Výzkum analýzy a metod řešení vad příhradových vypínačů SF6

V podstanici jsou vysokonapěťové přerušovače zařízení pro přerušování proudu, z nichž nejčastější jsou SF₆ přerušovače. Tyto přerušovače používají plyn SF₆ jako hlavní izolační médium. Na základě účinku energie oblouku se tvoří stlačený plyn SF₆, který okamžitě udušuje oblouk, čímž dochází k přerušení nominálního a poruchového proudu a chrání před poškozením elektrických linek a zařízení. Systém je vybaven kompletním ovládacím systémem, který umožňuje řídit přerušovač pomocí operací rozvodu a zapnutí a má silnou funkčnost.

SF₆ přerušovače jsou klíčové pro normální fungování podstanic. Pokud dojde k poruše SF₆ přerušovače, bude to mít přímý dopad na provoz každého systému podstanice. To ukazuje na důležitost údržby a ochrany SF₆ přerušovačů. V takovém kontextu má zkoumání analýzy poruch a metod jejich odstranění důležité praktické významy.

1 Analýza běžných poruch SF₆ přerušovačů
1.1 Nedostatečné tlak plynu SF₆

Během skutečného provozu SF₆ přerušovačů může dojít k situaci s nedostatečným tlakem plynu SF₆. Jakmile dojde k této poruše, hodnota tlaku na manometru SF₆ bude nižší než nominální hodnota tlaku. Při dálkovém ovládání vydá správní systém poplach, aby upozornil personál, že tlak plynu SF₆ je příliš nízký.

Tento jev je způsoben především nízkou teplotou v oblasti, kde se nachází SF₆ přerušovač, nebo únikem plynu v systému SF₆, nebo chybou čidem, což vedlo k selhání relé hustoty SF₆, což opět vedlo k nedostatečnému tlaku plynu SF₆ a k poruše SF₆ přerušovače.

1.2 Selhání zapínání nebo vypínání SF₆ přerušovače

Během provozu SF₆ přerušovače, po vydání příkazů k zapínání a vypínání ručně, SF₆ přerušovač neodpovídá, což způsobuje selhání zapínání nebo vypínání SF₆ přerušovače.

Kořenové příčiny tohoto problému s poruchou zahrnují tři aspekty. První, energetický systém pružin selhal a nemůže poskytnout energii a sílu pro operace zapínání a vypínání SF₆ přerušovače. Druhé, kontrolní obvod byl blokován, což vedlo k otevření obvodu a zabránilo přenosu příkazů k zapínání a vypínání. Třetí, došlo k mechanické spojkové poruše. I když byl příkaz přenesen, kvůli poruše nebo poškození mechanických komponent nelze splnit vydání příkazu.

1.3 Falešná porucha vypínání SF₆ přerušovače

Falešná porucha vypínání je jednou z běžných poruch SF₆ přerušovačů. Odkazuje to především na situaci, kdy se SF₆ přerušovač automaticky vypne bez operačního příkazu, což způsobí, že SF₆ přerušovač přestane být kontrolovatelný a ovlivní normální provoz podstanice.

Příčiny tohoto jevu jsou především lidské chyby nebo náhodné dotyk. Může to být také způsobeno falešným vypnutím způsobeným externí mechanickou vibrací. Elektrické poruchy mohou také způsobit automatické vypnutí SF₆ přerušovače, především kvůli nesprávným akcím ochrany a nesprávným nastavením. Během dvoubodového zemlení DC systému, po připojení kladného a záporného napájecího zdroje, se přenese a přijme signál relé ochrany, což vede k nesprávným akcím. Kromě toho mohou také mechanické poruchy, jako selhání držáku pro zapínání nebo posunutí šroubu pro nastavení polohy, způsobit falešnou poruchu vypnutí SF₆ přerušovače.

1.4 Falešná porucha zapínání SF₆ přerušovače

Falešná porucha zapínání je jednou z běžných poruch SF₆ přerušovačů. Odkazuje to na situaci, kdy se SF₆ přerušovač automaticky zapne bez operačního příkazu, což způsobí, že SF₆ přerušovač přestane být kontrolovatelný a ovlivní normální provoz podstanice.

Příčiny tohoto jevu jsou především to, že kladné a záporné styčnice v DC obvodu nejsou propojeny, ale současně zemleny, což vytváří ovládací obvod pro zapínání, což způsobuje poruchu zapínání; odpor cívky kontaktoru pro zapínání je malý, což snižuje spouštěcí napětí, což způsobí krátkodobý puls v DC systému a vytváří poruchu zapínání; poškození držáku pro vypínání může také způsobit falešnou poruchu zapínání SF₆ přerušovače.

2 Metody řešení poruch SF₆ přerušovačů
2.1 Metoda řešení poruchy nedostatečného tlaku plynu SF₆

Jakmile dojde k poruše nedostatečného tlaku plynu SF₆, personál údržby by měl nejdříve pravidelně zaznamenávat hodnotu manometru SF₆ přerušovače a převést ji na hodnotu tlaku při standardní teplotě, aby určil, zda je tlak plynu v SF₆ přerušovači normální. Pokud tlak pokračuje v klesání, je diagnózován jako únik plynu v SF₆ přerušovači.

Po nabiti SF₆ přerušovače na nominální tlak sledujte změnu manometru. Použijte detektor úniku SF₆ k zkontrolování všech částí SF₆ přerušovače, včetně spojovacích částí, těsnících gumových prstenů a místa spojení manometru. Podle skutečné situace lze na podezřelé části s únikem aplikovat mýdlovou vodu, abyste určili místo úniku.

Při léčení úniku proveďte opravu svárů na místech úniku. Nahraďte únikové a poškozené části podle použití každé části. V praxi může selhání relé hustoty také způsobit, že systém vydá poplach o nízkém tlaku, takže personál údržby může dále zkontrolovat relé hustoty, zejména části indikátoru a přepínače, aby vyloučil situaci lepení nebo krátkého spojení přepínače, a včas nahradil poškozené relé, aby odstranil poruchu.

2.2 Metoda řešení poruchy selhání zapínání nebo vypínání SF₆ přerušovače

V případě selhání zapínání nebo vypínání SF₆ přerušovače by měla být porucha odstraněna podle konkrétní příčiny poruchy.

Pro selhání zapínání nebo vypínání SF₆ přerušovače způsobené selháním energetického systému pružin by měl personál údržby zkontrolovat funkci pomocného přepínače a motoru pro ukládání energie v systému pružin a včas nahradit komponenty s hořícími stopami na vnější povrch. Pokud je vzhled normální, odpojte dráty motoru a otestujte, zda odpory motoru pro ukládání energie a pomocného přepínače mohou pracovat normálně. Pokud je energie uložena normálně po zapnutí a motor stále běží, rozhodněte, že pomocný přepínač pro ukládání energie nemůže včas odpojit obvod z důvodu lepení způsobeného vlhkostí nebo spálením styku, což způsobuje selhání SF₆ přerušovače. Personál údržby by měl ručně odpojit přepínač pro ukládání energie, aby zabránil spálení komponent z důvodu dlouhotrvajícího běhu motoru, nahradit pomocný přepínač, zkontrolovat, zda celé zařízení není ovlivněno vlhkostí nebo protékáním vody, a včas přijmout opatření proti vlhkosti a protékání, aby se zabránilo opakování poruchy SF₆ přerušovače.

Pro selhání zapínání nebo vypínání SF₆ přerušovače způsobené blokováním ovládacího obvodu by měl personál údržby nejdříve zkontrolovat pracovní stav cívek pro zapínání a vypínání přerušovače, zkontrolovat, zda jsou kontrolní dráty přetržené, a vyloučit volné nebo odpojené terminály a uzly pomocného přepínače. Nejdříve by měl personál údržby zkontrolovat, zda jsou cívky pro zapínání a vypínání přehřáté nebo spálené, a včas nahradit poškozené cívky pro zapínání a vypínání. Dále, podle schématu zapojení SF₆ přerušovače, použijte multimeter k zkontrolování spojitosti obvodu přerušovače a včas vyloučte situace přetržených drátů nebo volných spojů, abyste zajistili, že uzamykací obvod je normální. Jakmile dojde k anomálii, může být okamžitě určen bod poruchy a porucha může být odstraněna.

Pro selhání zapínání nebo vypínání SF₆ přerušovače způsobené mechanickou spojkovou poruchou by měl personál údržby zastavit používání SF₆ přerušovače a ohlásit mechanickou poruchu nadřízenému vedoucímu. Obecně mechanické poruchy zahrnují problémy jako mechanické zakusování, volný zámek pro zapínání a odpojení přenosového spojkového ramene. Personál údržby by měl rozebrat mechanicky vadné komponenty, obnovit původní mechanické komponenty do jejich původních poloh podle továrního návodu, nahradit poškozené mechanické komponenty, vyčistit prach na komponentách, přidat vhodnou mazací olej a odstranit problém s mechanickým zakusováním, aby dosáhl odstranění poruchy.

2.3 Metoda řešení falešné poruchy vypínání SF₆ přerušovače

Pro falešnou poruchu vypínání způsobenou lidskou chybou nebo náhodným dotykem by měl personál údržby nejdříve zkontrolovat zobrazení signálů SF₆ přerušovače, vyloučit poruchu přepínače a restartovat SF₆ přerušovač pro dodávku energie. Pro falešnou poruchu vypínání způsobenou elektrickou poruchou by měl personál údržby nejdříve zkontrolovat signál a nastavenou hodnotu SF₆ přerušovače, najít bod poruchy, analyzovat příčinu poruchy a včas odstranit a opravit vadné komponenty. Pro komponenty ovlivněné vlhkostí kvůli špatnému těsnění, nahraďte těsnicí komponenty a nainstalujte zařízení pro ochranu proti vlhkosti a odvlhčení, abyste odstranili problém s poruchou. Pro falešnou poruchu vypínání způsobenou mechanickou poruchou by měl personál údržby rozebrat mechanickou část, znovu upravit polohu šroubu pro nastavení polohy, nahradit nebo opravit držák pro zapínání, odstranit falešnou poruchu vypínání a tak zajistit normální fungování SF₆ přerušovače.

2.4 Metoda řešení falešné poruchy zapínání SF₆ přerušovače

Při řešení falešné poruchy zapínání SF₆ přerušovače by měl personál údržby určit hlavní příčinu falešné poruchy zapínání SF₆ přerušovače a použít zaměřené metody řešení k odstranění poruchy. Personál údržby by měl pravidelně kontrolovat stav ochrany proti vlhkosti každé komponenty SF₆ přerušovače. Pokud je zapínání způsobeno současným zemlením kladných a záporných styčnic v DC obvodu a je rozhodnuto, že je způsobeno vlhkostí sekundárního obvodu, lze nainstalovat zařízení pro ochranu proti vlhkosti a odvlhčení v místech ovlivněných vlhkostí a včas zablokovat otvory pro protékání vody, aby se odstranila porucha. Současně by měl personál údržby zkontrolovat všechny sekundární obvody, včas nahradit vadné nebo poškozené komponenty a odstranit poruchu. Kromě toho by měl personál údržby zkontrolovat komponentu zámku pro zapínání, nahradit poškozenou komponentu zámku pro zapínání a odstranit poruchu.

3 Případová studie
3.1 Příznaky poruchy

LW15 - 252 typ SF₆ přerušovače byl uveden do provozu již v roce 2007. Po vypnutí přerušovače zůstal zámek stále v přetlakové poloze, s neobvyklým rozestupem asi 10 mm mezi zámkem a spouštěcí částí, s neobvyklým stykem. Nicméně, po poskytnutí pulsu pro zapínání, cívka a spouštěcí část pracovaly normálně, ale zámek stále nebyl uvolněn pro zapínání. Po ručním uvolnění zámku stále nebylo možné zapnout přepínač.

3.2 Analýza poruchy

Analýzou záznamů o provozu tohoto přerušovače bylo zjištěno, že přerušovač přerušil proud 132krát během provozu. Při přerušení proudu se vyvine velké množství tepla a vysokoteplotní oblouk urychlí chemické reakce. Zvláště při přerušení velkých proudů dochází k katalytickému efektu, což urychluje chemické reakce vnitřních látek a zvyšuje množství prachu.

Proto byla počáteční diagnóza poruchy tohoto přerušovače, že produkty dekompozice oblouku způsobené přerušením proudu reagují chemicky s silikonovým tukem v uzavřeném prostředí, což vytváří velké množství látek jako SiF₄ a Si(CH₃)₂F₂. Upevněné látky zůstávají v brzdícím těsnícím rameni, což brání v jeho přenosu, což vede k zaseknutí a k selhání zapínání SF₆ přerušovače.

3.3 Odstranění poruchy

Personál údržby rozebral defektivní tělo přerušovače. Při externí inspekci bylo zjištěno, že brzdící těsnící rameno bylo zřetelně špinavé a na těsnícím kroužku v brzdícím těsnícím systému bylo velké množství silikonového tuku, který se přilepil na povrch brzdícího těsnícího ramena, což zvýšilo tření mezi brzdícím těsnícím ramenem a těsnícím kroužkem během přenosu, což vedlo k tomu, že brzdící těsnící rameno nemohlo normálně přenášet a zaseklo se. Nahrazení komponent brzdného systému nemohlo zásadně řešit problém s poruchou, což řešilo pouze symptomy, ale ne kořenovou příčinu.

Při interní inspekci bylo rozebráno tělo přepínače a bylo zjištěno, že se na vnitřní stěně keramického trubice pro udušení oblouku, brzdícího těsnícího ramena a izolačního tažného ramena přilepilo velké množství šedobílého prášku. Tyto prášky jsou především upevněné látky jako SiF₄ a Si(CH₃)₂F₂ vytvořené pod vysokoteplotním obloukem. Jakmile se tyto látky shromáždí do určité míry, mohou způsobit havarijní přerušení izolace.

4 Závěr

Výše uvedené ukazuje, že během každodenní správy by správci měli být obeznámeni s běžnými poruchami SF₆ přerušovačů a vypracovat praktická řešení. Jakmile dojde k poruše, by měl být okamžitě identifikován bod poruchy a porucha odstraněna, aby byly odstraněny potenciální rizika, zkrácen doba výpadku proudu, zabráněno nesprávnému vypnutí a tak byla zlepšena bezpečnost a stabilita dodávky elektřiny v podstanicích.

Proto, kromě nahrazení komponent brzdného systému, musí personál údržby také nahradit těsnicí komponenty a komponenty pro udušení oblouku, vyčistit prach v komoře pro udušení oblouku. Po odstranění poruchy byl přerušovač restartován a fungoval normálně.