Rövid elemzés a magasfeszültségű SF6 átkapcsolók üzemeltetésének és karbantartásának kulcspontjairól

1 Áttekintés

A vezetékátkapcsolók normális működési feltételek mellett kapcsolhatják és szakíthatják meg a hálózatokat. Hiba esetén gyorsan elvágják a hibás berendezéseket a másodlagos védelmi jelzékek alapján, vagy visszaállítják a hálózatot a tranzitorszáron kívül. Így ők képesek ellenőrzésre és védelemre is. Jelenleg Pingdingshan területén több mint száz átalakító állomás található. Minden átalakító állomáson minden ki- és bevezető oldalon, valamint a dupla buszbár kötéséhez vezetékátkapcsolók szükségesek. A magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók erős lekapcsolási képessége, gyors működése, könnyű karbantartása és nagy stabilitása miatt széles körben használódnak 110 kV és 220 kV átalakító állomásokon.

A magasfeszültségű vezetékátkapcsolók főleg mozgó és rögzített kapcsolókból, tűzoltó kamrákból és vezető részekből állnak. A mozgó és rögzített kapcsolók a tűzoltó kamrában helyezkednek el, és azzal szakítják meg az áramot. A rögzített kapcsoló helyben marad, míg a mozgó kapcsolót a működtető mechanizmus hajtja, hogy a vezetékátkapcsoló nyitást és zárást tudjon végrehajtani. A működtető mechanizmus csatlakozik a mozgó kapcsolóhoz egy továbbító mechanizmus és izoláló húzószer keresztül.

Bár a jelenleg használt magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók teljesítménye viszonylag teljes, a hálózat, külső környezet és belső tényezők változásai miatt a működés során továbbra is hibák fordulhatnak elő. A 220 kV átalakító állomásokban használt magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók példáján keresztül ebben a tanulmányban röviden tárgyaljuk a működés során felmerülő gyakori problémákat és a hozzájuk tartozó kezelési intézkedéseket.

2 Létező problémák elemzése és üzemeltetési-karbantartási kulcspontok

A magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók működés közben számos komponensük, mint a működtető, továbbító, tűzoltó és áramvezető rész, hibára lehet látható. A Pingdingshan területen korábban a következő esetek történtek:

• A magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók működését a SF₆ gáz kiérzékenysége miatt kellett megszüntetni.

• A hidraulikus mechanizmus súlyos olajszivárgása miatt nyomászár beszüntetése történt, vagy a rugó mechanizmus anomáliái miatt energia tárolása nem volt lehetséges, ami a magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolóknak akadályozta a normális áramszakítást.

• A vezetékátkapcsoló működését a mechanizmuson belüli problémák, mint például a vezérlő áramkör megsérülése, akadályozta, így nem felelt meg a nyitási és zárási követelményeknek.

• A porcelángördülő törése miatt a magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók sérültek.

• Az áramvezetési problémák miatti túlmelegedés miatt a magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók nem tudtak normálisan működni.

• A külső környezet vagy a izolációs rész sérülése miatt a vezetékátkapcsolók eltérő mértékben sérültek, és nem tudták fenntartani a normális működést.

Ezek a problémák bizonyos mértékben károsíthatják a magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolókat, és befolyásolhatják a normális működésüket. Az általános ellenőrzés és karbantartás során több figyelmet kell fordítani ezekre a komponensekre, hogy javítsa a villamos energiaszolgáltatás megbízhatóságát. A következőkben egyenként elemezzük a fenti problémákat.

2.1 Tűzoltó rész

A magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolóknak elég erős tűzoltó képességgel és dielektrikus helyreállítási erejükkel kell rendelkezniük, hogy hatékonyan megakadályozzák a tűz újraindulását az áramnull ponton. A magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók tűzoltó folyamata a tűzoltó kamrában zajlik, amely főleg mozgó és rögzített főkapcsolókból, mozgó és rögzített tűzkapcsolókból, nagy és kis szopról, tömörítő hengerből és pisztolymból áll. Konkrétan:

• A főkapcsolók az áramot viszik, amikor a vezetékátkapcsoló normálisan működik.

• A tűzkapcsolók párhuzamosan vannak kapcsolva a főkapcsolókkal, és utazási távolságuk nagyobb, mint a főkapcsolóknak. Ők képesek kitartani az összes tűz érozióján az áramszakítás vagy zárás során, így védik a főkapcsolókat a károsodástól.

• A szopok korlátozzák a szellőgáz folyási irányát és sebességét, hogy a legjobb tűzoltó hatást elérjék.

• A pisztoly tömöríti a gázt a tömörítő hengerben, amikor a mozgó kapcsoló mozog, növelve a hengerben lévő gázt nyomását, hogy elérje a legoptimálisabb tűzoltó gáznagyon nyomását.

A működés során a SF₆ gáz kiérzékenysége közvetlenül befolyásolja a vezetékátkapcsoló stabil működését. Amikor a gáznagyon nyomás alá esik a küszöbnél, a vezetékátkapcsoló riasztást ad vagy záródik le alacsony nyomás miatt. Ebben az esetben hiba fordulhat elő, ami potenciálisan bővítette volna a villanytalanított területet.

2.2 Mechanikai rész

A magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók mechanikai teljesítménye közvetlenül meghatározza tűzoltó képességüket, és befolyásolja a nyitási és zárási sebességüket és időt. A mechanikai részt nagyjából két részre oszthatjuk: a működtető és a továbbító mechanizmus. A vezetékátkapcsolók hibáinak statisztikai adatai szerint Kínában 63,2%-a a hibákat a működtető mechanizmus okozza.

A Pingdingshan területen 110 kV-nál magasabb átalakító állomásokban használt SF₆ vezetékátkapcsolók működtető mechanizmusa két fő típusba osztható: hidraulikus és rugó mechanizmus. A rugó mechanizmus széles körben használódnak egyszerű mechanikai szerkezetük, könnyű karbantartásuk, gyors reakcióidejük, környezetbarát jellegük és alacsony költségük miatt. Azonban a működési idő növekedésével a rugó rugalmassága gyengülhet. Olyan helyzetek lehetnek, amikor a vezetékátkapcsoló nem tudja lekapcsolni a hibás áramot, mert a nyitó rugó nem tudja tárolni az energiát, vagy a bezárás sikertelen, mert a bezáró rugó nem tudja tárolni az energiát a bezárás során.

A hidraulikus mechanizmusok erősebb megbízhatósággal, magasabb biztonsággal és hosszabb élettel rendelkeznek. Amikor a hidraulikus érték alá esik a küszöbnél, a nullnyomás záródás aktiválódik, hogy elkerülje a nyomás elvesztés miatti lassú nyitást. A vezérlő rendszer indítja a motort, hogy növelje a nyomást, és egy beállított idő után az idő relé kikapcsolja a vezérlő áramkört, hogy leállítsa a nyomás növelését.

Ezenkívül a továbbító mechanizmusok, mint a csavarkötő, fogaskerék és forgástengely, fontos szerepet játszanak a nyitási és zárási folyamatban. Amikor nyitási és zárási jeleket kapnak, a nyitó és bezáró rugók energiát szabadítanak fel, és a csavarkötő és fogaskerek segítségével a kapcsolókat nyitási és zárási feladatok végrehajtására hajtják. Ha a csavarkötő, fogaskerék vagy forgástengely torzul vagy tör, ez befolyásolja a vezetékátkapcsoló normális továbbítását a nyitási és zárási során.

2.3 Működési környezet

A külső SF₆ vezetékátkapcsolóknak a működés során figyelembe kell venniük a működési környezet változásainak hatásait is. Például erős szélfelhajtás esetén a vezetékek jelentősen ingadozhatnak, vagy idegen testek ragadhatnak rájuk. Villámütés esetén a hálózaton vagy a földes rendszeren túlnyomás jellemző lehet, ami a vezetékátkapcsoló trippelését okozhatja. Esős vagy havas időben a vezetékátkapcsoló felülete nehezítheti a nedvességet, ami korona diszcharget keltethet. Ha a felület kontaminált, súlyosabb szennyezési flashover lehetséges. Havas vagy jégösszefaggatás esetén a csatlakozók túlmelegedhetnek. Ha a hőmérséklet váratlanul változik, a vezetékátkapcsoló olajszintje és gáznagyon nyomása is változhat, ami csökkentheti a izolációs teljesítményt, és befolyásolhatja a nyitási és zárási sebességét.

2.4 Izolációs rész

Az izolációs rész célja, hogy elválasztja a berendezést a levegőtől. Gyakran használt izolációs anyagok a porcelángördülők, kompozit izolátorok és szilikon gumai izolátorok. Jelenleg a Pingdingshan területen a SF₆ vezetékátkapcsolók külső izolációja leginkább porcelángördülőkből készül.

A működés során a porcelángördülők izolációs teljesítménye jelentősen romolhat, vagy akár teljesen elveszhet saját minőségük, nem megfelelő telepítés, hirtelen hőmérsékleti változások vagy túlnyomások miatt. Ha a magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók külső izolációja nem egyenletesen terhelt a telepítés során, a hosszú távú működés során a külső izoláció sérülése súlyosbodhat. Súlyos esetekben a porcelángördülő felületén repedések vagy törések is felléphetnek.

Továbbá a külső hőmérséklet hirtelen változása jelentősen csökkentheti az izolációs anyagok hajlítási és nyírásos erőt. Ha ebben az időben mechanikai erők hatnak, az izolációs rész sérülhet, vagy akár lyukakat is kaphat. Ha a külső izoláción túlnyomás hat, parciális diszcharge lehetséges. Ha a külső izoláció felületén por vagy szennyeződés van, és a környezet nedves, szennyezési flashover lehetséges a magasfeszültségű elektromos mező hatására.

3 Ellenintézkedések

Mivel a 220 kV átalakító állomásoknál sok ki-vezető vonal van, és ennek megfelelően sok SF₆ vezetékátkapcsoló, a fenti problémák bekövetkezésének csökkentése érdekében egy ésszerű ellenőrzési és karbantartási ciklus kialakítása, egy teljes hiányosságkezelési folyamat és berendezés elfogadási szabvány bevezetése, az esetek megelőzésének hangsúlyozása, és egy teljes zárt körű menedzsment rendszer kialakítása szükséges.

3.1 Ésszerű ellenőrzési ciklus kialakítása

A vezetékátkapcsolók normális működése az üzemeltetési és karbantartási személyzet napravi ellenőrzéseire támaszkodik. Egy ésszerű ellenőrzési ciklus kialakításával időben fel lehet fedezni a vezetékátkapcsolók hiányosságait, megelőzve a hiányosságok kiterjedését és a balesetek bekövetkezését. A következőkben röviden bemutatjuk a 220 kV magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsolók ellenőrzésének fontos pontjait.

• Rendszeres ellenőrzések legalább hetente egy alkalommal kell végezni. Ez főleg a vezetékátkapcsoló megjelenésének, anormális hangoknak, berendezési szivárgásoknak, működési környezetnek, valamint a hiányosságok és potenciális veszélyek nyomon követésének és ellenőrzésének szabványos ellenőrzését tartalmazza. Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy a magasfeszültségű SF₆ vezetékátkapcsoló nyomásértékének és olajszintjének a normális tartományban legyen, a nyomásértéket jegyezze fel, ellenőrizze, hogy a szín normális-e, és hogy az energia tárolása normálisan lehetséges-e.

• Teljes ellenőrzések legalább havonta egy alkalommal kell végezni. A rendszeres ellenőrzések mellett a berendezés szekrényajtajait a szekrényben meg kell nyitni ellenőrzésre. Jegyezze fel a vezetékátkapcsoló gáznagyon nyomásértékét és olajszintjét; ellenőrizze, hogy a vezetékátkapcsoló szekrényajtai szorosan zárva vannak-e, hogy a lyukak jól le vannak-e zárva, és hogy a szárító és hőmérséklet-ellenőrző eszközök normálisan működnek-e; hogy a nyitó és záró tekercsek színe, illat vagy égési jelei vannak-e; hogy a vezetékátkapcsoló működtető és továbbító mechanizmusa normális-e; és hogy a másodlagos vezetések túlmelegednek, lökődnek-e vagy szakadnak-e.

• Sötétben történő ellenőrzések legalább havonta egy alkalommal kell végezni. Ez a fény nélküli ellenőrzés, amely éjszaka, a világítás kikapcsolásával történik, és főleg a vezetékek, csatlakozók és csavarok túlmelegedését, valamint a külső izoláció diszcharget vizsgálja.

• Különleges ellenőrzések annak érdekében, hogy a vezetékátkapcsolók hibás működését, működési utasítások betartását, strukturális deformációt, izolációs sérülést, diszcharget vagy szennyezési flashovert megelőzzék a külső környezet vagy a rendszer működési módjának változásai miatt, ami befolyásolhatja a vezetékátkapcsolók normális működését. A konkrét helyzetek különböző ellenőrzési ciklusokat igényelnek.

3.2 Ésszerű karbantartási ciklus kialakítása

A rendszeres ellenőrzések célja, hogy jobban fel lehessen fedezni a problémákat, míg a rendszeres karbantartás jobban megelőzi, hogy a kisebb hiányosságok nagyobb balesetekké fejlődjenek. A következőkben néhány gyakori karbantartási elemet mutatunk be a vezetékátkapcsolókhoz.

• Szekrénykarbantartás hat hónaponként egyszer. Főleg a szegélyek, szekrényajtak és fogantyúk sérülését, a szekrény rostásodását, és a földelési jelzések integritását ellenőrzi.

• Blokkolási karbantartás havonta egyszer. Tűzellenálló blokkolási anyagokat kell használni, és ha szükséges, tűzellenálló deszkákat is, hogy biztosítsa a szoros blokkolást, és megelőzze a blokkolási anyag összeomlását.

• Szárító és fűtőeszközök, valamint világítóeszközök karbantartása negyedévenként egyszer. Ellenőrzi, hogy a szárító és fűtőeszközök normálisan működnek-e a környezeti változások alapján. Ugyanakkor ellenőrzi, hogy a szekrényben lévő világítóeszközök normálisan működnek-e, és hogy a kapcsolók és áramkörök lökődnek-e.

3.3 Hiányosságkezelési folyamat kialakítása

Az ellenőrzések és karbantartás során felismert hiányosságokat fel kell jegyezni, és időben jelenteni kell a súlyosságuk alapján. Később a karbantartási személyzet időben el kell végeznie a kísérleteket és karbantartási munkálatokat. A karbantartás után az üzemeltetési és karbantartási személyzet felelős a berendezés elfogadásáért, és a berendezést csak akkor teszik működésbe, ha az elfogadásra került. A felfedezés - feljegyzés - jelentés - kezelés - elfogadás teljes körű zárt körű menedzsment révén nem csak a berendezések élettartamát lehet meghosszabbítani, de a balesetek bekövetkezését is csökkenteni, és jobb minőségű villamos energiát szolgáltathatunk a felhasználók számára.

3.4 Elfogadásra vonatkozó figyelmeztetések

A vezetékátkapcsolókat a karbantartás vagy új telepítés után csak akkor lehet működésbe állítani, ha az elfogadásra kerültek. Az elfogadás során biztosítani kell, hogy a vezetékátkapcsolón ne legyenek hátramaradtak a karbantartásból; a porcelángördülők tiszta és sérülésmentesek; a SF₆ gáznyomásmérő és olajszintmérő normális; a hidraulikus vagy rugó mechanizmus normálisan tud energia tárolni; a szekrény jól zárva van, és a csatlakozók nem lökődnek vagy torzulnak; és a pozíciós jelzések és rendellenes riasztási jelzések helyesen működnek.

4 Következtetés

A vezetékátkapcsolók üzemeltetési és karbantartási menedzsmentje egy dinamikus folyamat. A mindennapi munkában megerősíteni kell az üzemeltetési és karbantartási személyzet felelősségtudatát. Szigorúan követni kell a szabályzatoknak megfelelő ellenőrzéseket és karbantartásokat, és egy ésszerű zárt körű menedzsment rendszert kell kialakítani, hogy biztosítsa a berendezések normális működését és a hálózat stabilitását.