Une brève analyse des points clés pour l'exploitation et la maintenance des disjoncteurs haute tension à SF6

1 Vue d'ensemble

Les disjoncteurs peuvent connecter et déconnecter les circuits selon le mode de fonctionnement dans des conditions normales. Ils peuvent également couper rapidement l'équipement défectueux sur la base des signaux de protection secondaire en cas de panne, ou reconnecter le circuit pour rétablir l'alimentation électrique après l'élimination d'une panne transitoire. Ainsi, ils ont une double fonction de contrôle et de protection. Actuellement, il y a plus d'une centaine de postes électriques dans la région de Pingdingshan. Dans chaque poste, des disjoncteurs sont nécessaires pour chaque ligne sortante, chaque côté entrant, et la connexion des doubles barres. Les disjoncteurs haute tension à SF₆ sont largement utilisés dans les postes électriques de 110 kV et 220 kV en raison de leurs avantages tels que leur forte capacité de coupure, leur vitesse d'action rapide, leur facilité d'entretien et leur grande stabilité.

Les disjoncteurs haute tension sont principalement composés de contacts mobiles, de contacts fixes, de chambres d'extinction d'arc et de parties conductrices. Les contacts mobiles et fixes sont situés à l'intérieur de la chambre d'extinction d'arc et sont utilisés pour interrompre le courant. Le contact fixe reste en place, et le contact mobile est alimenté par le mécanisme de commande pour permettre au disjoncteur d'effectuer les opérations d'ouverture et de fermeture. Le mécanisme de commande est connecté au contact mobile par un mécanisme de transmission et une tige isolante.

Bien que les performances des disjoncteurs haute tension à SF₆ couramment utilisés soient relativement complètes actuellement, des pannes peuvent encore se produire pendant leur fonctionnement en raison des changements dans le réseau électrique, de l'environnement externe et de facteurs internes. En prenant comme exemple les disjoncteurs haute tension à SF₆ utilisés dans les postes électriques de 220 kV, cet article discute brièvement des problèmes courants lors de leur fonctionnement et des mesures de traitement correspondantes.

2 Analyse des problèmes existants et points clés de l'exploitation et de la maintenance

Plusieurs composants des disjoncteurs haute tension à SF₆, tels que le mécanisme de commande, le mécanisme de transmission, la partie d'extinction d'arc et la partie conductrice, sont susceptibles de subir diverses pannes pendant leur fonctionnement. Au cours de l'exploitation passée des postes électriques de la région de Pingdingshan, les incidents suivants se sont produits :

• Les disjoncteurs haute tension à SF₆ ont été contraints d'arrêter leur fonctionnement en raison de fuites de gaz SF₆.

• Un verrouillage de pression s'est produit en raison de fuites d'huile graves dans le mécanisme hydraulique, ou le stockage d'énergie a échoué en raison d'anomalies dans le mécanisme à ressort, entraînant l'incapacité des disjoncteurs haute tension à SF₆ à interrompre le courant normalement.

• Le disjoncteur a refusé de fonctionner en raison de problèmes au sein du mécanisme lui-même, tels qu'une rupture du circuit de commande, empêchant de répondre aux exigences d'ouverture et de fermeture.

• Les disjoncteurs haute tension à SF₆ ont été endommagés en raison de la fracture des isolateurs en porcelaine.

• Le surchauffe due à des problèmes de conduction de courant a conduit à l'incapacité des disjoncteurs haute tension à SF₆ à fonctionner normalement.

• Le disjoncteur a subi divers degrés de dommages et n'a pas pu maintenir son fonctionnement normal en raison de l'influence de l'environnement externe ou de l'endommagement de la partie d'isolation.

Ces problèmes peuvent causer certains dommages aux disjoncteurs haute tension à SF₆ à divers degrés et affecter leur fonctionnement normal. Lors des inspections et de la maintenance quotidiennes, une attention particulière doit être portée à l'inspection de ces composants des disjoncteurs haute tension à SF₆ pour améliorer la fiabilité de l'alimentation du système électrique. Voici une analyse individuelle des problèmes mentionnés ci-dessus.

2.1 Partie d'extinction d'arc

Les disjoncteurs haute tension à SF₆ doivent avoir une capacité suffisante de soufflage d'arc et une force de récupération diélectrique pour prévenir efficacement la réallumage de l'arc au passage par zéro du courant. Le processus d'extinction d'arc des disjoncteurs haute tension à SF₆ se déroule dans la chambre d'extinction d'arc, qui est principalement composée de contacts principaux mobiles et fixes, de contacts d'arc mobiles et fixes, de grandes et petites buses, d'un cylindre de compression et d'un piston. Plus précisément :

• Les contacts principaux transportent le courant lorsque le disjoncteur fonctionne normalement.

• Les contacts d'arc sont connectés en parallèle avec les contacts principaux, et leur course de contact est supérieure à celle des contacts principaux. Ils peuvent résister à toute érosion d'arc pendant l'interruption ou la fermeture du courant, protégeant ainsi les contacts principaux des dommages.

• Les buses limitent la direction et la vitesse du flux de gaz pour obtenir le meilleur effet de soufflage d'arc.

• Le piston compresse le gaz dans le cylindre de compression lorsque le contact mobile se déplace, augmentant la pression du gaz dans le cylindre pour atteindre la pression optimale de soufflage d'arc.

Pendant le fonctionnement, une fuite de gaz SF₆ affectera directement le fonctionnement stable du disjoncteur. Lorsque la pression du gaz descend en dessous du seuil, le disjoncteur émettra une alarme ou sera verrouillé en raison de la basse pression. Dans ce cas, une panne peut se produire, potentiellement élargissant la zone de coupure de courant.

2.2 Partie mécanique

La performance mécanique des disjoncteurs haute tension à SF₆ détermine directement leur capacité d'extinction d'arc et affecte leur vitesse et temps d'ouverture et de fermeture. La partie mécanique peut être grossièrement divisée en mécanisme de commande et mécanisme de transmission. Selon les données statistiques sur les pannes de disjoncteurs, 63,2 % des pannes de disjoncteurs en Chine sont causées par le mécanisme de commande.

Les mécanismes de commande des disjoncteurs à SF₆ utilisés dans les postes électriques de 110 kV et plus dans la région de Pingdingshan sont grossièrement divisés en mécanismes hydrauliques et mécanismes à ressort. Les mécanismes à ressort sont largement utilisés en raison de leurs avantages tels qu'une structure mécanique simple, une maintenance facile, une réponse rapide, une amitié environnementale et un faible coût. Cependant, au fur et à mesure que le temps de fonctionnement augmente, l'élasticité du ressort s'affaiblit. Il peut y avoir des situations où le disjoncteur ne parvient pas à couper le courant de défaut en raison de l'échec du ressort d'ouverture à stocker de l'énergie, ou la reclosure échoue car le ressort de fermeture ne parvient pas à stocker de l'énergie lors de la reclosure.

Les mécanismes hydrauliques présentent les avantages d'une plus grande fiabilité, d'une sécurité accrue et d'une durée de vie plus longue. Lorsque la valeur hydraulique descend en dessous du seuil, un verrouillage à pression nulle sera activé pour éviter une ouverture lente en raison de la perte de pression. Le système de contrôle démarrera le moteur pour augmenter la pression, et après un certain temps, le relais de temps coupera le circuit de commande pour arrêter l'augmentation de la pression.

En outre, les mécanismes de transmission tels que les tiges de liaison, les manivelles et les arbres de rotation jouent un rôle important dans le processus d'ouverture et de fermeture. Lors de la réception de signaux d'ouverture et de fermeture, les ressorts d'ouverture et de fermeture libèrent de l'énergie et entraînent les contacts pour accomplir les tâches d'ouverture et de fermeture via des mécanismes de transmission tels que les tiges de liaison et les manivelles. Si les tiges de liaison, les manivelles ou les arbres de rotation sont déformés ou fissurés, cela affectera la transmission normale lors de l'ouverture et de la fermeture du disjoncteur.

2.3 Environnement de fonctionnement

Les disjoncteurs à SF₆ de type extérieur doivent également prêter attention à l'impact des changements de l'environnement de fonctionnement pendant leur exploitation. Par exemple, dans des conditions de vent fort, les câbles de raccordement peuvent se balancer considérablement ou des objets étrangers peuvent s'y accrocher. Lorsqu'un orage frappe le réseau électrique ou le système de mise à la terre, des surtensions peuvent se produire, provoquant le déclenchement du disjoncteur. Dans des conditions pluvieuses ou neigeuses, la surface du disjoncteur est susceptible de s'humidifier, ce qui peut former une décharge de couronne. Si la surface est contaminée, des flashovers de pollution plus graves peuvent se produire. En cas de neige accumulée ou de givrage, les jonctions peuvent surchauffer. Lorsque la température change brusquement, le niveau d'huile et la pression du gaz du disjoncteur peuvent également changer brusquement, entraînant une diminution de la performance d'isolation et affectant sa vitesse d'ouverture et de fermeture.

2.4 Partie d'isolation

La partie d'isolation sert à isoler l'équipement de l'air. Les matériaux d'isolation couramment utilisés incluent les isolateurs en porcelaine, les isolateurs composites et les isolateurs en silicone. Actuellement, l'isolation externe des disjoncteurs à SF₆ dans la région de Pingdingshan est principalement en porcelaine.

Pendant l'exploitation, la performance d'isolation des isolateurs en porcelaine peut sérieusement diminuer ou même être perdue en raison de facteurs tels que leur propre mauvaise qualité, une installation non conforme, des changements brusques de température ou des surtensions excessives. Si l'isolation externe des disjoncteurs haute tension à SF₆ est soumise à une pression inégale lors de l'installation, les dommages à l'isolation externe s'aggraveront au fil de l'exploitation à long terme. Dans les cas graves, des fissures ou des cassures peuvent apparaître à la surface de la porcelaine.

De plus, des changements brusques de la température externe peuvent réduire considérablement la résistance à la flexion et à la traction des matériaux d'isolation. Si des forces mécaniques sont appliquées à ce moment-là, la partie d'isolation peut être endommagée ou même perforée. Lorsque l'isolation externe est soumise à une surtension, une décharge partielle peut être déclenchée. Si il y a de la poussière ou de la saleté à la surface de l'isolation externe, et que l'environnement est humide, un flashover de pollution peut se produire sous l'action d'un champ électrique haute tension.

3 Mesures correctives

Comme il y a de nombreuses lignes sortantes dans les postes électriques de 220 kV, et en conséquence, un grand nombre de disjoncteurs à SF₆, pour réduire la survenue des problèmes mentionnés ci-dessus, un cycle d'inspection et de maintenance raisonnables devraient être établis, un processus complet de gestion des défauts et un standard d'acceptation de l'équipement devraient être mis en place, en mettant l'accent sur la prévention des accidents, et un système de gestion en boucle fermée complet devrait être établi.

3.1 Établissement d'un cycle d'inspection raisonnable

Le fonctionnement normal des disjoncteurs dépend des inspections quotidiennes par le personnel d'exploitation et de maintenance. En établissant un cycle d'inspection raisonnable, les défauts des disjoncteurs peuvent être détectés en temps opportun, empêchant ainsi l'aggravation des défauts et la survenue d'accidents. Voici un bref aperçu des points clés à noter lors de l'inspection des disjoncteurs haute tension à SF₆ de 220 kV.

• Des inspections de routine doivent être effectuées au moins une fois par semaine. Cela implique principalement des inspections de routine de l'apparence du disjoncteur, des bruits anormaux, des fuites d'équipement, de l'environnement de fonctionnement, et le suivi et l'inspection des défauts et des dangers potentiels. Une attention particulière doit être portée à la vérification de la pression et du niveau d'huile du disjoncteur haute tension à SF₆, à l'enregistrement de la valeur de pression, à l'observation de la couleur de l'huile, et à la vérification de la possibilité de stockage d'énergie normale.

• Des inspections complètes doivent être effectuées au moins une fois par mois. Sur la base des inspections de routine, les portes des armoires d'équipement dans le poste électrique sont ouvertes pour inspection. Des données de fonctionnement telles que la valeur de pression du gaz et le niveau d'huile du disjoncteur sont enregistrées ; il est vérifié si les portes des armoires du disjoncteur sont bien fermées, si les trous sont bien bouchés, et si les dispositifs de déshumidification et de contrôle de la température fonctionnent normalement ; si les bobines d'ouverture et de fermeture ont des changements de couleur, des odeurs anormales ou des signes de brûlure ; si le mécanisme de commande et le mécanisme de transmission du disjoncteur sont normaux ; et si le câblage secondaire présente des surchauffes, des lâchetés ou des ruptures.

• Une inspection nocturne doit être effectuée au moins une fois par mois. Cela fait référence aux inspections effectuées la nuit avec les lumières éteintes, en se concentrant sur la vérification de la surchauffe des câbles de raccordement, des jonctions et des pinces, et sur la présence de décharges sur l'isolation externe.

• Des inspections spéciales sont effectuées pour prévenir les dysfonctionnements, les refus de fonctionnement, les déformations structurelles, les dommages à l'isolation, les décharges, ou les flashovers de pollution des disjoncteurs en raison des changements de l'environnement externe ou du mode de fonctionnement du système, qui peuvent affecter le fonctionnement normal du disjoncteur. Les cycles d'inspection varient selon les situations spécifiques.

3.2 Établissement d'un cycle de maintenance raisonnable

Les inspections régulières visent à mieux détecter les problèmes, tandis que la maintenance régulière peut mieux prévenir les petits défauts de se transformer en accidents majeurs. Voici plusieurs éléments de maintenance courants pour les disjoncteurs.

• La maintenance des armoires est effectuée tous les six mois. Elle se concentre sur la vérification des joints d'étanchéité, des charnières et des poignées des portes d'armoire, de la rouille de l'armoire, et de l'intégrité des marques de mise à la terre.

• La maintenance de l'obstruction est effectuée une fois par mois. Des matériaux ignifuges doivent être utilisés pour l'obstruction, et si nécessaire, des matériaux isolants tels que des plaques ignifuges doivent être utilisés pour assurer une obstruction étanche et empêcher l'effondrement du matériel d'obstruction.

• La maintenance des dispositifs de déshumidification et de chauffage, ainsi que des dispositifs d'éclairage, est effectuée une fois par trimestre. Il est déterminé si les dispositifs de déshumidification et de chauffage fonctionnent normalement en fonction des changements environnementaux. En même temps, il est vérifié si les dispositifs d'éclairage à l'intérieur de l'armoire sont normaux, et si leurs interrupteurs de contact et leur câblage sont lâches.

3.3 Établissement d'un processus de gestion des défauts

Les défauts découverts lors des inspections et de la maintenance doivent être enregistrés et signalés en temps opportun en fonction de leur gravité. Par la suite, le personnel de maintenance doit effectuer des tests et des travaux de maintenance. Après la maintenance, le personnel d'exploitation et de maintenance est responsable de l'acceptation de l'équipement, et l'équipement est mis en service uniquement après avoir passé l'acceptation. Grâce à la gestion en boucle fermée de la découverte - enregistrement - signalement - traitement - acceptation, non seulement la durée de vie de l'équipement peut être prolongée, mais aussi la survenue d'accidents peut être réduite, et une énergie électrique de haute qualité peut être fournie de manière plus efficace aux utilisateurs.

3.4 Précautions pour l'acceptation

Les disjoncteurs doivent être acceptés et passer l'inspection avant d'être mis en service après une nouvelle installation ou une maintenance. Lors de l'acceptation, il faut s'assurer qu'il n'y a pas de restes de maintenance sur le disjoncteur ; que les isolateurs en porcelaine sont propres et non endommagés ; que les manomètres de pression de gaz SF₆ et les jauges de niveau d'huile sont normaux ; que le mécanisme hydraulique ou à ressort peut stocker de l'énergie normalement ; que l'armoire est bien scellée, et que les joints ne sont ni lâches ni déformés ; et que les signaux de position et les signaux d'alarme anormaux fonctionnent correctement.

4 Conclusion

La gestion de l'exploitation et de la maintenance des disjoncteurs est un processus dynamique. Dans le travail quotidien, le sens des responsabilités du personnel d'exploitation et de maintenance doit être renforcé. Ils doivent strictement suivre les règlements pour les inspections et la maintenance correspondantes, et un système de gestion en boucle fermée raisonnable pour l'équipement doit être établi pour garantir le fonctionnement normal de l'équipement et le fonctionnement stable du réseau électrique.