En kort analys av nyckelpunkter för drift och underhåll av högspännings-SF6-brytare

1 Översikt

Brytare kan ansluta och avbryta kretsar enligt driftläget under normala förhållanden. De kan också snabbt skära bort defekta enheter baserat på sekundära skyddssignaler vid ett fel, eller ansluta kretsen för att återställa strömförsörjningen efter att ett tillfällig fel har utraderats. Således har de den dubbla funktionen av kontroll och skydd. För närvarande finns det mer än hundra ombudsstationer i Pingdingshan-området. I varje ombudsstation krävs brytare för varje utgående ledning, varje inkommande sidan och kopplingen av dubbla busbarer. Högvoltshvävstångsbrytare används omfattande i 110 kV och 220 kV ombudsstationer på grund av sina fördelar som starka brytningskapaciteter, snabba åtgärder, lätthet att underhålla och hög stabilitет.

Högvoltshvävstångsbrytare består huvudsakligen av rörliga kontakt, fasta kontakt, båglösningskammare och ledningsdelar. De rörliga och fasta kontakt är placerade inuti båglösningskammaren och används för att avbryta strömmen. Den fasta kontakten stannar kvar på plats, medan den rörliga kontakten drivs av driftmekanismen för att möjliggöra att brytaren slutför öppnings- och stängningsåtgärder. Driftmekanismen är ansluten till den rörliga kontakten genom en överföringsmekanism och en isolerande dragstång.

Även om prestandan hos vanligt använda högvoltshvävstångsbrytare är relativt komplett för närvarande, kan ändå fel uppstå under drift på grund av förändringar i elnätet, yttre miljö och interna faktorer. Genom att ta högvoltshvävstångsbrytare som används i 220 kV ombudsstationer som exempel diskuteras i denna artikel de vanliga problemen under deras drift och motsvarande åtgärder.

2 Analys av existerande problem och viktiga punkter för drift och underhåll

Flera komponenter av högvoltshvävstångsbrytare, såsom driftmekanism, överföringsmekanism, båglösningsdel och strömledningsdel, är utsatta för olika fel under drift. Under tidigare drift av ombudsstationer i Pingdingshan-området har följande incidenter inträffat:

• Högvoltshvävstångsbrytare tvingades stoppa drift på grund av SF₆-gasläckage.

• Trycklås uppstod på grund av allvarlig oljeläcka i hydrauliska mekanismer, eller energilagring misslyckades på grund av avvikelser i fjädrarmekanism, vilket resulterade i att högvoltshvävstångsbrytare inte kunde avbryta strömmen normalt.

• Brytaren vägrade fungera på grund av problem inom mekanismen, som ett trasigt styrcircuit, vilket förhindrade den från att uppfylla kraven för öppning och stängning.

• Högvoltshvävstångsbrytare skadades på grund av porcelankapslingsfraktur.

• Överhettning orsakad av strömledningsproblem ledde till att högvoltshvävstångsbrytare inte kunde fungera normalt.

• Brytaren drabbades av olika graders skador och kunde inte bibehålla normal drift på grund av inflytande av yttre miljö eller skada på isoleringen.

Dessa problem kan orsaka viss skada på högvoltshvävstångsbrytare i olika grader och påverka deras normala drift. Under dagliga inspektioner och underhåll bör dessa komponenter av högvoltshvävstångsbrytare kontrolleras noggrannare för att förbättra elsystemets strömförsörjningstillförlitlighet. Följande är en individuell analys av de ovan nämnda problemen.

2.1 Båglösningsdel

Högvoltshvävstångsbrytare måste ha tillräcklig båglösningsförmåga och dielektrisk återhämtning för att effektivt förhindra båglångning vid nollgenomgång. Båglösningsprocessen för högvoltshvävstångsbrytare äger rum i båglösningskammaren, som huvudsakligen består av rörliga och fasta huvudkontakt, rörliga och fasta arkbågekontakt, stora och små munstycken, en komprimeringscilindrar och en kolv. Specifikt:

• De fasta kontakt bärs strömmen när brytaren är i normal drift.

• Arkbågekontakt är parallellkopplade med huvudkontakt, och deras kontaktresor är större än de huvudkontakt. De kan uthärda all bågearosion under strömbrytning eller stängning, vilket skyddar huvudkontakt från skada.

• Munstycken begränsar flödesriktning och hastighet för jetgas för att nå bästa båglösningsverkan.

• Kolven komprimerar gasen i komprimeringscilindern när den rörliga kontakten rör sig, vilket ökar gastrycket i cilindern till optimalt båglösningsgastryck.

Under drift kommer SF₆-gasläckage att direkt påverka brytarens stabil drift. När gastrycket sjunker under tröskelvärdet kommer brytaren att ge larmsignal eller låsas på grund av lågt tryck. I detta fall kan ett fel uppstå, vilket potentiellt kan utvidga strömavbrottsområdet.

2.2 Mekanisk del

Den mekaniska prestandan hos högvoltshvävstångsbrytare avgör direkt deras båglösningsförmåga och påverkar deras öppnings- och stängningshastighet och tid. Den mekaniska delen kan grovt indelas i driftmekanism och överföringsmekanism. Enligt statistik över brytarfel orsakas 63,2% av brytarfel i Kina av driftmekanismen.

Driftmekanismerna för SF₆-brytare som används i 110 kV och högre ombudsstationer i Pingdingshan-området delas grovt in i hydrauliska mekanismer och fjädrarmekanismer. Fjädrarmekanismer används omfattande på grund av sina fördelar som enkel mekanisk struktur, lätthet att underhålla, snabb respons, miljövänlighet och låg kostnad. Men med ökande drifttid kommer fjädrens elasticitet att svagas. Det kan finnas situationer där brytaren inte kan avbryta felfströmmen på grund av att öppningsfjädern inte lagrar energi, eller att återstängningen misslyckas eftersom stängningsfjädern inte lagrar energi under återstängning.

Hydrauliska mekanismer har fördelarna med starkare tillförlitlighet, högre säkerhet och längre livslängd. När hydraulvärdet sjunker under tröskelvärdet aktiveras nolltrycksblockering för att undvika långsam öppning på grund av tryckförlust. Kontrollsystemet startar motorn för att öka trycket, och efter en inställd tid kommer tidsrelä att avbryta kontrollcirkeln för att stoppa tryckökningen.

Utöver detta spelar överföringsmekanismer som kopplingsstänger, krankaxlar och roterande axlar en viktig roll i öppnings- och stängningsprocessen. När öppnings- och stängningssignaler tas emot frigör öppnings- och stängningsfjäderna energi och driver kontakt för att slutföra öppnings- och stängningsuppgifter genom överföringsmekanismer som kopplingsstänger och krankaxlar. Om kopplingsstänger, krankaxlar eller roterande axlar är deformereda eller spruckna, kommer det att påverka den normala överföringen under brytarens öppning och stängning.

2.3 Driftmiljö

Utomhus-SF₆-brytare bör också beakta påverkan av förändringar i driftmiljön under drift. Till exempel kan ledningar svänga betydligt eller utländska föremål fastna vid dem i starka vindvillkor. När blixtar träffar elnätet eller jordningsystemet kan överspänningspåsar uppstå, vilket leder till att brytaren trippar. I regniga eller snöiga förhållanden är brytarens yta sårbar för fukt, vilket kan forma koronaudsläpp. Om ytan är förorenad kan mer allvarliga föroreningsflamslag uppstå. Vid snöansamling eller isbildning kan föreningsplatser överhettas. När temperaturen ändras plötsligt kan brytarens oljenivå och gastryck också ändras plötsligt, vilket leder till minskad isoleringsprestanda och påverkar dess öppnings- och stängningshastighet.

2.4 Isoleringsdel

Isoleringsdelen fungerar för att isolera utrustningen från luften. Vanligt använda isoleringsmaterial inkluderar porcelankapslingar, kompositkapslingar och silikonkautschukskapslingar. För närvarande består extern isoleringen av SF₆-brytare i Pingdingshan-området mestadels av porcelan.

Under drift kan porcelankapslingars isoleringsprestanda allvarligt minska eller till och med förloras på grund av faktorer som deras egna dåliga kvalitet, otillbörlig installation, plötsliga temperaturförändringar eller övermåttliga överspänningspåsar. Om extern isolering av högvoltshvävstångsbrytare utsätts för ojämnt belastning vid installation, kommer skadan på extern isolering att förvärras under långsiktig drift. I allvarliga fall kan sprickor eller bristningar uppstå på porcelanytan.

Dessutom kan plötsliga förändringar i den externa temperaturen signifikant minska böj- och dragmotståndet hos isoleringsmaterial. Om mekaniska krafter appliceras vid denna tidpunkt, kan isoleringsdelen skadas eller till och med perforeras. När extern isolering utsätts för överspänning kan partiell utsläppning utlösas. Om det finns damm eller smuts på den externa isoleringens yta, och miljön är fuktig, kan föroreningsflamslag uppstå under verkan av ett högspänningsfält.

3 Åtgärder

Eftersom det finns många utgående ledningar i 220 kV ombudsstationer, och därför en stor mängd SF₆-brytare, bör en rimlig inspektionscykel och underhållscykel formuleras, en fullständig defekthanteringprocess och utrustningsgodkännandestandard etableras, med fokus på olycksförebyggande, och ett fullständigt slutet hanteringssystem etableras.

3.1 Formulering av en rimlig inspektionscykel

Brytarnas normala drift beror på dagliga inspektioner av drift- och underhållspersonal. Genom att formulera en rimlig inspektionscykel kan fel i brytare upptäckas i tid, vilket förhindrar att felen expanderar och orsakar olyckor. Följande beskriver kortfattat de viktigaste punkterna som ska noteras under inspektion av 220 kV högvoltshvävstångsbrytare.

• Vanliga inspektioner bör utföras minst en gång per vecka. Detta innefattar huvudsakligen rutininspektioner av brytarens utseende, avvikande ljud, utrustningsläckage, driftsmiljö, och spårning och inspektion av fel och risker. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt att kontrollera om tryckvärdet och oljenivån för högvoltshvävstångsbrytare ligger inom det normala intervallet, att registrera tryckvärdet, observera om oljefärgen är normal, och om energilagring kan utföras normalt.

• Kompletta inspektioner bör utföras minst en gång per månad. Baserat på rutininspektioner öppnas utrustningskabinettens dörrar för inspektion. Driftdata som gastrycksvärdet och oljenivåvärdet för brytaren registreras; det kontrolleras om kabinettens dörrar för brytaren är hårt stängda, om hålen är väl blockerade, och om avfuktning- och temperaturkontrollenheter kan fungera normalt; om öppnings- och stängningsbobinar har färgförändring, ovanliga dofter eller tecken på bränning; om brytarens drift- och överföringsmekanism är normal; och om sekundära ledningar har överhettning, löshet eller brist.

• Inspektion i mörker bör utföras minst en gång per månad. Detta refererar till inspektioner som utförs på natten med ljuset av, med fokus på att kontrollera om ledningar, föreningsplatser och klampar är överhettade, och om det finns några utsläpp på den externa isoleringen.

• Specialinspektioner utförs för att förhindra att brytaren missar, vägrar fungera, deformerar strukturen, lider av isoleringskada, utsläpp, eller erfarenhet av föroreningsflamslag på grund av förändringar i den externa miljön eller systemets driftläge, vilket kan påverka brytarens normala drift. Specifika situationer har olika inspektionscykler.

3.2 Formulering av en rimlig underhållscykel

Regelbundna inspektioner syftar till att bättre upptäcka problem, medan regelbundet underhåll kan bättre förhindra att små fel utvecklas till stora olyckor. Följande är flera vanliga underhållsuppgifter för brytare.

• Kabinettsunderhåll utförs en gång var sjätte månad. Det fokuserar på att kontrollera om tätningssnoddar, kabinettsdörrsgångar och handtag är skadade, om kabinetet är rostat, och om markeringar för jordning är intakta.

• Blockeringsunderhåll utförs en gång i månaden. Brandmotståndskapande blockeringsmaterial bör användas för blockeringsverk, och brandmotståndskapslingar bör användas vid behov för att säkerställa tät blockeringsverk och förhindra att blockeringsmaterial rasar.

• Underhåll av avfuktning- och värmeenheter och belysningsenheter utförs en gång per kvartal. Det avgörs om avfuktning- och värmeenheter fungerar normalt enligt miljöförändringar. Samtidigt kontrolleras om belysningsenheter inuti kabinetten är normala, och om deras kontaktskaklar och cirkuitledningar är lösa.

3.3 Etablering av en defekthanteringprocess

Fel som upptäcks under inspektioner och underhåll bör registreras, och rapporteras i tid enligt deras allvarlighetsgrad. Senare bör underhållspersonal snabbt genomföra experiment och underhållsarbete. Efter underhåll är drift- och underhållspersonal ansvarig för utrustningsgodkännande, och utrustningen sätts i drift endast efter att den passerat godkännandet. Genom hela processens slutna loop-hantering av upptäckt - registrering - rapportering - hantering - godkännande, kan inte bara utrustningens livslängd förlängas, men även antalet olyckor minskas, och högkvalitativ elektricitet kan bättre levereras till användare.

3.4 Precautions for Acceptance

Circuit breakers should be accepted and pass the inspection before being put into operation after new installation or maintenance. During acceptance, it should be ensured that there are no remnants from maintenance on the circuit breaker; the porcelain insulators are clean and undamaged; the SF₆ gas pressure gauge and oil level gauge are normal; the hydraulic mechanism or spring mechanism can store energy normally; the cabinet is well-sealed, and the joints are not loose or deformed; and the position signals and abnormal alarm signals can operate correctly.

4 Conclusion

The operation and maintenance management of circuit breakers is a dynamic process. In daily work, the sense of responsibility of operation and maintenance personnel should be strengthened. They should strictly follow the regulations for corresponding inspections and maintenance, and a reasonable closed-loop management system for equipment should be formulated to ensure the normal operation of equipment and the stable operation of the power grid.