Recherche sur l'analyse des pannes et les méthodes de traitement des disjoncteurs à SF6

Dans le système de la sous-station, les disjoncteurs haute tension sont des dispositifs d'interruption de puissance, parmi lesquels les disjoncteurs SF₆ sont les plus courants. Ces disjoncteurs utilisent le gaz SF₆ comme principal matériau isolant. Sur la base de l'action de l'énergie de l'arc, un gaz SF₆ comprimé est formé pour éteindre instantanément l'arc, permettant ainsi l'interruption du courant nominal et du courant de défaut, protégeant les lignes de coupure de puissance et les équipements électriques contre les dommages. Le système est équipé d'un système d'exploitation complet, qui peut contrôler le disjoncteur par des opérations d'ouverture et de fermeture, et possède une fonctionnalité forte.

Les disjoncteurs SF₆ sont cruciaux pour le fonctionnement normal des postes électriques. Une fois qu'un disjoncteur SF₆ tombe en panne, cela affectera directement le fonctionnement de chaque système de poste électrique. Cela montre l'importance de la maintenance et de la protection des disjoncteurs SF₆. Dans un tel contexte environnemental, explorer l'analyse des pannes et les méthodes de traitement des disjoncteurs SF₆ a une importance pratique significative.

1 Analyse des pannes courantes des disjoncteurs SF₆
1.1 Pression insuffisante du gaz SF₆

Lors de l'opération réelle des disjoncteurs SF₆, il est susceptible de se produire une situation de pression insuffisante du gaz SF₆. Une fois que cette panne se produit, la valeur de pression sur le manomètre de pression SF₆ sera inférieure à la valeur de pression nominale. En contrôle à distance, le système de gestion arrière-plan émettra une alarme pour avertir le personnel de gestion que la pression du gaz SF₆ est trop basse.

Ce phénomène est principalement causé par une température ambiante basse dans la zone où se trouve le disjoncteur SF₆, ou il y a une fuite de gaz dans le système SF₆, ou la lecture du manomètre est incorrecte, entraînant une défaillance du relais de densité SF₆, ce qui à son tour cause une pression insuffisante du gaz SF₆ et conduit à la défaillance du disjoncteur SF₆.

1.2 Défaillance du disjoncteur SF₆ à s'ouvrir ou à se fermer

Lors de l'opération du disjoncteur SF₆, après l'émission des commandes d'ouverture et de fermeture sous commande manuelle, le disjoncteur SF₆ ne répond pas, provoquant ainsi la défaillance du disjoncteur SF₆ à s'ouvrir ou à se fermer.

Les causes fondamentales de ce problème de panne comprennent principalement trois aspects. Premièrement, le système d'accumulation d'énergie à ressort tombe en panne et ne peut pas fournir d'énergie et de puissance pour les opérations d'ouverture et de fermeture du disjoncteur SF₆. Deuxièmement, le circuit de commande est bloqué, provoquant un circuit ouvert et empêchant la transmission des commandes d'ouverture et de fermeture. Troisièmement, il y a une défaillance de liaison mécanique. Même si la commande est transmise, en raison de la défaillance ou de l'endommagement des composants mécaniques, la commande émise ne peut pas être réalisée.

1.3 Panne de fausse ouverture du disjoncteur SF₆

La panne de fausse ouverture est l'une des pannes courantes des disjoncteurs SF₆. Elle fait principalement référence à la situation où le disjoncteur SF₆ s'ouvre automatiquement sans commande d'opération, rendant le disjoncteur SF₆ hors de contrôle et affectant le fonctionnement normal du poste électrique.

Les raisons de ce phénomène de panne sont principalement dues à une mauvaise manipulation humaine ou à un contact accidentel. Il peut également être causé par une fausse ouverture due à une vibration mécanique externe. Les pannes électriques peuvent également conduire à l'ouverture automatique du disjoncteur SF₆, principalement en raison d'actions de protection incorrectes et de valeurs de réglage incorrectes. Lors de la mise à la terre en deux points du système DC, après la connexion des alimentations positives et négatives, le signal de protection relais est transmis et reçu, entraînant des actions incorrectes. De plus, les pannes mécaniques telles que l'incapacité du support de fermeture à soutenir ou le déplacement de la vis de positionnement peuvent également causer la panne de fausse ouverture du disjoncteur SF₆.

1.4 Panne de fausse fermeture du disjoncteur SF₆

La panne de fausse fermeture est l'une des pannes courantes des disjoncteurs SF₆. Elle fait référence à la situation où le disjoncteur SF₆ se ferme automatiquement sans commande d'opération, rendant le disjoncteur SF₆ hors de contrôle et affectant le fonctionnement normal du poste électrique.

Les raisons de ce phénomène de panne sont principalement que les contacts positifs et négatifs dans le circuit DC ne sont pas connectés mais mis à la terre simultanément, formant un circuit de commande de fermeture, provoquant ainsi une panne de fermeture ; la résistance de la bobine du contacteur de fermeture est faible, réduisant la tension de démarrage, provoquant un pic momentané dans le système DC et formant une panne de fermeture ; et l'endommagement du support de verrouillage d'ouverture peut également causer la panne de fausse fermeture du disjoncteur SF₆.

2 Méthodes de traitement des pannes des disjoncteurs SF₆
2.1 Méthode de traitement de la panne de pression insuffisante du gaz SF₆

Une fois que la panne de pression insuffisante du gaz SF₆ se produit, le personnel de maintenance doit d'abord enregistrer régulièrement la valeur du manomètre du disjoncteur SF₆ et la convertir en valeur de pression à la température standard pour déterminer si la pression du gaz dans le disjoncteur SF₆ est normale. Si la pression continue de baisser, on diagnostique une fuite de gaz dans le disjoncteur SF₆.

Après avoir chargé le disjoncteur SF₆ à la pression nominale, observez le changement du manomètre. Utilisez un détecteur de fuite SF₆ pour vérifier toutes les parties du disjoncteur SF₆, y compris les parties de connexion, les joints en caoutchouc et la position de la jonction du manomètre. Selon la situation réelle, de l'eau savonneuse peut être appliquée aux parties suspectées de fuite pour déterminer l'emplacement de la fuite.

Lors du traitement de la fuite, effectuez une soudure de réparation sur les parties fuyantes. Remplacez les parties fuyantes et endommagées selon l'utilisation de chaque partie. En pratique, puisque la défaillance du relais de densité peut également causer au système d'émettre une alarme de basse pression, le personnel de maintenance peut vérifier davantage le relais de densité, en particulier pour les parties de l'indicateur lumineux et du commutateur, pour exclure la situation de collage ou de court-circuit du commutateur, et remplacer le relais endommagé en temps opportun pour éliminer la panne.

2.2 Méthode de traitement de la panne de défaillance du disjoncteur SF₆ à s'ouvrir ou à se fermer

En cas de défaillance du disjoncteur SF₆ à s'ouvrir ou à se fermer, la panne doit être éliminée en fonction de la cause spécifique de la panne.

Pour la défaillance du disjoncteur SF₆ à s'ouvrir ou à se fermer causée par la défaillance du système d'accumulation d'énergie à ressort, le personnel de maintenance doit vérifier le fonctionnement du commutateur auxiliaire et du moteur d'accumulation d'énergie du système d'accumulation d'énergie à ressort, et remplacer en temps opportun les composants avec des marques de brûlure sur la surface extérieure. Si l'apparence est normale, retirez les fils du moteur et testez si la résistance du moteur d'accumulation d'énergie et du commutateur auxiliaire peuvent fonctionner normalement. Si l'accumulation d'énergie est normale après la fermeture et que le moteur continue de fonctionner, il est déterminé que le commutateur auxiliaire d'accumulation d'énergie ne peut pas couper le circuit en temps opportun en raison de facteurs tels que l'adhérence due à l'humidité ou la brûlure des contacts, provoquant ainsi la défaillance du disjoncteur SF₆. Le personnel de maintenance doit manuellement couper le commutateur d'alimentation d'accumulation d'énergie pour éviter que les composants ne soient brûlés en raison du fonctionnement prolongé du moteur, remplacer le commutateur auxiliaire, vérifier si l'ensemble de l'équipement est affecté par l'humidité ou l'infiltration d'eau, et prendre des mesures de prévention de l'humidité et de l'infiltration en temps opportun pour éviter la récurrence de la défaillance du disjoncteur SF₆.

Pour la défaillance du disjoncteur SF₆ à s'ouvrir ou à se fermer causée par le blocage du circuit de commande, le personnel de maintenance doit d'abord vérifier l'état de fonctionnement des bobines d'ouverture et de fermeture du disjoncteur, vérifier si les fils de commande sont cassés, et exclure le desserrage ou la déconnexion des bornes de câblage et des nœuds de commutateurs auxiliaires. Tout d'abord, le personnel de maintenance doit vérifier si les bobines d'ouverture et de fermeture sont surchauffées ou brûlées, et remplacer en temps opportun les bobines d'ouverture et de fermeture endommagées. Deuxièmement, selon le schéma de câblage du disjoncteur SF₆, utilisez un multimètre pour vérifier la continuité du circuit du disjoncteur, et excluez en temps opportun la situation de fils cassés ou de connexions desserrées pour assurer que le circuit de verrouillage est normal. Dès qu'une anomalie se produit, le point de panne peut être immédiatement déterminé et la panne peut être éliminée.

Pour la défaillance du disjoncteur SF₆ à s'ouvrir ou à se fermer causée par une défaillance de liaison mécanique, le personnel de maintenance doit cesser d'utiliser le disjoncteur SF₆ et rapporter la panne mécanique au supérieur. Généralement, les pannes mécaniques incluent des problèmes tels que le blocage du mécanisme, le desserrage du loquet d'ouverture et la désolidarisation de la tige de transmission. Le personnel de maintenance doit démonter les composants mécaniques défectueux, restaurer les composants mécaniques d'origine à leurs positions d'origine conformément au manuel d'instructions d'usine, remplacer les composants mécaniques endommagés, nettoyer la poussière sur les composants, ajouter de l'huile de lubrification appropriée, et éliminer le problème de blocage mécanique pour atteindre l'élimination de la panne.

2.3 Méthode de traitement de la panne de fausse ouverture du disjoncteur SF₆

Pour la panne de fausse ouverture causée par une mauvaise manipulation humaine ou un contact accidentel, le personnel de maintenance doit d'abord vérifier l'affichage de signal du disjoncteur SF₆, exclure la panne du commutateur, et redémarrer le disjoncteur SF₆ pour alimenter en électricité. Pour la panne de fausse ouverture causée par des pannes électriques, le personnel de maintenance doit d'abord vérifier le signal et la valeur de réglage du disjoncteur SF₆, trouver le point de panne, analyser la cause de la panne, et éliminer et réparer en temps opportun les composants défectueux. Pour les composants affectés par l'humidité en raison d'un mauvais scellement, remplacez les composants de scellement et installez un dispositif de chauffage pour la prévention de l'humidité et la déshumidification afin d'éliminer le problème de panne. Pour la panne de fausse ouverture causée par des pannes mécaniques, le personnel de maintenance doit démonter la partie mécanique, recorriger la position de la vis de positionnement, remplacer ou réparer le support de fermeture, éliminer la panne de fausse ouverture, et ainsi assurer le fonctionnement normal du disjoncteur SF₆.

2.4 Méthode de traitement de la panne de fausse fermeture du disjoncteur SF₆

Dans le traitement de la panne de fausse fermeture du disjoncteur SF₆, le personnel de maintenance doit clarifier la cause principale de la panne de fausse fermeture du disjoncteur SF₆ et adopter des méthodes de traitement ciblées pour éliminer la panne. Le personnel de maintenance doit vérifier régulièrement la situation de prévention de l'humidité de chaque composant du disjoncteur SF₆. Si la fermeture est causée par la mise à la terre simultanée des contacts positifs et négatifs dans le circuit DC et qu'il est jugé que c'est causé par l'humidité du circuit secondaire, un dispositif de prévention de l'humidité et de déshumidification peut être installé dans les parties touchées par l'humidité, et les orifices d'infiltration d'eau peuvent être bouchés en temps opportun pour éliminer la panne. En même temps, le personnel de maintenance doit vérifier tous les circuits secondaires, remplacer en temps opportun les composants défectueux ou endommagés, et éliminer la panne. De plus, le personnel de maintenance doit vérifier le composant de loquet d'ouverture, remplacer le composant de loquet d'ouverture endommagé, et éliminer la panne.

3 Analyse de cas
3.1 Phénomène de panne

Un disjoncteur SF₆ de type LW15 - 252 a été mis en service dès 2007. Après que le disjoncteur ait sauté, le loquet était toujours en position excédentaire, et il y avait un espacement anormal d'environ 10 mm entre le loquet et le déclencheur de fermeture, avec un contact anormal. Cependant, après l'alimentation en impulsion de fermeture, la bobine et le déclencheur fonctionnaient normalement, mais le loquet ne pouvait toujours pas être libéré pour la fermeture. Après avoir libéré manuellement le loquet, l'interrupteur ne pouvait toujours pas se fermer.

3.2 Analyse de la panne

Par l'analyse des enregistrements de données d'exploitation de ce disjoncteur, il a été constaté que le disjoncteur avait interrompu le courant 132 fois pendant l'exploitation. Lorsque le courant est interrompu, une grande quantité de chaleur est générée, et l'arc à haute température favorise l'accumulation de produits de réaction chimique. En particulier pour l'interruption de grands courants, un effet catalytique est formé, accélérant la réaction chimique des substances internes et augmentant une grande quantité de poussière.

Ainsi, le diagnostic initial de cette panne de disjoncteur est que les produits de décomposition de l'arc causés par l'interruption du courant réagissent chimiquement avec la graisse de silicone dans l'environnement scellé, formant une grande quantité de substances telles que SiF₄ et Si(CH₃)₂F₂. Les substances solidifiées restent dans la tige de scellement de freinage, entravant la transmission de la tige de scellement de freinage, provoquant un phénomène de blocage et causant l'échec de la fermeture du disjoncteur SF₆.

3.3 Élimination de la panne

Le personnel de maintenance a démonté le corps du disjoncteur défectueux. Lors de l'inspection externe, il a été constaté que la tige de scellement de freinage était clairement sale, et qu'il y avait une grande quantité de graisse de silicone sur le joint torique dans le système de scellement de freinage, adhérant à la surface de la tige de scellement de freinage, augmentant le frottement entre la tige de scellement de freinage et le joint torique lors de la transmission, provoquant l'incapacité de la tige de scellement de freinage à transmettre normalement et causant un blocage. Le remplacement des composants du système de freinage ne pouvait pas résoudre fondamentalement le problème de panne, ce qui ne traitait que les symptômes mais non la cause profonde.

Lors de l'inspection interne, le corps du disjoncteur a été démonté, et une grande quantité de poudre gris-blanc a été trouvée adhérant à la paroi intérieure de la gaine en porcelaine de la chambre d'extinction d'arc, à la tige de scellement de freinage et à la tige d'isolement. Ces poudres sont principalement des substances solidifiées telles que SiF₄ et Si(CH₃)₂F₂ formées sous l'arc à haute température. Une fois accumulées à un certain niveau, elles peuvent causer des accidents de rupture d'isolement.

4 Conclusion

En résumé, lors de la gestion quotidienne, les administrateurs doivent être familiers avec les pannes courantes des disjoncteurs SF₆ et élaborer des solutions pratiques. Dès qu'une panne se produit, le point de panne doit être identifié rapidement et la panne éliminée, éliminant les dangers potentiels, réduisant le temps d'arrêt de l'alimentation, prévenant la survenue de sauts hors séquence, et renforçant ainsi la sécurité et la stabilité de l'alimentation électrique dans les postes électriques.

Ainsi, en plus de remplacer les composants du système de freinage, le personnel de maintenance doit également remplacer les composants de scellement et d'extinction d'arc, nettoyer la poussière dans la chambre d'extinction d'arc. Après l'élimination de la panne, le disjoncteur a été redémarré et a fonctionné normalement.