comprimido para asegurar que esté dentro de un rango seguro y efectivo, y verificar la integridad de los componentes de sellado para prevenir fugas de aire, lo cual puede llevar a una disminución en el rendimiento del equipo o a un fallo operativo. A través de estas medidas preventivas, se puede garantizar la estabilidad y confiabilidad del sistema neumático.

Para mantener la operación eficiente del mecanismo de operación, es de gran importancia la limpieza y lubricación regular de los componentes mecánicos. La limpieza puede eliminar la suciedad y las impurezas acumuladas para prevenir que causen desgaste o bloqueo en el equipo; una lubricación adecuada puede reducir la fricción entre los componentes y reducir el riesgo de fallos operativos.

3.3 Mantenimiento y Reparación para el Desgaste de Contactos

Para garantizar la operación segura y estable del equipo eléctrico, se debe verificar cuidadosamente el estado de desgaste de los contactos durante cada mantenimiento. Durante la inspección, se deben utilizar herramientas de medición precisas para medir el grosor de los contactos para asegurar que esté dentro del rango permitido especificado. Una vez que se detecte que el desgaste de los contactos excede el rango permitido especificado, para prevenir posibles fallos y peligros, se deben reemplazar inmediatamente los contactos desgastados.

Para contactos con solo un desgaste leve, se puede restaurar la planitud de la superficie mediante métodos de pulido profesionales. Sin embargo, durante la operación de pulido, se debe controlar estrictamente la profundidad y la fuerza de pulido para evitar la pérdida excesiva de material de los contactos debido al sobre-pulido, lo cual puede afectar el rendimiento normal y la vida útil de los contactos. Por lo tanto, el trabajo de pulido debe realizarse por técnicos experimentados para garantizar la precisión y seguridad de la operación.

Para extender eficazmente la vida útil de los contactos, es aconsejable optimizar la frecuencia de operación del interruptor para reducir las operaciones innecesarias frecuentes. Las operaciones frecuentes no solo aceleran el desgaste de los contactos, sino que también pueden causar el envejecimiento prematuro de otros componentes del equipo eléctrico. Por lo tanto, planificar y ajustar razonablemente la frecuencia de operación y evitar operaciones innecesarias son medidas importantes para mejorar la vida útil de los contactos y garantizar la operación estable del equipo.

3.4 Mantenimiento y Reparación para el Fallo del Interruptor Auxiliar y Circuito de Protección

①Inspección de Interruptores Auxiliares
Para garantizar la operación normal y la seguridad del equipo, las inspecciones regulares y detalladas de los interruptores auxiliares son de gran importancia. Este proceso incluye una inspección exhaustiva del estado de contacto del interruptor para asegurar un buen contacto y sin holgura ni corrosión. Si durante la inspección se detectan problemas como un mal contacto o desgaste, se deben tomar medidas inmediatas para ajustar o reemplazar el interruptor para evitar posibles fallos del equipo o accidentes de seguridad.

②Prueba de Circuitos de Protección
El circuito de protección es un componente clave para garantizar la operación segura del equipo eléctrico. Por lo tanto, las pruebas regulares y completas del circuito de protección son esenciales. Esta prueba tiene como objetivo asegurar que el circuito de protección funcione de manera confiable y oportuna, y pueda cortar rápidamente el suministro de energía en caso de situaciones anormales para prevenir daños al equipo o lesiones personales. Si los resultados de la prueba muestran que hay problemas con el circuito de protección, como desviaciones de calibración o daños en los componentes, se debe realizar inmediatamente una recalibración o reemplazar los componentes dañados para garantizar la función normal del circuito.

3.5 Mantenimiento y Reparación para Problemas de Sobretensión

Para garantizar la operación segura y estable del sistema de energía, se recomienda instalar pararrayos cerca del interruptor. Esto puede prevenir eficazmente el daño al equipo causado por sobretensiones de operación debido a rayos u otras razones, extendiendo así la vida útil del equipo y asegurando su operación normal.

Para mejorar aún más la eficiencia y seguridad de la operación del sistema de energía, es aconsejable optimizar el modo de operación del interruptor. Especialmente, se debe tener en cuenta que cuando la tensión del sistema fluctúa significativamente o la carga del sistema cambia bruscamente, se debe evitar la operación del interruptor para prevenir fallos del equipo o accidentes de seguridad causados por operaciones inadecuadas.

3.6 Mantenimiento y Reparación para el Envejecimiento o Daño de Componentes Mecánicos

Se deben realizar inspecciones comprehensivas de los componentes mecánicos del interruptor, incluyendo, pero no limitado a, ejes de transmisión, varillas de conexión, rodamientos, etc. Durante la inspección, se debe prestar especial atención al grado de desgaste, grietas, deformaciones y otros fenómenos de los componentes. Una vez que se detecten signos de envejecimiento o daño, se debe realizar inmediatamente un reemplazo o reparación para prevenir la expansión del fallo.

Para componentes clave como ejes de transmisión y varillas de conexión, se debe realizar un tratamiento de lubricación regular para reducir el desgaste y prolongar la vida útil. Al mismo tiempo, para partes vulnerables como rodamientos, se debe verificar regularmente su estado de operación para asegurar una rotación fluida y sin ruido o calentamiento anormal. Cuando sea necesario, se deben reemplazar nuevos rodamientos para garantizar la operación normal de los componentes mecánicos.

Para los componentes mecánicos del interruptor, también se deben realizar pruebas de carga regularmente para simular operaciones en condiciones de trabajo reales para probar su rendimiento y confiabilidad. A través de estas pruebas, se pueden detectar oportunamente problemas potenciales y se pueden tomar medidas de mantenimiento correspondientes para garantizar la estabilidad y seguridad del interruptor en diversas condiciones de trabajo.

Para todo el trabajo de mantenimiento y reparación, se deben hacer registros detallados, incluyendo información como el modelo del componente reemplazado, el tiempo de mantenimiento y el personal operativo. Estos registros tienen un valor de referencia importante para el trabajo de mantenimiento posterior y el análisis de fallos, ayudando a mejorar la eficiencia de mantenimiento y la confiabilidad operativa del interruptor.

3.7 Otras Medidas de Mantenimiento

Para garantizar la operación estable del sistema de energía, se debe verificar regularmente la temperatura de operación del interruptor para prevenir daños al equipo causados por sobrecalentamiento. Este paso es crucial para garantizar la operación normal del equipo y prolongar su vida útil.

Para mantener el estado de trabajo normal del interruptor, la limpieza regular de su carcasa es esencial. Al eliminar la acumulación de polvo en la superficie y prevenir la corrosión y otros problemas, se pueden evitar eficazmente los efectos adversos de estos factores en el rendimiento del equipo, garantizando la seguridad y confiabilidad del sistema de energía.

Con el constante progreso de la tecnología, la transformación técnica oportuna del interruptor es un medio eficaz para mejorar su rendimiento y confiabilidad. Al analizar las condiciones de operación y los datos históricos del equipo, se pueden realizar actualizaciones técnicas necesarias de manera dirigida para garantizar que el interruptor pueda cumplir con los requisitos de los sistemas de energía modernos.

4 Conclusión

En el trabajo de mantenimiento de subestaciones del sistema de energía, el mantenimiento y la solución de problemas de los interruptores de alta tensión SF₆ son de gran importancia. A través de inspecciones regulares y medidas de mantenimiento adecuadas, se pueden prevenir eficazmente los fallos, garantizando la operación segura y estable del sistema de energía. En este proceso, los técnicos deben seguir estrictamente los procedimientos de operación, utilizar equipos de detección avanzados y tecnologías, y mejorar continuamente la calidad y eficiencia del mantenimiento para proporcionar una garantía sólida para la operación confiable del sistema de energía.