Un Anàlisi Breu dels Punts Clau per a l'Operació i Manteniment de Interruptors de Alta Tensió SF6
1 Resum
Els interruptors poden connectar i desconectar circuits segons el mode d'operació en condicions normals. També poden tallar ràpidament l'equips defectuosos basant-se en senyals de protecció secundària quan es produeix un error, o connectar el circuit per restablir el subministrament d'energia després que s'elimini un error transitori. Així, tenen les funcions dobles de control i protecció. Actualment, hi ha més d'un centenar de substacions a la zona de Pingdingshan. En cada subestació, són necessaris els interruptors per a cada línia de sortida, cada costat de línia d'entrada i la connexió dels dos barrats. Els interruptors de alta tensió SF₆ s'utilitzen ampliament en les substacions de 110 kV i 220 kV degut a avantatges com una gran capacitat de ruptura, una velocitat d'acció ràpida, una fàcil manteniment i una alta estabilitat.
Els interruptors de alta tensió estan compostos principalment per contactes mòbils, contactes fixos, cambres d'extinció d'arc i parts conductores. Els contactes mòbils i fixos es troben dins la cambra d'extinció d'arc i s'utilitzen per interrompre la corrent. El contacte fix es manté en lloc, i el contacte mòbil és alimentat pel mecanisme d'operació per permetre que l'interruptor completi les operacions d'obertura i tancament. El mecanisme d'operació està connectat al contacte mòbil a través d'un mecanisme de transmissió i una barra aïlladora.
Encara que el rendiment dels interruptors de alta tensió SF₆ utilitzats actualment és relativament complet, encara poden produir-se errors durant l'operació a causa de canvis en la xarxa elèctrica, l'entorn extern i factors interns. Prengui com a exemple els interruptors de alta tensió SF₆ utilitzats en les substacions de 220 kV, aquest article discuteix breument els problemes habituals durant la seva operació i les mesures de gestió corresponents.
2 Anàlisi dels Problemes Existents i Punts Clau de la Operació i Manteniment
Diverses parts dels interruptors de alta tensió SF₆, com el mecanisme d'operació, el mecanisme de transmissió, la part d'extinció d'arc i la part conductora, són propensos a diversos errors durant l'operació. En l'operació passada de les substacions de la zona de Pingdingshan, han ocorregut els següents incidents:
Aquests problemes poden causar cert dany als interruptors de alta tensió SF₆ en diferents graus i afectar la seva operació normal. Durant la inspecció i manteniment diari, s'hauria de prestar més atenció a la inspecció d'aquestes parts dels interruptors de alta tensió SF₆ per millorar la fiabilitat del subministrament d'energia del sistema elèctric. A continuació, es realitza un anàlisi individual dels problemes anteriors.
2.1 Part d'Extinció d'Arc
Els interruptors de alta tensió SF₆ han de tenir suficient capacitat de soplado d'arc i força de recuperació dielèctrica per evitar eficacement la relluminació de l'arc en el cruce zero de la corrent. El procés d'extinció d'arc dels interruptors de alta tensió SF₆ es realitza en la cambra d'extinció d'arc, que està compost principalment per contactes principals mòbils i fixos, contactes arquejants mòbils i fixos, injectors grans i petits, un cilindre de compressió i un pistó. Específicament:
Durant l'operació, la filtració de gas SF₆ afectarà directament la operació estable de l'interruptor. Quan la pressió del gas caigui per sota del llindar, l'interruptor emetrà un avís o estarà bloquejat per baixa pressió. En aquest cas, pot produir-se un error, expandint potencialment l'àrea de tall de corrent.
2.2 Part Mecànica
El rendiment mecànic dels interruptors de alta tensió SF₆ determina directament la seva capacitat d'extinció d'arc i afecta la seva velocitat i temps d'obertura i tancament. La part mecànica es pot dividir aproximadament en el mecanisme d'operació i el mecanisme de transmissió. Segons les dades estadístiques sobre els errors dels interruptors, el 63,2% dels errors dels interruptors a Xina es deuen al mecanisme d'operació.
Els mecanismes d'operació dels interruptors SF₆ utilitzats en les substacions de 110 kV i superiors a la zona de Pingdingshan es poden dividir aproximadament en mecanismes hidràulics i mecanismes de molla. Els mecanismes de molla s'utilitzen àmpliament degut a avantatges com una estructura mecànica simple, fàcil manteniment, resposta ràpida, amistat amb l'ambient i baix cost. No obstant això, a mesura que augmenta el temps d'operació, la elasticitat de la molla es debilitarà. Hi pot haver situacions on l'interruptor no pugui tallar la corrent de falla a causa de la incapacitat de la molla d'obertura per emmagatzemar energia, o el reenganxament falli perquè la molla de tancament no pugui emmagatzemar energia durant el reenganxament.
Els mecanismes hidràulics tenen avantatges com una major fiabilitat, seguretat més elevada i una vida útil més llarga. Quan el valor hidràulic caigui per sota del llindar, s'activarà el bloqueig de pressió zero per evitar l'obertura lenta a causa de la pèrdua de pressió. El sistema de control iniciarà el motor per augmentar la pressió, i després d'un temps predeterminat, el relé de temps tallarà el circuit de control per aturar l'augment de pressió.
A més, els mecanismes de transmissió com els rods, els braços de llargal i els eixos rotatius juguen un paper important en el procés d'obertura i tancament. Quan rebin senyals d'obertura i tancament, les muelles d'obertura i tancament alliberen energia i impulsen els contactes per completar les tasques d'obertura i tancament a través de mecanismes de transmissió com els rods i els braços de llargal. Si els rods, els braços de llargal o els eixos rotatius estan deformats o crepat, això afectarà la transmissió normal durant l'obertura i el tancament de l'interruptor.
2.3 Entorn d'Operació
Els interruptors SF₆ de tipus exterior també haurien de prestar atenció a l'impacte dels canvis en l'entorn d'operació durant la seva operació. Per exemple, en condicions de vent fort, els cables de derivació poden oscil·lar significativament o es poden agafar objectes estranys. Quan un raig de llamp impacta la xarxa elèctrica o el sistema de terra, poden produir-se surts d'ultrapressió, causant que l'interruptor salti. En condicions de pluja o neu, la superfície de l'interruptor és propensa a humedecer-se, el que pot formar descàrregues de coronis. Si la superfície està contaminada, poden produir-se flashovers de contaminació més seriosos. En el cas de acumulació de neu o gel, les unions poden sobrecalentar-se. Quan la temperatura canvia de manera súbita, el nivell d'oli i la pressió del gas de l'interruptor també poden canviar de manera súbita, resultant en una disminució del rendiment d'aislament i afectant la seva velocitat d'obertura i tancament.
2.4 Part d'Aislament
La part d'aislament serveix per aïllar l'equipament de l'aire. Els materials d'aislament habituals inclouen aïllants de porcellana, aïllants compostos i aïllants de silicona. Actualment, l'aislament exterior dels interruptors SF₆ a la zona de Pingdingshan està fet principalment de porcellana.
Durant l'operació, el rendiment d'aislament dels aïllants de porcellana pot deteriorar-se severament o fins i tot perdre's a causa de factors com la seva pròpia qualitat deficient, instal·lació no qualificada, canvis bruts de temperatura o surts d'ultrapressió excessiva. Si l'aislament exterior dels interruptors de alta tensió SF₆ està subjecte a tensions irregulars durant la instal·lació, el dany a l'aislament exterior es veurà aggravat durant la operació a llarg termini. En casos extrems, es poden produir fissures o trencaments a la superfície de la porcellana.
A més, els canvis bruts de temperatura externa poden reduir significativament la resistència a la flexió i a la tracció dels materials d'aislament. Si es aplican forces mecàniques en aquest moment, la part d'aislament pot ser endommagada o fins i tot perforada. Quan l'aislament exterior està subjecte a ultrapressió, es poden desencadenar descàrregues parcials. Si hi ha pols o suc a la superfície de l'aislament exterior, i l'entorn és humit, es poden produir flashovers de contaminació sota l'acció d'un camp elèctric d'alta tensió.
3 Medidas Correctives
Com que hi ha moltes línies de sortida en les substacions de 220 kV, i en conseqüència, un nombre gran d'interruptors SF₆, per reduir la ocurrencia dels problemes mencionats anteriorment, s'hauria de formular un cicle d'inspecció i manteniment raonable, establir un procés complet de gestió de defectes i un estàndard d'acceptació d'equips, centrant-se en la prevenció d'accidents, i establint un sistema de gestió tancat complet.
3.1 Formular un Cicle d'Inspecció Raonable
La operació normal dels interruptors depèn de l'inspecció diària per part del personal d'operació i manteniment. Formulant un cicle d'inspecció raonable, es poden detectar deficiències en els interruptors de manera oportuna, evitant que les deficiències es expandeixin i causin accidents. A continuació, es descriuen breument els punts clau a tenir en compte durant l'inspecció dels interruptors de alta tensió SF₆ de 220 kV.
3.2 Formular un Cicle de Manteniment Raonable
Les inspeccions regulars tenen com a objectiu detectar millor els problemes, mentre que el manteniment regular pot prevenir millor que els petits defectes es desenvolupin en grans accidents. A continuació, es detallen alguns dels ítems de manteniment comuns dels interruptors.
