Recerca sobre l'anàlisi de falles i mètodes de gestió de disjuntores SF6

Dins el sistema de subestacions, els interruptors de alta tensió són dispositius d'interrupció de la corrent, entre els quals els interruptors de SF₆ són els més comuns. Aquests interruptors utilitzen el gas SF₆ com a principal medi d'aislament. Basant-se en l'acció de l'energia de l'arc, es forma un gas comprimit de SF₆ per extingir instantàniament l'arc, així assolint la interrupció de la corrent nominal i de la corrent de fallada, protegint les línies d'interrompiment de la corrent i l'equipament elèctric contra danys. El sistema està dotat d'un sistema operatiu complet, que pot controlar l'interruptor mitjançant operacions d'obertura i tancament, i té una funcionalitat molt forta.

Els interruptors de SF₆ són crucials per al funcionament normal de les subestacions. Un cop un interruptor de SF₆ falla, afectarà directament el funcionament de cada sistema de subestació. Això mostra la importància del manteniment i la protecció dels interruptors de SF₆. En aquest context ambiental, explorar l'anàlisi de falles i mètodes de tractament dels interruptors de SF₆ té una gran importància pràctica.

1 Anàlisi de les Falles Comunes dels Interruptors de SF₆
1.1 Pressió Insuficient del Gas SF₆

Durant la operació real dels interruptors de SF₆, és probable que ocorri la situació de pressió insuficient del gas SF₆. Un cop aquesta falla ocorre, el valor de pressió al manòmetre de pressió de SF₆ serà inferior al valor de pressió nominal. En control remot, el sistema de gestió de fons emitirà una alarma per advertir al personal de gestió que la pressió del gas SF₆ és massa baixa.

Aquest fenomen es deu principalment a la temperatura ambient baixa en l'àrea on es troba l'interruptor de SF₆, o hi ha una fugida de gas en el sistema de SF₆, o la lectura del manòmetre és incorrecta, provocant un fracàs del relé de densitat de SF₆, que a la vegada provoca una pressió insuficient del gas SF₆ i porta a la falla de l'interruptor de SF₆.

1.2 Falla de Tancament o Obertura de l'Interruptor de SF₆

Durant la operació de l'interruptor de SF₆, després de donar ordres de tancament i obertura en mode manual, l'interruptor de SF₆ no respon, causant així la falla de tancament o obertura de l'interruptor de SF₆.

Les causes principals d'aquest problema de falla inclouen tres aspectes. Primer, el sistema d'emmagatzematge d'energia de la molla falla i no pot proporcionar energia i potència per a les operacions de tancament i obertura de l'interruptor de SF₆. Segon, el circuit de control està bloquejat, provocant un circuit obert i impedint la transmissió d'ordres de tancament i obertura. Tercer, hi ha un error de l'enllaç mecànic. Encara que l'ordre s'envii, a causa del fracàs o dany de components mecànics, l'ordre enviat no es pot completar.

1.3 Falla de Falsa Obertura de l'Interruptor de SF₆

La falla de falsa obertura és una de les falles comunes dels interruptors de SF₆. Principalment es refereix a la situació en què l'interruptor de SF₆ s'obre automàticament sense una ordre d'operació, fent que l'interruptor de SF₆ es descontroli i afectant el funcionament normal de la subestació.

Les raons d'aquest fenomen de falla són principalment errors humans o tocs accidentals. També pot ser causat per una falsa obertura deguda a vibracions mecàniques externes. Les falles elèctriques també poden portar a l'apertura automàtica de l'interruptor de SF₆, principalment degut a accions de protecció incorrectes i valors de configuració incorrectes. Durant la connexió a dos punts del sistema DC, després de connectar les fonts d'alimentació positiva i negativa, es transmet i rep el senyal de protecció, resultant en accions incorrectes. A més, falles mecàniques com el fracàs del suport de tancament o el desplaçament del tornill de posició també poden causar la falla de falsa obertura de l'interruptor de SF₆.

1.4 Falla de Fals Tancament de l'Interruptor de SF₆

La falla de fals tancament és una de les falles comunes dels interruptors de SF₆. Es refereix a la situació en què l'interruptor de SF₆ es tanca automàticament sense una ordre d'operació, fent que l'interruptor de SF₆ es descontroli i afectant el funcionament normal de la subestació.

Les raons d'aquest fenomen de falla són principalment que els contactes positius i negatius en el circuit DC no estan connectats, però estan connectats a terra simultàniament, formant un circuit de control de tancament, causant així una falla de tancament; la resistència de la bobina del contactador de tancament és petita, reduint la tensió d'inici, causant un impuls momentani en el sistema DC i formant una falla de tancament; i el dany del suport del retenció d'obertura també pot causar la falla de fals tancament de l'interruptor de SF₆.

2 Mètodes de Tractament de les Falles dels Interruptors de SF₆
2.1 Mètode de Tractament de la Falla de Pressió Insuficient del Gas SF₆

Un cop ocorra la falla de pressió insuficient del gas SF₆, el personal de manteniment hauria de registrar primer el valor del manòmetre de l'interruptor de SF₆ regularment i convertir-lo en el valor de pressió a la temperatura estàndard per determinar si la pressió del gas a l'interruptor de SF₆ és normal. Si la pressió continua disminuint, es diagnostica com una fugida de gas a l'interruptor de SF₆.

Després de carregar l'interruptor de SF₆ a la pressió nominal, observeu el canvi del manòmetre. Utilitzeu un detector de fugides de SF₆ per revisar totes les parts de l'interruptor de SF₆, inclosos els punts de connexió, els anells de goma d'estanquilitat i la posició de la junta del manòmetre. Segons la situació real, es pot aplicar aigua amb sabó a les parts sospechoses de fugida per determinar la ubicació de la fugida.

Durant el tractament de la fugida, realitzeu una soldadura de reparació a les parts fugidies. Reemplaceu les parts fugidies i endegades segons l'ús de cada part. En la pràctica, ja que el fracàs del relé de densitat també pot fer que el sistema emiti una alarma de baixa pressió, el personal de manteniment pot revisar més a fons el relé de densitat, especialment les parts de llum indicadora i commutador, per descartar la situació de adherència o curt-circuit del commutador, i reemplaceu el relé endegat a temps per eliminar la falla.

2.2 Mètode de Tractament de la Falla de Tancament o Obertura de l'Interruptor de SF₆

En cas de falla de tancament o obertura de l'interruptor de SF₆, la falla s'hauria d'eliminar segons la causa específica de la falla.

Per a la falla de tancament o obertura de l'interruptor de SF₆ causada pel fracàs del sistema d'emmagatzematge d'energia de la molla, el personal de manteniment hauria de revisar l'operació del commutador auxiliar i el motor d'emmagatzematge d'energia del sistema d'emmagatzematge d'energia de la molla, i reemplaceu a temps els components amb marques de cremat a la superfície exterior. Si l'aparença és normal, treieu els fils del motor i proveu si la resistència del motor d'emmagatzematge d'energia i el commutador auxiliar poden funcionar normalment. Si l'emmagatzemament d'energia és normal després del tancament i el motor continua funcionant, es determina que el commutador auxiliar d'emmagatzematge d'energia no pot desconectar el circuit a temps per raons com l'adherència provocada per l'humitat o el cremat del contacte, causant així la falla de l'interruptor de SF₆. El personal de manteniment hauria de desconnectar manualment l'interruptor d'alimentació d'emmagatzematge d'energia per evitar que els components es cremin a causa de l'operació prolongada del motor, reemplaceu el commutador auxiliar, reviseu si tot l'equipament està afectat per l'humitat o la filtració d'aigua, i preneu mesures a temps per evitar l'humitat i la filtració per prevenir la recurrència de la falla de l'interruptor de SF₆.

Per a la falla de tancament o obertura de l'interruptor de SF₆ causada pel bloqueig del circuit de control, el personal de manteniment hauria de revisar primer l'estat de treball de les bobines de tancament i obertura de l'interruptor, comprovar si els fils de control estan trencats, i descartar la fluïdesa o la desconnexió dels terminals de cablació i dels nodes del commutador auxiliar. Primer, el personal de manteniment hauria de comprovar si les bobines de tancament i obertura estan sobrecalentades o cremades, i reemplaceu-les a temps. Segon, segons el diagrama de cablació de l'interruptor de SF₆, utilitzeu un multimetre per comprovar la connectivitat del circuit de l'interruptor, i elimineu a temps la situació de fils trencats o connexions floxes per assegurar que el circuit de bloqueig sigui normal. Un cop ocorri una anomalia, es pot determinar immediatament el punt de falla i eliminar la falla.

Per a la falla de tancament o obertura de l'interruptor de SF₆ causada per un fracàs de l'enllaç mecànic, el personal de manteniment hauria de deixar de utilitzar l'interruptor de SF₆ i informar del fracàs mecànic al superior. Generalment, els fracassos mecànics inclouen problemes com l'enganxament de la màquina, el llavero d'obertura alliberat, i la separació de la barra de transmissió. El personal de manteniment hauria de desmuntar les components mecàniques defectuoses, restablir les components mecàniques originals a les seves posicions originals segons el manual de fabricació, reemplaceu les components mecàniques endegades, netegeu el pols de les components, afegiu lubrificants adequats, i elimineu el problema d'enganxament de la màquina per aconseguir la eliminació de la falla.

2.3 Mètode de Tractament de la Falla de Falsa Obertura de l'Interruptor de SF₆

Per a la falla de falsa obertura causada per errors humans o tocs accidentals, el personal de manteniment hauria de revisar primer la visualització de senyals de l'interruptor de SF₆, descartar la falla del commutador, i reiniciar l'interruptor de SF₆ per proporcionar alimentació. Per a la falla de falsa obertura causada per falles elèctriques, el personal de manteniment hauria de revisar primer el senyal i el valor de configuració de l'interruptor de SF₆, trobar el punt de falla, analitzar la causa de la falla, i eliminar i reparar a temps les components defectuoses. Per a les components afectades per l'humitat a causa d'una estanquilitat deficiente, reemplaceu les components d'estanquilitat i instal·leu un dispositiu de càlida per evitar l'humitat i la deshumidificació per eliminar el problema de la falla. Per a la falla de falsa obertura causada per falles mecàniques, el personal de manteniment hauria de desmuntar la part mecànica, reajustar la posició del tornill de posició, reemplaceu o repareu el suport de tancament, elimineu la falla de falsa obertura, i així assegureu el funcionament normal de l'interruptor de SF₆.

2.4 Mètode de Tractament de la Falla de Fals Tancament de l'Interruptor de SF₆

En el tractament de la falla de fals tancament de l'interruptor de SF₆, el personal de manteniment hauria de clarificar la causa principal de la falla de fals tancament de l'interruptor de SF₆ i adoptar mètodes de tractament específics per eliminar la falla. El personal de manteniment hauria de revisar regularment la situació d'evitament d'humitat de cada component de l'interruptor de SF₆. Si el tancament es produeix per la connexió a terra simultània dels contactes positius i negatius en el circuit DC i es determina que és causat per l'humitat del circuit secundari, es pot instal·lar un dispositiu d'evitament d'humitat i deshumidificació en les parts afectades per l'humitat, i bloquejar els orificis de filtració d'aigua a temps per eliminar la falla. Alhora, el personal de manteniment hauria de revisar tots els circuits secundaris, reemplaceu a temps les components defectuoses o endegades, i eliminar la falla. A més, el personal de manteniment hauria de revisar la component del llavero d'obertura, reemplaceu la component del llavero d'obertura endegada, i eliminar la falla.

3 Anàlisi de Casos
3.1 Fenomen de la Falla

Un interruptor de SF₆ de tipus LW15 - 252 va ser posat en funcionament tan aviat com el 2007. Després que l'interruptor tripa, el llavero encara estava en una posició excessiva, i hi havia un espaiament anormal d'aproximadament 10 mm entre el llavero i el disparador de tancament, amb un contacte anormal. No obstant això, després de proporcionar l'alimentació del pols de tancament, la bobina i el disparador funcionaven normalment, però el llavero encara no podia ser alliberat per tancar. Després de desengranar manualment el llavero, l'interruptor encara no podia tancar.

3.2 Anàlisi de la Falla

A través de l'anàlisi dels registres de dades d'operació d'aquest interruptor, es va trobar que l'interruptor havia interromput la corrent 132 vegades durant la seva operació. Quan la corrent s'interromp, es genera una gran quantitat de calor, i l'arc de temperatura alta promoure l'acumulació de substàncies de reaccions químiques. Especialment per a la interrupció de corrents grans, es forma un efecte catalític, accelerant la reacció química de les substàncies internes i augmentant una gran quantitat de pols.

Per tant, el diagnòstic inicial d'aquesta falla de l'interruptor és que els productes de descomposició de l'arc causats per la interrupció de la corrent reaccionen químicament amb la graissa de silici en l'entorn tancat, formant una gran quantitat de substàncies com el SiF₄ i el Si(CH₃)₂F₂. Les substàncies solidificades romandran en la barra de sell hermètica, impedint la transmissió de la barra de sell hermètica, causant un fenomen d'enganxament i causant la falla de tancament de l'interruptor de SF₆.

3.3 Eliminació de la Falla

El personal de manteniment desmuntà el cos de l'interruptor defectuós. En la inspecció externa, es va trobar que la barra de sell hermètica estava clarament sucia, i hi havia una gran quantitat de graissa de silici en l'anell d'estanquilitat del sistema de sell hermètica, adhiri's a la superfície de la barra de sell hermètica, augmentant la fricció entre la barra de sell hermètica i l'anell d'estanquilitat durant el procés de transmissió, resultant en la incapacitat de la barra de sell hermètica per transmetre normalment i causant un enganxament. Reemplaçar les components del sistema de frenat no podria solucionar fonamentalment el problema de la falla, només abordava els símptomes però no la causa arrel.

En la inspecció interna, es va desmuntar el cos de l'interruptor, i es va trobar una gran quantitat de pols gris-blanc adherint-se a la paret interior de la presa de porcellana de la cambra d'extinció d'arc, la barra de sell hermètica, i la barra aïlladora. Aquests pols són principalment substàncies solidificades com el SiF₄ i el Si(CH₃)₂F₂ formades sota l'arc de temperatura alta. Un cop s'acumulin a un cert nivell, pot causar accidents de ruptura d'aislament.

4 Conclusió

En resum, durant la gestió diària, els administradors haurien de conèixer les falles comunes dels interruptors de SF₆ i desenvolupar solucions pràctiques. Un cop ocorri una falla, s'hauria de identificar ràpidament el punt de falla i eliminar la falla, eliminant perillosos, reduint el temps d'interrompiment de la corrent, prevenint la ocurrència de trips fora de seqüència, i així augmentant la seguretat i estabilitat de l'abastament d'energia a les subestacions.

Per tant, a més de reemplaçar les components del sistema de frenat, el personal de manteniment també necessita reemplaçar les components d'estanquilitat i d'extinció d'arc, netejar el pols a la cambra d'extinció d'arc. Després de la eliminació de la falla, l'interruptor es va reiniciar i va funcionar normalment.