Forschung zu Fehleranalyse und Behandlungsmethoden von SF6-Schaltgeräten
Im Umspannwerk sind Hochspannungsschaltgeräte Stromunterbrecher, wobei SF₆-Schaltgeräte am häufigsten verwendet werden. Solche Schaltgeräte verwenden SF₆-Gas als Hauptisoliermedium. Basierend auf der Wirkung der Bogenenergie wird das komprimierte SF₆-Gas gebildet, um den Bogen sofort zu löschen, wodurch die Unterbrechung des Nennstroms und des Fehlerstroms erreicht wird und die Energieversorgungsleitungen und elektrischen Ausrüstungen vor Schäden geschützt werden. Das System ist mit einem vollständigen Betriebssystem ausgestattet, das die Steuerung des Schalters durch Öffnen- und Schließen-Befehle ermöglicht und über starke Funktionalität verfügt.
SF₆-Schaltgeräte sind entscheidend für den normalen Betrieb von Umspannwerken. Sobald ein SF₆-Schaltgerät defekt ist, beeinflusst es direkt den Betrieb jedes Umspannwerksystems. Dies zeigt die Bedeutung der Wartungs- und Schutzmaßnahmen für SF₆-Schaltgeräte. In diesem Umfeld hat die Erforschung der Fehlersuche und -behandlungsmethoden für SF₆-Schaltgeräte eine wichtige praktische Bedeutung.
1 Analyse gängiger Fehler von SF₆-Schaltgeräten
1.1 Unzureichender SF₆-Gasdruck
Während des tatsächlichen Betriebs von SF₆-Schaltgeräten kann es vorkommen, dass der SF₆-Gasdruck unzureichend ist. Sobald dieser Fehler auftritt, liegt der Druckwert am SF₆-Druckmesser unter dem Nennwert. Bei Fernsteuerung gibt das Hintergrundmanagementsystem eine Warnung aus, um das Personal darauf hinzuweisen, dass der SF₆-Gasdruck zu niedrig ist.
Diese Erscheinung wird hauptsächlich durch niedrige Umgebungstemperaturen in der Region, in der sich das SF₆-Schaltgerät befindet, oder durch Gasleckage im SF₆-System oder durch falsche Anzeige des Druckmessers verursacht, was wiederum zu einem Ausfall des SF₆-Dichterelais führt, was schließlich zu unzureichendem SF₆-Gasdruck und zum Ausfall des SF₆-Schaltgeräts führt.
1.2 Versagen des SF₆-Schaltgeräts beim Schließen oder Öffnen
Während des Betriebs des SF₆-Schaltgeräts reagiert das Gerät nicht, wenn nach manueller Steuerung Schließen- oder Öffnen-Befehle gegeben werden, was zu einem Versagen des SF₆-Schaltgeräts beim Schließen oder Öffnen führt.
Die Ursachen dieses Fehlers liegen hauptsächlich in drei Aspekten. Erstens versagt das Federspeichersystem und kann keine Energie und Kraft für die Schließen- und Öffnen-Operationen des SF₆-Schaltgeräts bereitstellen. Zweitens ist der Steuerkreis blockiert, was zu einer offenen Leitung führt und die Übertragung der Schließen- und Öffnen-Befehle behindert. Drittens gibt es einen mechanischen Verbindungsfehler. Selbst wenn der Befehl übertragen wird, können infolge des Versagens oder der Beschädigung von mechanischen Komponenten die gegebenen Befehle nicht ausgeführt werden.
1.3 Falsches Öffnen des SF₆-Schaltgeräts
Das Fehlfunktionieren bei falschem Öffnen ist einer der häufigen Fehler von SF₆-Schaltgeräten. Es bezieht sich hauptsächlich auf die Situation, in der das SF₆-Schaltgerät ohne Befehl automatisch öffnet, wodurch das SF₆-Schaltgerät außer Kontrolle gerät und den normalen Betrieb des Umspannwerks beeinträchtigt.
Die Gründe für dieses Fehlerphänomen sind hauptsächlich menschliche Fehlbedienung oder versehentlicher Kontakt. Es kann auch durch externe mechanische Vibrationen verursacht werden. Elektrische Fehler können ebenfalls zu einem automatischen Öffnen des SF₆-Schaltgeräts führen, hauptsächlich aufgrund falscher Schutzwirkungen und falscher Einstellungen. Bei zweipunktigem Erdkontakt im Gleichstromsystem, nachdem die positiven und negativen Spannungsquellen verbunden sind, werden Relaisschutzsignale übertragen und empfangen, was zu falschen Aktionen führt. Darüber hinaus können mechanische Fehler wie das Versagen der Schließklammer oder die Verschiebung des Positionierungsschraubens auch zu einem Fehlfunktionieren bei falschem Öffnen des SF₆-Schaltgeräts führen.
1.4 Falsches Schließen des SF₆-Schaltgeräts
Das Fehlfunktionieren bei falschem Schließen ist einer der häufigen Fehler von SF₆-Schaltgeräten. Es bezieht sich auf die Situation, in der das SF₆-Schaltgerät ohne Befehl automatisch schließt, wodurch das SF₆-Schaltgerät außer Kontrolle gerät und den normalen Betrieb des Umspannwerks beeinträchtigt.
Die Gründe für dieses Fehlerphänomen liegen hauptsächlich darin, dass die positiven und negativen Kontakte im Gleichstromkreis nicht verbunden, sondern gleichzeitig geerdet sind, was einen Schließkontrollkreis bildet und zu einem Schließfehler führt. Der Widerstand der Schließkontaktorspule ist klein, was die Startspannung reduziert und einen Momentanimpuls im Gleichstromsystem erzeugt, was zu einem Schließfehler führt. Auch der Schaden an der Öffnungsverriegelungsklammer kann zu einem Fehlfunktionieren bei falschem Schließen des SF₆-Schaltgeräts führen.
2 Behandlungsmethoden für SF₆-Schaltgerät-Fehler
2.1 Behandlungsmethode für den Fehler des unzureichenden SF₆-Gasdrucks
Sobald der Fehler des unzureichenden SF₆-Gasdrucks auftritt, sollten die Wartungspersonal zunächst regelmäßig den Druckmesswert des SF₆-Schaltgeräts aufzeichnen und diesen in den Druckwert bei Standardtemperatur umrechnen, um festzustellen, ob der Gasdruck im SF₆-Schaltgerät normal ist. Wenn der Druck weiterhin sinkt, wird dies als Gasleckage im SF₆-Schaltgerät diagnostiziert.
Nachdem das SF₆-Schaltgerät auf den Nenndruck aufgefüllt wurde, sollte die Änderung des Druckmessers beobachtet werden. Mit einem SF₆-Leckagedetektor sollten alle Teile des SF₆-Schaltgeräts überprüft werden, einschließlich der Verbindungsteile, Dichtungsgummiringe und die Stelle des Druckmesserkopfanschlusses. Je nach tatsächlicher Situation kann Seifenwasser an den verdächtigen Leckagen aufgetragen werden, um den Leckort zu bestimmen.
Bei der Behandlung von Leckagen sollten die leckenden Teile repariert werden. Die leckenden und beschädigten Teile sollten entsprechend ihrer Nutzung ersetzt werden. In der Praxis kann auch ein Defekt des Dichterelais dazu führen, dass das System eine Niederdruckwarnung aussendet. Das Wartungspersonal kann das Dichterelais, insbesondere die Anzeigelampe und Schalterteile, weiter prüfen, um die Situation eines Schalterhaftens oder Kurzschlusses auszuschließen und den beschädigten Relais zeitgerecht zu ersetzen, um den Fehler zu beseitigen.
2.2 Behandlungsmethode für das Versagen des SF₆-Schaltgeräts beim Schließen oder Öffnen
Bei dem Versagen des SF₆-Schaltgeräts beim Schließen oder Öffnen sollte der Fehler gemäß der spezifischen Ursache des Fehlers beseitigt werden.
Für das Versagen des SF₆-Schaltgeräts beim Schließen oder Öffnen, das durch das Versagen des Federenergiespeichersystems verursacht wird, sollten das Wartungspersonal den Betrieb des Hilfsschalters und des Energiespeicher-Motors des Federenergiespeichersystems überprüfen und die Komponenten mit Brandspuren auf der äußeren Oberfläche zeitgerecht ersetzen. Wenn das Aussehen normal ist, sollten die Motordrähte entfernt und geprüft werden, ob der Widerstand des Energiespeicher-Motors und des Hilfsschalters normal arbeiten kann. Wenn die Energiespeicherung nach dem Schließen normal ist und der Motor weiterläuft, wird festgestellt, dass der Energiespeicher-Hilfsschalter aufgrund von Feuchtigkeitshaften oder Kontaktaufbrennen nicht rechtzeitig den Kreislauf trennen kann, was zu einem Versagen des SF₆-Schaltgeräts führt. Das Wartungspersonal sollte den Energiespeicher-Stromschalter manuell trennen, um die Komponenten vor dem Aufbrennen aufgrund des langfristigen Betriebs des Motors zu schützen, den Hilfsschalter ersetzen, überprüfen, ob die gesamte Ausrüstung von Feuchtigkeit oder Wassereinbruch betroffen ist, und zeitgerechte Maßnahmen zur Feuchtigkeits- und Wassereinbruchsschutz ergreifen, um das Wiederauftreten des SF₆-Schaltgerät-Fehlers zu verhindern.
Für das Versagen des SF₆-Schaltgeräts beim Schließen oder Öffnen, das durch die Blockade des Steuerkreises verursacht wird, sollten das Wartungspersonal zuerst den Arbeitszustand der Schließen- und Öffnen-Spulen des Schalters überprüfen, überprüfen, ob die Steuerleitungen durchgebrochen sind, und die Lockerung oder Trennung der Verdrahtungsterminals und Hilfsschalterknoten ausschließen. Zunächst sollten das Wartungspersonal überprüfen, ob die Schließen- und Öffnen-Spulen überhitzen oder verbrennen, und die beschädigten Schließen- und Öffnen-Spulen zeitgerecht ersetzen. Zweitens sollten, basierend auf der Schaltplan des SF₆-Schaltgeräts, mit einem Multimeter die Leitfähigkeit des Schaltkreises des Schalters überprüft und zeitgerecht die Situation von durchgebrochenen Leitungen oder lockeren Verbindungen ausschließen, um sicherzustellen, dass der Sperrkreis normal ist. Sobald eine Abnormität auftritt, kann der Fehlerpunkt sofort bestimmt und der Fehler beseitigt werden.
Für das Versagen des SF₆-Schaltgeräts beim Schließen oder Öffnen, das durch mechanisches Verbindungsversagen verursacht wird, sollte das Wartungspersonal das SF₆-Schaltgerät nicht mehr verwenden und den mechanischen Defekt dem Vorgesetzten melden. Mechanische Defekte beinhalten in der Regel Probleme wie mechanisches Blockieren, lose Öffnungsverriegelung und Abtrennung des Übertragungsverbindungsstabs. Das Wartungspersonal sollte die mechanisch defekten Komponenten demontieren, die ursprünglichen mechanischen Komponenten nach dem Fabrik-Bedienungsanleitung wiederherstellen, die beschädigten mechanischen Komponenten ersetzen, die Staub auf den Komponenten reinigen, geeignete Schmiermittel hinzufügen und das mechanische Blockierproblem beseitigen, um den Fehler zu eliminieren.
2.3 Behandlungsmethode für das Fehlfunktionieren bei falschem Öffnen des SF₆-Schaltgeräts
Für das Fehlfunktionieren bei falschem Öffnen, das durch menschliches Fehlverhalten oder versehentlichen Kontakt verursacht wird, sollten das Wartungspersonal zuerst die Signalanzeige des SF₆-Schaltgeräts überprüfen, den Schalterfehler ausschließen und das SF₆-Schaltgerät neu starten, um die Energieversorgung wiederherzustellen. Für das Fehlfunktionieren bei falschem Öffnen, das durch elektrische Fehler verursacht wird, sollten das Wartungspersonal zuerst das Signal und den Einstellwert des SF₆-Schaltgeräts überprüfen, den Fehlerpunkt finden, die Fehlerursache analysieren und die fehlerhaften Komponenten zeitgerecht beseitigen und reparieren. Für die durch schlechte Abdichtung feuchte Komponenten sollten die Abdichtkomponenten ersetzt und eine Heizvorrichtung zur Feuchtigkeits- und Entfeuchtungsschutz installiert werden, um das Fehlerproblem zu beseitigen. Für das Fehlfunktionieren bei falschem Öffnen, das durch mechanische Fehler verursacht wird, sollten das Wartungspersonal die mechanische Partie demontieren, die Position des Positionierungsschraubens korrigieren, die Schließklammer ersetzen oder reparieren, das Fehlfunktionieren bei falschem Öffnen beseitigen und so den normalen Betrieb des SF₆-Schaltgeräts gewährleisten.
2.4 Behandlungsmethode für das Fehlfunktionieren bei falschem Schließen des SF₆-Schaltgeräts
Bei der Behandlung des Fehlfunktionierens bei falschem Schließen des SF₆-Schaltgeräts sollten das Wartungspersonal die Hauptursache des Fehlfunktionierens bei falschem Schließen des SF₆-Schaltgeräts klären und gezielte Behandlungsmethoden anwenden, um den Fehler zu beseitigen. Das Wartungspersonal sollte regelmäßig die Feuchtigkeitsschutzsituation jeder Komponente des SF₆-Schaltgeräts überprüfen. Wenn das Schließen durch die gleichzeitige Erdung der positiven und negativen Kontakte im Gleichstromkreis verursacht wird und es als durch Feuchtigkeit im Sekundärkreis verursacht angesehen wird, kann eine Feuchtigkeitsschutz- und Entfeuchtungsvorrichtung in den feuchten Bereichen installiert und die Wasser-Eindringlöcher zeitgerecht verschlossen werden, um den Fehler zu beseitigen. Gleichzeitig sollten das Wartungspersonal alle Sekundärkreise überprüfen, defekte oder beschädigte Komponenten zeitgerecht ersetzen und den Fehler beseitigen. Darüber hinaus sollten das Wartungspersonal die Öffnungsverriegelungskomponente überprüfen, die beschädigte Öffnungsverriegelungskomponente ersetzen und den Fehler beseitigen.
3 Fallstudie
3.1 Fehlerphänomen
Ein LW15-252-Typ SF₆-Schaltgerät wurde bereits 2007 in Betrieb genommen. Nach dem Abschalten war der Riegel immer noch in einer Überposition, und es gab einen ungewöhnlichen Abstand von etwa 10 mm zwischen dem Riegel und dem Schließauslöser, mit ungewöhnlicher Berührung. Allerdings arbeiteten nach der Bereitstellung der Schließimpulsspannung die Spule und der Auslöser normal, aber der Riegel konnte immer noch nicht entriegelt werden, um zu schließen. Nach dem manuellen Entriegeln des Riegels konnte der Schalter immer noch nicht geschlossen werden.
3.2 Fehleranalyse
Durch die Analyse der Betriebsdatenprotokolle dieses Schalters wurde festgestellt, dass der Schalter während des Betriebs 132-mal den Strom unterbrochen hatte. Beim Unterbrechen des Stroms wird eine große Menge Wärme erzeugt, und der hohe Temperaturbogen fördert die Ansammlung chemischer Reaktionssubstanzen. Besonders beim Unterbrechen von großen Strömen wird ein Katalysator gebildet, der die chemische Reaktion innerer Substanzen beschleunigt und eine große Menge Staub erzeugt.
Daher ist die erste Diagnose dieses Schaltfehlers, dass die Bogenzerlegungsprodukte, die durch das Unterbrechen des Stroms verursacht werden, chemisch mit dem Silikonöl in der abgedichteten Umgebung reagieren, wodurch eine große Menge von Substanzen wie SiF₄ und Si(CH₃)₂F₂ gebildet wird. Die verfestigten Substanzen bleiben im Bremsdichtungsstab, behindern die Übertragung des Bremsdichtungsstabs, was zu einem Blockierphänomen führt und das Schließen des SF₆-Schaltgeräts verhindert.
3.3 Fehlerschwerpunkt
Das Wartungspersonal zerlegte den defekten Schaltkörper. Bei der externen Inspektion stellte man fest, dass der Bremsdichtungsstab offensichtlich schmutzig war und eine große Menge Silikonöl auf dem Dichtungsring im Bremsdichtungssystem vorhanden war, das sich an der Oberfläche des Bremsdichtungsstabs festsetzte, wodurch die Reibung zwischen dem Bremsdichtungsstab und dem Dichtungsring während des Übertragungsprozesses erhöht wurde, was dazu führte, dass der Bremsdichtungsstab nicht normal übertragen konnte und blockierte. Das Austauschen der Komponenten des Bremsystems konnte das Fehlerproblem nicht grundsätzlich lösen, sondern nur die Symptome behandeln, nicht aber die Ursache.
Bei der internen Inspektion wurde der Schaltkörper zerlegt, und eine große Menge grauweißer Pulver wurde an der Innenseite der Porzellankupplung des Bogenlöscherzimmers, dem Bremsdichtungsstab und dem Isolierzugstab gefunden. Diese Pulver sind hauptsächlich verfestigte Substanzen wie SiF₄ und Si(CH₃)₂F₂, die unter dem hohen Temperaturbogen gebildet wurden. Sobald sie sich in einem bestimmten Maße angesammelt haben, können sie zu Isolationsschlagstörungen führen.
4 Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Administratoren im täglichen Management mit den gängigen Fehlern von SF₆-Schaltgeräten vertraut sein und praktikable Lösungen entwickeln sollten. Sobald ein Fehler auftritt, sollte der Fehlerpunkt schnell identifiziert und der Fehler beseitigt werden, um potenzielle Gefahren zu beseitigen, die Ausfallzeit zu reduzieren, das Auftreten von unkoordinierten Abschaltungen zu verhindern und somit die Sicherheit und Stabilität der Energieversorgung in Umspannwerken zu erhöhen.
Daher müssen das Wartungspersonal neben dem Austauschen der Komponenten des Bremsystems auch die Abdichtkomponenten und Bogenlöscherkomponenten ersetzen, den Staub im Bogenlöscherzimmer reinigen. Nach der Beseitigung des Fehlers wurde der Schalter neu gestartet und funktionierte normal.
