Phân tích ngắn gọn về các điểm chính cho vận hành và bảo trì công tắc điện cao áp SF6
1 Tổng quan
Các cầu chì có thể kết nối và ngắt mạch theo chế độ hoạt động bình thường. Khi xảy ra sự cố, chúng cũng có thể nhanh chóng cắt đứt thiết bị hỏng dựa trên tín hiệu bảo vệ thứ cấp, hoặc kết nối mạch để khôi phục nguồn điện sau khi sự cố tạm thời được loại bỏ. Do đó, chúng có chức năng kép là điều khiển và bảo vệ. Hiện tại, có hơn một trăm trạm biến áp ở khu vực Bình Đỉnh Sơn. Trong mỗi trạm biến áp, các cầu chì được yêu cầu cho mỗi đường dây ra, mỗi bên đường dây vào, và kết nối của hai busbar. Cầu chì cao áp SF₆ được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp 110 kV và 220 kV do những ưu điểm như khả năng cắt mạnh, tốc độ hành động nhanh, dễ bảo trì và ổn định cao.
Cầu chì cao áp chủ yếu bao gồm tiếp điểm di chuyển, tiếp điểm tĩnh, buồng dập hồ quang, và phần dẫn điện. Tiếp điểm di chuyển và tiếp điểm tĩnh nằm bên trong buồng dập hồ quang và được sử dụng để ngắt dòng điện. Tiếp điểm tĩnh giữ nguyên vị trí, và tiếp điểm di chuyển được cung cấp năng lượng bởi cơ cấu vận hành để cho phép cầu chì hoàn thành các thao tác đóng và mở. Cơ cấu vận hành được kết nối với tiếp điểm di chuyển thông qua cơ cấu truyền động và thanh cách điện kéo.
Mặc dù hiệu suất của các cầu chì cao áp SF₆ phổ biến hiện nay tương đối hoàn thiện, nhưng vẫn có thể xảy ra sự cố trong quá trình vận hành do sự thay đổi của lưới điện, môi trường bên ngoài và các yếu tố nội bộ. Lấy ví dụ về các cầu chì cao áp SF₆ được sử dụng trong các trạm biến áp 220 kV, bài viết này sẽ thảo luận ngắn gọn về các vấn đề phổ biến trong quá trình vận hành và các biện pháp xử lý tương ứng.
2 Phân tích các vấn đề hiện tại và điểm chính của vận hành và bảo trì
Nhiều thành phần của cầu chì cao áp SF₆, như cơ cấu vận hành, cơ cấu truyền động, phần dập hồ quang, và phần dẫn điện, dễ gặp các sự cố khác nhau trong quá trình vận hành. Trong quá trình vận hành trước đây của các trạm biến áp ở khu vực Bình Đỉnh Sơn, đã xảy ra các sự cố sau:
Những vấn đề này có thể gây tổn hại nhất định cho các cầu chì cao áp SF₆ ở mức độ khác nhau và ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của chúng. Trong quá trình kiểm tra và bảo trì hàng ngày, cần chú ý nhiều hơn đến việc kiểm tra các thành phần của các cầu chì cao áp SF₆ để cải thiện độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống điện. Dưới đây là phân tích riêng lẻ về các vấn đề trên.
2.1 Phần dập hồ quang
Các cầu chì cao áp SF₆ phải có khả năng thổi hồ quang đủ và sức chịu đựng điện介质恢复强度以有效防止电流过零时的电弧重燃。高压SF₆断路器的灭弧过程发生在灭弧室内，主要由动主触头、静主触头、动弧触头、静弧触头、大小喷嘴、压气缸和活塞组成。具体来说： - 主触头在断路器正常运行时承载电流。 - 弧触头与主触头并联连接，其行程大于主触头。它们可以在电流中断或闭合过程中承受所有电弧侵蚀，从而保护主触头不受损坏。 - 喷嘴限制喷射气体的流向和速度，以达到最佳的灭弧效果。 - 当动触头移动时，活塞压缩压气缸中的气体，增加气缸内的气体压力，达到最佳的灭弧气体压力。 在运行过程中，SF₆气体泄漏会直接影响断路器的稳定运行。当气体压力降至阈值以下时，断路器会因低压发出警报或被锁定。在这种情况下，可能会发生故障，从而扩大停电范围。  **2.2 机械部分** 高压SF₆断路器的机械性能直接决定了其灭弧能力和影响其分合闸速度和时间。机械部分大致可以分为操作机构和传动机构。根据断路器故障统计数据，中国63.2%的断路器故障是由操作机构引起的。 平顶山地区110kV及以上变电站使用的SF₆断路器的操作机构大致分为液压机构和弹簧机构。由于结构简单、维护方便、响应速度快、环保且成本低等优点，弹簧机构被广泛使用。然而，随着运行时间的增加，弹簧的弹性会减弱。可能出现的情况是，由于分闸弹簧无法储能，断路器无法切断故障电流，或者由于合闸弹簧在重合闸时无法储能而导致重合失败。 液压机构具有可靠性更强、安全性更高和使用寿命更长的优点。当液压值低于阈值时，将激活零压闭锁，以避免因压力损失导致的慢分。控制系统将启动电机增压，并在设定时间后，时间继电器将切断控制回路停止增压。 此外，连杆、曲臂和转轴等传动机构在分合闸过程中起着重要作用。当接收到分合闸信号时，分合闸弹簧释放能量并通过连杆和曲臂等传动机构驱动触头完成分合闸任务。如果连杆、曲臂或转轴变形或开裂，将影响断路器在分合闸过程中的正常传动。  **2.3 运行环境** 户外型SF₆断路器在运行过程中也应注意运行环境变化的影响。例如，在强风条件下，引线可能会大幅摆动或有异物缠绕。当雷电袭击电网或接地系统时，可能会发生过电压冲击，导致断路器跳闸。在雨雪天气下，断路器表面容易受潮，可能形成电晕放电。如果表面被污染，可能会发生更严重的污闪。在积雪或结冰的情况下，接头可能会过热。当温度突然变化时，断路器的油位和气体压力也会突然变化，导致绝缘性能下降，影响其分合闸速度。 **2.4 绝缘部分** 绝缘部分的作用是将设备与空气隔离开来。常用的绝缘材料包括瓷绝缘子、复合绝缘子和硅橡胶绝缘子。目前，平顶山地区的SF₆断路器外部绝缘大多采用瓷质材料。 在运行过程中，瓷绝缘子的绝缘性能可能会因自身质量差、安装不合格、温度突变或过电压冲击过大等因素而严重下降甚至丧失。如果高压SF₆断路器在安装时外部绝缘受力不均，长期运行中外部绝缘的损坏会更加严重。严重情况下，瓷表面可能会出现裂缝或断裂。 此外，外部温度的突然变化会显著降低绝缘材料的弯曲和拉伸强度。此时若施加机械力，绝缘部分可能会损坏甚至穿孔。当外部绝缘受到过电压作用时，可能会引发局部放电。如果外部绝缘表面有灰尘或污垢，且环境潮湿，高电场作用下可能会发生污闪。 **3 对策** 由于220kV变电站出线多，相应地，SF₆断路器数量也多，为了减少上述问题的发生，应制定合理的巡检周期和检修周期，建立完整的缺陷处理流程和设备验收标准，重点预防事故，建立完整的闭环管理体系。 **3.1 制定合理的巡检周期** 断路器的正常运行依赖于运维人员的日常巡视。通过制定合理的巡检周期，可以及时发现断路器的缺陷，防止缺陷扩大造成事故。以下简要描述220kV高压SF₆断路器巡视时应注意的关键点。 - 每周至少进行一次例行巡视。这主要是对断路器外观、异常声音、设备渗漏、运行环境及缺陷和隐患的跟踪检查。特别要注意检查高压SF₆断路器的压力值和油位是否在正常范围内，记录压力值，观察油色是否正常，能否正常储能。 - 每月至少进行一次全面巡视。在例行巡视的基础上，打开变电站内设备柜门进行检查。记录断路器的气体压力值和油位值；检查断路器柜门是否紧闭，孔洞是否封堵良好，除湿控温装置是否能正常工作；分合闸线圈是否有变色、异味或烧焦现象；断路器的操作机构和传动机构是否正常；二次接线是否有过热、松动或断裂现象。 - 每月至少进行一次夜间熄灯巡视。这是指在夜间关灯的情况下进行的巡视，重点检查引线、接头和夹具是否过热，以及外部绝缘是否有放电现象。 - 特殊巡视是为了防止因外部环境或系统运行方式的变化导致断路器误动、拒动、结构变形、绝缘损坏、放电或污闪等问题，影响断路器的正常运行。具体情况有不同的巡视周期。 **3.2 制定合理的检修周期** 定期巡视是为了更好地发现问题，而定期检修则能更好地防止小缺陷发展成大事故。以下是断路器常见的几种检修项目。 - 每半年进行一次柜体维护。重点检查密封条、柜门铰链和把手是否损坏，柜体是否生锈，接地标志是否完好。 - 每月进行一次封堵维护。封堵应使用防火封堵材料，必要时可使用防火板等绝缘材料，确保封堵严密，防止封堵材料塌陷。 - 每季度进行一次除湿加热装置和照明装置的维护。根据环境变化确定除湿加热装置是否正常工作。同时检查柜内照明装置是否正常，接触开关和线路接线是否松动。 **3.3 建立缺陷处理流程** 巡视和检修过程中发现的缺陷应做好记录，并根据其严重程度及时上报。随后，检修人员应及时进行试验和检修工作。检修后，运维人员负责设备验收，只有验收合格后才能投入运行。通过发现—登记—上报—处理—验收的全过程闭环管理，不仅能够延长设备使用寿命，还能减少事故发生，更好地为用户提供高质量的电能。 **3.4 验收注意事项** 断路器在新安装或检修后投入运行前应经过验收并合格。验收时应确保断路器上无检修遗留物；瓷绝缘子清洁无损；SF₆气体压力表和油位表正常；液压机构或弹簧机构能正常储能；柜体密封良好，接头无松动或变形；位置信号和异常报警信号能正确动作。 **4 结论** 断路器的运维管理是一个动态过程。在日常工作中，应加强运维人员的责任感，严格按照相关规定进行相应的巡视和检修，制定合理的设备闭环管理体系，确保设备正常运行和电网稳定运行。
