Investigación sobre Análisis de Fallas y Métodos de Manejo de Interruptores de Circuito SF6
En el sistema de subestación, los interruptores de alta tensión son dispositivos que interrumpen la energía, entre los cuales los interruptores SF₆ son los más comunes. Estos interruptores utilizan el gas SF₆ como medio aislante principal. Basado en la acción de la energía del arco, se forma un gas comprimido de SF₆ para extinguir instantáneamente el arco, logrando así la interrupción de la corriente nominal y la corriente de falla, protegiendo las líneas de corte de energía y el equipo eléctrico de daños. El sistema está equipado con un completo sistema de operación, que puede controlar el interruptor mediante operaciones de apertura y cierre, y tiene una fuerte funcionalidad.
Los interruptores SF₆ son cruciales para el funcionamiento normal de las subestaciones. Una vez que un interruptor SF₆ falla, afectará directamente la operación de cada sistema de subestación. Esto muestra la importancia del mantenimiento y protección de los interruptores SF₆. En este contexto ambiental, explorar los métodos de análisis y tratamiento de fallas de los interruptores SF₆ tiene una gran significación práctica.
1 Análisis de las Fallas Comunes de los Interruptores SF₆
1.1 Presión Insuficiente del Gas SF₆
Durante la operación real de los interruptores SF₆, es probable que ocurra la situación de presión insuficiente del gas SF₆. Una vez que ocurre esta falla, el valor de presión en el manómetro de SF₆ será inferior al valor de presión nominal. En el control remoto, el sistema de gestión de fondo emitirá una alarma para advertir al personal de gestión que la presión del gas SF₆ es demasiado baja.
Este fenómeno se debe principalmente a la baja temperatura ambiental en el área donde se encuentra el interruptor SF₆, o hay una fuga de gas en el sistema SF₆, o la lectura del manómetro es incorrecta, lo que resulta en un fallo del relé de densidad de SF₆, lo que a su vez causa una presión insuficiente del gas SF₆ y provoca la falla del interruptor SF₆.
1.2 Fallo del Interruptor SF₆ para Cerrar o Abrir
Durante la operación del interruptor SF₆, después de emitir comandos de apertura y cierre bajo operación manual, el interruptor SF₆ no responde, causando así el fallo del interruptor SF₆ para cerrar o abrir.
Las causas fundamentales de este problema de falla incluyen principalmente tres aspectos. Primero, el sistema de almacenamiento de energía por resorte falla y no puede proporcionar energía y potencia para las operaciones de apertura y cierre del interruptor SF₆. Segundo, el circuito de control está bloqueado, resultando en un circuito abierto y obstaculizando la transmisión de comandos de apertura y cierre. Tercero, hay un fallo en el acoplamiento mecánico. Aun si el comando se transmite, debido al fallo o daño de los componentes mecánicos, el comando emitido no se puede completar.
1.3 Fallo de Apertura Falsa del Interruptor SF₆
El fallo de apertura falsa es uno de los fallos comunes de los interruptores SF₆. Se refiere principalmente a la situación en la que el interruptor SF₆ se abre automáticamente sin un comando de operación, haciendo que el interruptor SF₆ esté fuera de control y afecte la operación normal de la subestación.
Las razones para este fenómeno de falla son principalmente la mala operación humana o el toque accidental. También puede ser causado por la apertura falsa debido a la vibración mecánica externa. Las fallas eléctricas también pueden provocar la apertura automática del interruptor SF₆, principalmente debido a acciones de protección incorrectas y valores de configuración incorrectos. Durante la conexión a tierra de dos puntos del sistema DC, después de conectar las fuentes de alimentación positiva y negativa, se transmite y recibe la señal de protección por relé, resultando en acciones incorrectas. Además, fallas mecánicas como la incapacidad del soporte de cierre para sostenerse o el desplazamiento del tornillo de posicionamiento también pueden causar el fallo de apertura falsa del interruptor SF₆.
1.4 Fallo de Cierre Falso del Interruptor SF₆
El fallo de cierre falso es uno de los fallos comunes de los interruptores SF₆. Se refiere a la situación en la que el interruptor SF₆ se cierra automáticamente sin un comando de operación, haciendo que el interruptor SF₆ esté fuera de control y afecte la operación normal de la subestación.
Las razones para este fenómeno de falla son principalmente que los contactos positivo y negativo en el circuito DC no están conectados pero están conectados a tierra simultáneamente, formando un circuito de control de cierre, causando así un fallo de cierre; la resistencia de la bobina del contacto de cierre es pequeña, reduciendo el voltaje de arranque, causando un pulso momentáneo en el sistema DC y formando un fallo de cierre; y el daño del soporte del cerrojo de apertura también puede causar el fallo de cierre falso del interruptor SF₆.
2 Métodos de Tratamiento para las Fallas de los Interruptores SF₆
2.1 Método de Tratamiento para la Falla de Presión Insuficiente del Gas SF₆
Una vez que ocurre la falla de presión insuficiente del gas SF₆, el personal de mantenimiento debe primero registrar regularmente el valor del manómetro del interruptor SF₆ y convertirlo en el valor de presión a la temperatura estándar para determinar si la presión del gas en el interruptor SF₆ es normal. Si la presión continúa disminuyendo, se diagnostica como una fuga de gas en el interruptor SF₆.
Después de cargar el interruptor SF₆ hasta la presión nominal, observe el cambio del manómetro. Use un detector de fugas de SF₆ para verificar todas las partes del interruptor SF₆, incluyendo las partes de conexión, los anillos de goma de sellado y la posición de la unión del manómetro. Según la situación real, se puede aplicar agua jabonosa a las partes sospechosas de fuga para determinar la ubicación de la fuga.
Durante el tratamiento de la fuga, realice soldadura de reparación en las partes de fuga. Reemplace las partes con fuga y dañadas según el uso de cada parte. En la práctica, ya que el fallo del relé de densidad también puede causar que el sistema emita una alarma de baja presión, el personal de mantenimiento puede verificar aún más el relé de densidad, especialmente las partes de indicador de luz y conmutador, para descartar la situación de adhesión o cortocircuito del conmutador, y reemplace el relé dañado a tiempo para eliminar la falla.
2.2 Método de Tratamiento para la Falla de No Cierre o No Apertura del Interruptor SF₆
En caso de la falla de no cierre o no apertura del interruptor SF₆, se debe eliminar la falla de acuerdo con la causa específica de la falla.
Para la falla de no cierre o no apertura del interruptor SF₆ causada por el fallo del sistema de almacenamiento de energía por resorte, el personal de mantenimiento debe verificar la operación del interruptor auxiliar y el motor de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento de energía por resorte, y reemplazar los componentes con marcas de quemaduras en la superficie exterior a tiempo. Si la apariencia es normal, retire los cables del motor y pruebe si la resistencia del motor de almacenamiento de energía y el interruptor auxiliar pueden funcionar normalmente. Si la energía de almacenamiento es normal después de cerrar y el motor sigue funcionando, se determina que el interruptor auxiliar de almacenamiento de energía no puede desconectar el circuito a tiempo debido a razones como la adherencia por humedad o la quema de contactos, causando así la falla del interruptor SF₆. El personal de mantenimiento debe desconectar manualmente el interruptor de alimentación de almacenamiento de energía para evitar que los componentes se quemen debido a la operación prolongada del motor, reemplace el interruptor auxiliar, verifique si todo el equipo está afectado por la humedad o la infiltración de agua, y tome medidas antihumedad y antifiltración a tiempo para prevenir la recurrencia de la falla del interruptor SF₆.
Para la falla de no cierre o no apertura del interruptor SF₆ causada por el bloqueo del circuito de control, el personal de mantenimiento debe primero verificar el estado de trabajo de las bobinas de apertura y cierre del interruptor, verificar si los cables de control están rotos, y descartar la holgura o desconexión de los terminales de cableado y nodos del interruptor auxiliar. Primero, el personal de mantenimiento debe verificar si las bobinas de apertura y cierre están sobrecalentadas o quemadas, y reemplazar las bobinas de apertura y cierre dañadas a tiempo. Segundo, de acuerdo con el diagrama de cableado del interruptor SF₆, use un multímetro para verificar la conectividad del circuito del interruptor, y descarte a tiempo la situación de cables rotos o conexiones flojas para asegurar que el circuito de bloqueo sea normal. Una vez que ocurre una anomalía, se puede determinar inmediatamente el punto de falla y eliminar la falla.
Para la falla de no cierre o no apertura del interruptor SF₆ causada por el fallo del acoplamiento mecánico, el personal de mantenimiento debe dejar de usar el interruptor SF₆ e informar la falla mecánica al líder superior. Generalmente, las fallas mecánicas incluyen problemas como atascamiento de mecanismos, cerrojo de apertura suelto y desprendimiento de la varilla de transmisión. El personal de mantenimiento debe desmontar los componentes con falla mecánica, restaurar los componentes mecánicos originales a sus posiciones originales de acuerdo con el manual de instrucciones de fábrica, reemplazar los componentes mecánicos dañados, limpiar el polvo de los componentes, agregar aceite lubricante adecuado y eliminar el problema de atascamiento de mecanismos para lograr la eliminación de la falla.
2.3 Método de Tratamiento para la Falla de Apertura Falsa del Interruptor SF₆
Para la falla de apertura falsa causada por la mala operación humana o el toque accidental, el personal de mantenimiento debe primero verificar la señal de visualización del interruptor SF₆, descartar el fallo del interruptor, y reiniciar el interruptor SF₆ para suministrar energía. Para la falla de apertura falsa causada por fallas eléctricas, el personal de mantenimiento debe primero verificar la señal y el valor de configuración del interruptor SF₆, encontrar el punto de falla, analizar la causa de la falla, y eliminar y reparar a tiempo los componentes defectuosos. Para los componentes afectados por la humedad debido a un mal sellado, reemplace los componentes de sellado e instale un dispositivo de calefacción para la protección contra la humedad y la deshumidificación para eliminar el problema de falla. Para la falla de apertura falsa causada por fallas mecánicas, el personal de mantenimiento debe desmontar la parte mecánica, volver a corregir la posición del tornillo de posicionamiento, reemplazar o reparar el soporte de cierre, eliminar la falla de apertura falsa, y así asegurar el funcionamiento normal del interruptor SF₆.
2.4 Método de Tratamiento para la Falla de Cierre Falso del Interruptor SF₆
En el tratamiento de la falla de cierre falso del interruptor SF₆, el personal de mantenimiento debe aclarar la causa principal de la falla de cierre falso del interruptor SF₆ y adoptar métodos de tratamiento específicos para eliminar la falla. El personal de mantenimiento debe verificar regularmente la situación de protección contra la humedad de cada componente del interruptor SF₆. Si el cierre es causado por la conexión a tierra simultánea de los contactos positivo y negativo en el circuito DC y se determina que es causado por la humedad del circuito secundario, se puede instalar un dispositivo de protección contra la humedad y deshumidificación en las partes afectadas por la humedad, y bloquear a tiempo los orificios de infiltración de agua para eliminar la falla. Al mismo tiempo, el personal de mantenimiento debe verificar todos los circuitos secundarios, reemplazar a tiempo los componentes defectuosos o dañados, y eliminar la falla. Además, el personal de mantenimiento debe verificar el componente del cerrojo de apertura, reemplazar el componente de cerrojo de apertura dañado, y eliminar la falla.
3 Análisis de Casos
3.1 Fenómeno de Falla
Un interruptor SF₆ de tipo LW15 - 252 fue puesto en operación desde 2007. Después de que el interruptor saltó, el cerrojo seguía en una posición excesiva, y había un espaciado anormal de aproximadamente 10 mm entre el cerrojo y el disparador de cierre, con un contacto anormal. Sin embargo, después de proporcionar la fuente de alimentación de pulso de cierre, la bobina y el disparador funcionaron normalmente, pero el cerrojo aún no podía liberarse para el cierre. Después de liberar manualmente el cerrojo, el interruptor aún no podía cerrarse.
3.2 Análisis de la Falla
A través del análisis de los registros de datos de operación de este interruptor, se encontró que el interruptor había interrumpido la corriente 132 veces durante la operación. Cuando la corriente se interrumpe, se genera una gran cantidad de calor, y el arco de alta temperatura promoverá la acumulación de sustancias de reacción química. Especialmente para la interrupción de corrientes grandes, se forma un efecto catalítico, acelerando la reacción química de las sustancias internas y aumentando una gran cantidad de polvo.
Por lo tanto, el diagnóstico inicial de esta falla del interruptor es que los productos de descomposición del arco causados por la interrupción de la corriente reaccionan químicamente con la grasa de silicona en el entorno sellado, formando una gran cantidad de sustancias como SiF₄ y Si(CH₃)₂F₂. Las sustancias solidificadas permanecen en el sello de frenado, obstaculizando la transmisión del sello de frenado, resultando en un fenómeno de atascamiento y causando la falla de cierre del interruptor SF₆.
3.3 Eliminación de la Falla
El personal de mantenimiento desmontó el cuerpo del interruptor defectuoso. En la inspección externa, se encontró que el sello de frenado estaba obviamente sucio, y había una gran cantidad de grasa de silicona en el anillo de goma del sistema de sellado de frenado, adherida a la superficie del sello de frenado, aumentando la fricción entre el sello de frenado y el anillo de goma durante el proceso de transmisión, resultando en la incapacidad del sello de frenado para transmitir normalmente y causando atascamiento. Reemplazar los componentes del sistema de frenado no pudo resolver fundamentalmente el problema de la falla, lo que solo abordó los síntomas pero no la causa raíz.
En la inspección interna, se desmontó el cuerpo del interruptor, y se encontró una gran cantidad de polvo gris- blanco adherido a la pared interna de la carcasa de porcelana de la cámara de extinción de arcos, el sello de frenado y la varilla aislante. Estos polvos son principalmente sustancias solidificadas como SiF₄ y Si(CH₃)₂F₂ formadas bajo el arco de alta temperatura. Una vez acumuladas en cierta medida, pueden causar accidentes de ruptura de aislamiento.
4 Conclusión
En resumen, durante la gestión diaria, los administradores deben estar familiarizados con las fallas comunes de los interruptores SF₆ y desarrollar soluciones prácticas. Una vez que ocurre una falla, se debe identificar rápidamente el punto de falla y eliminar la falla, eliminando los peligros potenciales, reduciendo el tiempo de interrupción de energía, previniendo la ocurrencia de salto fuera de secuencia, y así mejorando la seguridad y estabilidad del suministro de energía en las subestaciones.
Por lo tanto, además de reemplazar los componentes del sistema de frenado, el personal de mantenimiento también necesita reemplazar los componentes de sellado y extinción de arcos, limpiar el polvo en la cámara de extinción de arcos. Después de eliminar la falla, el interruptor se reinició y funcionó normalmente.
