Stručná analýza klíčových bodů pro provoz a údržbu vysokokoncových obvodových přerušovačů SF6

1 Přehled

Proudové přerušovače mohou podle pracovního režimu za normálních podmínek zapojovat a vypínat obvody. V případě výpadku mohou rychle odpojit vadnou zařízení na základě signálů sekundární ochrany nebo po odstranění dočasného výpadku opět zapojit obvod a obnovit dodávku elektrické energie. Tím mají dvojí funkci ovládání a ochrany. V současné době je v oblasti Pingdingshan více než sto transformačních stanic. V každé stanici jsou potřebné proudové přerušovače pro každý vedení, každou stranu příchozího vedení a propojení dvojitých sběračů. Vysokonapěťové SF₆ proudové přerušovače jsou široce používány v 110 kV a 220 kV transformačních stanicích díky svým výhodám jako silná přerušovací schopnost, rychlá akce, snadná údržba a vysoká stabilita.

Vysokonapěťové proudové přerušovače se hlavně skládají z pohyblivých kontaktů, pevných kontaktů, komor pro uhasení oblouku a vodičových částí. Pohyblivé a pevné kontakty jsou umístěny uvnitř komory pro uhasení oblouku a slouží k přerušení proudu. Pevný kontakt zůstává na místě, zatímco pohyblivý kontakt je napájen provozní mechanikou, což umožňuje proudovému přerušovači dokončit operace zapnutí a vypnutí. Provozní mechanika je spojena s pohyblivým kontaktem prostřednictvím přenosové mechaniky a izolačního tažného hřbetu.

I když v současnosti mají běžně používané vysokonapěťové SF₆ proudové přerušovače relativně kompletní výkonnost, mohou během provozu stále docházet k poruchám v důsledku změn v elektrické síti, vnějšího prostředí a vnitřních faktorů. Na příkladu vysokonapěťových SF₆ proudových přerušovačů používaných v 220 kV transformačních stanicích tento článek stručně diskutuje běžné problémy během jejich provozu a odpovídající opatření k jejich řešení.

2 Analýza existujících problémů a klíčových bodů provozu a údržby

Mnoho komponent vysokonapěťových SF₆ proudových přerušovačů, jako je provozní mechanika, přenosová mechanika, část pro uhasení oblouku a vodičová část, je náchylných k různým poruchám během provozu. Během minulého provozu transformačních stanic v oblasti Pingdingshan došlo k následujícím incidentům:

• Vysokonapěťové SF₆ proudové přerušovače byly nuceny zastavit provoz kvůli úniku plynu SF₆.

• Došlo k uzamčení tlaku v důsledku vážného úniku oleje v hydraulické mechanice nebo selhání úložení energie v důsledku vad v pružinové mechanice, což vedlo k tomu, že vysokonapěťové SF₆ proudové přerušovače nemohly normálně přerušit proud.

• Proudový přerušovač odmítl fungovat v důsledku problémů uvnitř mechaniky, jako je zlomený kontrolní okruh, což zabránilo splnění požadavků na zapnutí a vypnutí.

• Vysokonapěťové SF₆ proudové přerušovače byly poškozeny v důsledku zlomu keramického izolátoru.

• Přehřátí způsobené problémy s vedením proudu vedlo k tomu, že vysokonapěťové SF₆ proudové přerušovače nemohly normálně fungovat.

• Proudový přerušovač trpěl různými stupni poškození a nemohl udržovat normální provoz v důsledku vlivu vnějšího prostředí nebo poškození izolační části.

Tyto problémy mohou způsobit určité poškození vysokonapěťových SF₆ proudových přerušovačů v různém rozsahu a ovlivnit jejich normální provoz. Během každodenní inspekce a údržby by se měla věnovat více pozornosti kontrole těchto komponent vysokonapěťových SF₆ proudových přerušovačů, aby se zlepšila spolehlivost dodávky elektrické energie v elektroenergetickém systému. Následuje jednotlivá analýza výše uvedených problémů.

2.1 Část pro uhasení oblouku

Vysokonapěťové SF₆ proudové přerušovače musí mít dostatečnou schopnost fouknutí oblouku a obnovu dielektrického charakteru, aby efektivně bránily znovuzažehnutí oblouku při průchodu nulové hodnoty proudu. Proces uhasení oblouku vysokonapěťových SF₆ proudových přerušovačů probíhá v komoře pro uhasení oblouku, která se skládá zejména z pohyblivých a pevných hlavních kontaktů, pohyblivých a pevných kontaků pro uhasení oblouku, velkých a malých trychtýřů, komprese válce a pístu. Konkrétně:

• Hlavní kontakty nesou proud, když proudový přerušovač funguje normálně.

• Kontakty pro uhasení oblouku jsou paralelně spojeny s hlavními kontakty a jejich cesta kontaktu je delší než cesta hlavních kontaktů. Mohou odolat všem erozím oblouku během přerušení nebo zapnutí proudu, čímž chrání hlavní kontakty před poškozením.

• Trychtýře omezují směr a rychlost proudění plynového jetu, aby byl dosažen nejlepší efekt fouknutí oblouku.

• Píst stlačuje plyn v kompresním válci, když se pohyblivý kontakt pohybuje, což zvyšuje tlak plynu ve válci a dosahuje optimálního tlaku plynu pro fouknutí oblouku.

Během provozu únik plynu SF₆ přímo ovlivní stabilní provoz přerušovače. Pokud klesne tlak plynu pod práh, přerušovač vyvolá alarm nebo bude uzamčen kvůli nízkému tlaku. V takovém případě může dojít k výpadku, který může rozšířit oblast bez proudu.

2.2 Mechanická část

Mechanické vlastnosti vysokonapěťových SF₆ proudových přerušovačů přímo určují jejich schopnost uhasit oblouk a ovlivňují jejich rychlost a čas zapnutí a vypnutí. Mechanická část lze zhruba rozdělit na provozní a přenosovou mechaniku. Podle statistických dat o poruchách přerušovačů 63,2 % poruch přerušovačů v Číně je způsobeno provozní mechanikou.

Provozní mechaniky SF₆ proudových přerušovačů používaných v transformačních stanicích 110 kV a vyšší v oblasti Pingdingshan lze zhruba rozdělit na hydraulické a pružinové mechaniky. Pružinové mechaniky jsou široce používány díky svým výhodám, jako je jednoduchá mechanická konstrukce, snadná údržba, rychlá odezva, environmentální přátelství a nízké náklady. S rostoucím provozním časem však pružina ztrácí svou pružnost. Může dojít k situaci, kdy proudový přerušovač nedokáže přerušit výpadkový proud v důsledku selhání pružiny při ukládání energie, nebo kdy přepínání selže, protože pružina při přepínání není schopna ukládat energii.

Hydraulické mechaniky mají výhody větší spolehlivosti, vyšší bezpečnosti a delší životnosti. Pokud klesne hydraulická hodnota pod práh, aktivuje se uzamčení nulového tlaku, aby se předešlo pomalému otevírání v důsledku ztráty tlaku. Ovládací systém spustí motor pro zvýšení tlaku a po nastaveném čase časové relé přeruší ovládací okruh a zastaví zvýšení tlaku.

Kromě toho přenosové mechaniky, jako jsou tyče, klikové rameno a otáčivé hřbety, hrají důležitou roli v procesu zapnutí a vypnutí. Po přijetí signálů k zapnutí a vypnutí uvolní pružiny energii a pohánějí kontakty, aby dokončily úkoly zapnutí a vypnutí prostřednictvím přenosových mechanik, jako jsou tyče a klikové rameno. Pokud jsou tyče, klikové rameno nebo otáčivé hřbety deformované nebo trhlinovité, ovlivní to normální přenos během zapnutí a vypnutí přerušovače.

2.3 Provozní prostředí

Proudové přerušovače venkovního typu by měly také dbát na vliv změn provozního prostředí během provozu. Například za silného větru mohou vedení značně kolísat nebo se na nich mohou uvěznit cizí předměty. Když blesk zasáhne elektrickou síť nebo zazemňovací systém, mohou dojít k přetlakovým vlnám, které způsobí, že přerušovač odskočí. Za deštivých nebo sněhových podmínek je povrch přerušovače náchylný k zvlhnutí, což může vést k koronovému výboji. Pokud je povrch kontaminován, může dojít k vážnějšímu znečištění a výboji. V případě sněhového pokryvu nebo zamrzání mohou spoje přehřát. Pokud se teplota náhle změní, mohou se i hladina oleje a tlak plynu v přerušovači náhle změnit, což ved