Аналіз типових вад високовольтних вимикачів SF6 під час обслуговування підстанцій

1 Основна структура та принцип роботи високовольтних SF₆ вимикачів

Високовольтні SF₆ вимикачі, як незамінне ключове обладнання в енергосистемі, їхня структура та принцип роботи є основою, яка забезпечує безпечну та стабільну роботу електромережі. Вони складаються з багатьох точних компонентів, включаючи, але не обмежуючись, ізолятори, провідні частини, камери гасіння дуги, механізми управління та керуючі контури. Ізолятори зазвичай використовують матеріали високої міцності, щоб витримати електричний стрес у високовольтному середовищі; провідні частини виготовлені з металів, які мають високу електропровідність, для забезпечення плавного протікання струму.

Камера гасіння дуги є серцевиною вимикача. Вона використовує активні речовини, що утворюються при розкладанні газу SF₆ під дією дуги, для швидкого охолодження дуги та прискорення відновлення ізоляційної міцності, таким чином досягаючи швидкого та безпечного переривання контуру. Газ SF₆, який є гексафторидом сірки, його відмінні ізоляційні та дугогасні властивості є основними причинами його широкого застосування в високовольтних вимикачах. У момент, коли струм проходить через нуль, газ SF₆ може ефективно загасити дугу та запобігти повторному згорянню дуги, забезпечуючи, що вимикач надійно завершує завдання переривання. Крім того, газ SF₆ має відмінні герметизуючі властивості, які можуть ефективно ізольувати вторгнення зовнішньої вологи та забруднень. Це має велике значення для підтримання чистоти та сухості внутрішнього середовища вимикача, таким чином забезпечуючи, що обладнання може стабільно працювати довгий час.

У плані проектування, високовольтні SF₆ вимикачі також оснащені передовими механізмами управління та керуючими контурами. Ці компоненти співпрацюють, щоб забезпечити, що вимикач може реагувати на різні складні вимоги енергосистеми. Механізм управління відповідає за виконання операцій відкриття та закриття вимикача, а керуючий контур відповідає за моніторинг та регулювання робочого стану вимикача, щоб забезпечити точність та надійність його дій.

2 Поширені вади високовольтних SF₆ вимикачів у технічному обслуговуванні підстанцій
2.1 Витікання газу SF₆

Витікання газу SF₆ є однією з найпоширеніших вад вимикачів SF₆. Таке витікання призведе до зниження ізоляційної міцності всередині вимикача, що в свою чергу впливає на його нормальну роботу. Причини витікання можуть включати старіння та пошкодження ущільнень або погане ущільнення під час встановлення. Витікання газу не лише знижує продуктивність вимикача, але може також завдати шкоди навколишньому середовищу, оскільки SF₆ є парниковим газом, який має значний вплив на глобальне потепління.

2.2 Вади механізму управління

Механізм управління є ключовою частиною вимикача, відповідальною за операції відкриття та закриття. Якщо механізм управління вийде з ладу, це може призвести до некоректної роботи вимикача. Такі вади можуть включати недостатню енергію зберігання пружин, витікання гіdraulic oil, витікання стиснутого повітря в пневматичній системі та інші проблеми. Вади механізму управління не лише впливають на продуктивність вимикача, але також можуть загрожувати безпечному та стабільному функціонуванню всієї енергосистеми.

2.3 Зношення контактів

При частих операціях або тривалій роботі вимикача контакти (провідні частини) можуть зношуватися, що вплине на електропровідність та здатність відкривати та закривати вимикач. Коли зношення є суттєвим, це може призвести до проблем, таких як нагрівання та спалахування контактів, і навіть до виходу вимикача з ладу, що вплине на стабільне живлення енергосистеми.

2.4 Вади допоміжного вимикача та захисного контуру

Допоміжний вимикач використовується для моніторингу стану вимикача, а захисний контур захищає вимикач від пошкоджень, спричинених вадами. Якщо ці компоненти вийдуть з ладу, це може призвести до того, що вимикач не зможе правильно реагувати на потреби захисту системи, що в свою чергу вплине на безпеку всієї енергосистеми.

2.5 Проблеми з перевищеннем напруги

Перевищення напруги може відбуватися, коли вимикач виконує операції відкриття, і ця ситуація може призвести до пошкодження навколишнього електрообладнання. Для зменшення цього впливу зазвичай встановлюються захисні пристрої, такі як грозозахисні пристрої. Захисні заходи є важливими для забезпечення стабільного функціонування енергосистеми та безпеки обладнання.

2.6 Старіння або пошкодження механічних компонентів

При тривалій роботі або в складних умовах механічні компоненти вимикача можуть старітися, деформуватися тощо, що вплине на їх механічну продуктивність. Пошкодження механічних компонентів може призвести до того, що вимикач не зможе нормально функціонувати, і навіть може призвести до аварійних ситуацій.

3 Міри технічного обслуговування та ремонту поширених вад високовольтних SF₆ вимикачів у технічному обслуговуванні підстанцій
3.1 Технічне обслуговування та ремонт в результаті витікання газу SF₆

Для забезпечення безпечного функціонування обладнання з газом SF₆ рекомендується використовувати ультразвукові детектори витікання або галогенові детектори. Обидва ці пристрої є ефективними інструментами для виявлення витікання газу SF₆. Регулярні перевірки можуть своєчасно виявити потенційні точки витікання, і можна буде вживати відповідні заходи, щоб запобігти тому, щоб витікання газу завдало шкоди навколишньому середовищу та обладнанню.

У повсякденному обслуговуванні слід уважно моніторити стан ущільнень. Якщо знайдено ознаки старіння або пошкодження ущільнень, їх треба негайно замінити. Під час заміни ущільнень слід строго дотримуватися вимог процесу ущільнення, наданих виробником, щоб забезпечити, що нові ущільнення будуть правильно встановлені та виконуватимуть свою роль, забезпечуючи герметичність та безпеку роботи обладнання.

Під час процесу моніторингу, якщо виявлено зниження тиску газу SF₆, що може бути ознакою витікання газу, треба негайно вживати заходи для поповнення газу, щоб забезпечити, що обладнання може підтримувати нормальний робочий діапазон тиску. Під час поповнення газу слід використовувати газ SF₆ високої чистоти, який відповідає стандартам, щоб уникнути впливу недостатньої чистоти газу на ізоляційну продуктивність обладнання. Одночасно під час процесу заповнення газом слід строго контролювати введення забруднень, щоб забезпечити чистоту газу, таким чином гарантувати стабільне функціонування обладнання та продовження терміну його служби.

3.2 Технічне обслуговування та ремонт в результаті вад механізму управління

Для забезпечення нормального функціонування механізму управління слід регулярно перевіряти стан зберігання енергії пружин, щоб забезпечити, що пружина має достатній запас енергії. Для обладнання з гіdraulic operating mechanisms, рівень гіdraulic oil must be carefully checked to see if it is at an appropriate level, and the oil quality should be evaluated to ensure that it meets the standard requirements. Once the oil level is found to be insufficient or the oil quality deteriorates, measures should be taken immediately to replenish or replace the hydraulic oil to maintain the normal operation of the system.

For equipment with pneumatic operating mechanisms, regular inspections are essential. This includes monitoring the pressure of compressed air to ensure it is within a safe and effective range, and checking the integrity of sealing components to prevent air leakage, which may lead to a decrease in equipment performance or operational failure. Through these preventive measures, the stability and reliability of the pneumatic system can be ensured.

To maintain the efficient operation of the operating mechanism, regular cleaning and lubrication of mechanical components are of great importance. Cleaning can remove accumulated dirt and impurities to prevent them from causing wear or blockage to the equipment; appropriate lubrication can reduce friction between components and reduce the risk of operational failures.

3.3 Maintenance and Repair for Contact Wear

To ensure the safe and stable operation of electrical equipment, the wear condition of contacts must be carefully checked during each maintenance. During the inspection, precise measuring tools should be used to measure the thickness of the contacts to ensure it is within the specified allowable range. Once the wear amount of the contacts is found to exceed the specified allowable range, to prevent possible failures and hazards, the worn contacts must be replaced immediately.

For contacts with only slight wear, the surface flatness can be restored through professional grinding methods. However, during the grinding operation, the depth and force of grinding must be strictly controlled to avoid excessive material loss of the contacts due to over - grinding, which may affect the normal performance and service life of the contacts. Therefore, the grinding work should be carried out by experienced technicians to ensure the accuracy and safety of the operation.

To effectively extend the service life of contacts, it is advisable to optimize the operation frequency of the circuit breaker to reduce unnecessary frequent operations. Frequent operations not only accelerate the wear of contacts but may also cause premature aging of other components of electrical equipment. Therefore, reasonably planning and adjusting the operation frequency and avoiding unnecessary operations are important measures to improve the service life of contacts and ensure the stable operation of equipment.

3.4 Maintenance and Repair for Auxiliary Switch and Protection Circuit Failure

①Inspection of Auxiliary Switches
To ensure the normal operation and safety of equipment, regular and detailed inspections of auxiliary switches are of great importance. This process includes a thorough inspection of the contact condition of the switch to ensure good contact and no looseness or corrosion. If problems such as poor contact or wear are found during the inspection, measures should be taken immediately to adjust or replace the switch to avoid possible equipment failures or safety accidents.

②Testing of Protection Circuits
The protection circuit is a key component to ensure the safe operation of electrical equipment. Therefore, regular and comprehensive testing of the protection circuit is essential. This test aims to ensure that the protection circuit operates reliably and in a timely manner, and can quickly cut off the power supply in case of abnormal situations to prevent equipment damage or personal injury. If the test results show that there are problems with the protection circuit, such as calibration deviation or component damage, calibration should be carried out immediately or the damaged components should be replaced to ensure the normal function of the circuit.

3.5 Maintenance and Repair for Over - voltage Problems

To ensure the safe and stable operation of the power system, it is recommended to install arresters near the circuit breaker. This can effectively prevent damage to the equipment caused by operating over - voltage due to lightning strikes or other reasons, thereby extending the service life of the equipment and ensuring its normal operation.

To further improve the operation efficiency and safety of the power system, it is advisable to optimize the operation mode of the circuit breaker. In particular, it should be noted that when the system voltage fluctuates greatly or the system load changes sharply, the operation of the circuit breaker should be avoided to prevent equipment failures or safety accidents caused by improper operation.

3.6 Maintenance and Repair for Aging or Damage of Mechanical Components

Comprehensive inspections should be carried out on the mechanical components of the circuit breaker, including but not limited to transmission shafts, connecting rods, bearings, etc. During the inspection, special attention should be paid to the wear degree, cracks, deformation, and other phenomena of the components. Once signs of aging or damage are found, replacement or repair should be carried out immediately to prevent the further expansion of the failure.

For key components such as transmission shafts and connecting rods, regular lubrication treatment should be carried out to reduce wear and extend the service life. At the same time, for vulnerable parts such as bearings, their operating status should be regularly checked to ensure smooth rotation and no abnormal noise or heating. When necessary, new bearings should be replaced to ensure the normal operation of mechanical components.

For the mechanical components of the circuit breaker, load tests should also be regularly carried out to simulate operations under actual working conditions to test their performance and reliability. Through these tests, potential problems can be promptly detected, and corresponding maintenance measures can be taken to ensure the stability and safety of the circuit breaker under various working conditions.

For all maintenance and repair work, detailed records should be made, including information such as the model of the replaced component, maintenance time, and operating personnel. These records have important reference value for subsequent maintenance work and fault analysis, helping to improve maintenance efficiency and the operational reliability of the circuit breaker.

3.7 Other Maintenance Measures

To ensure the stable operation of the power system, the operating temperature of the circuit breaker should be regularly checked to prevent equipment damage caused by overheating. This step is crucial for ensuring the normal operation of the equipment and extending its service life.

To maintain the normal working state of the circuit breaker, regular cleaning of its casing is essential. By removing dust accumulation on the surface and preventing corrosion and other problems, the adverse effects of these factors on the equipment performance can be effectively avoided, ensuring the safety and reliability of the power system.

With the continuous progress of technology, timely technical transformation of the circuit breaker is an effective means to improve its performance and reliability. By analyzing the operating conditions and historical data of the equipment, necessary technical upgrades can be carried out in a targeted manner to ensure that the circuit breaker can meet the requirements of modern power systems.

4 Conclusion

In the substation maintenance work of the power system, the maintenance and troubleshooting of high - voltage SF₆ circuit breakers are of great significance. Through regular inspections and appropriate maintenance measures, the occurrence of faults can be effectively prevented, ensuring the safe and stable operation of the power system. In this process, technicians should strictly follow the operation procedures, use advanced detection equipment and technologies, and continuously improve the quality and efficiency of maintenance to provide a solid guarantee for the reliable operation of the power system.