Investigación sobre o Análise de Fallos e Métodos de Manejo de Interruptores de Circuito SF6

No sistema de subestación, os interruptores de alta tensión son dispositivos de interrupción de corrente, entre os cales os interruptores SF₆ son os máis comúns. Estes interruptores usan gas SF₆ como medio principal de aislamento. Basándose na acción da enerxía do arco, o gas SF₆ comprimido se forma para extinguir instantaneamente o arco, logrando así a interrupción da corrente nominal e da corrente de fallo, protexendo as liñas de corte de corrente e os equipos eléctricos de danos. O sistema está equipado cun sistema operativo completo, que pode controlar o interruptor mediante operacións de apertura e pechado, e ten unha forte funcionalidade.

Os interruptores SF₆ son cruciais para o funcionamento normal das subestacións. Unha vez que un interruptor SF₆ falle, afectará directamente ao funcionamento de cada sistema de subestación. Isto mostra a importancia do traballo de mantemento e protección dos interruptores SF₆. Neste contexto ambiental, explorar os métodos de análise e tratamento de fallos dos interruptores SF₆ ten unha importante significación práctica.

1 Análise de Fallos Comúns nos Interruptores SF₆
1.1 Presión Insuficiente de Gas SF₆

Durante a operación real dos interruptores SF₆, é probable que ocorra a situación de presión insuficiente de gas SF₆. Unha vez que ocorre este fallo, o valor de presión no manómetro de presión de SF₆ será inferior ao valor de presión nominal. No control remoto, o sistema de xestión de fondo emitirá unha alarma para lembrar ao persoal de xestión que a presión de gas SF₆ é demasiado baixa.

Este fenómeno está principalmente causado pola baixa temperatura ambiente na área onde se atopa o interruptor SF₆, ou hai unha fuga de gas no sistema de SF₆, ou a lectura do manómetro é incorrecta, resultando nun fallo do relé de densidade de SF₆, que a súa vez causa unha presión insuficiente de gas SF₆ e leva ao fallo do interruptor SF₆.

1.2 Fallo de Apertura ou Pechado do Interruptor SF₆

Durante a operación do interruptor SF₆, despois de emitirse as ordes de apertura e pechado baixo operación manual, o interruptor SF₆ non responde, provocando así o fallo de apertura ou pechado do interruptor SF₆.

As causas raíz deste problema de fallo inclúen principalmente tres aspectos. En primeiro lugar, o sistema de almacenamento de enerxía de molas falla e non pode fornecer enerxía e potencia para as operacións de apertura e pechado do interruptor SF₆. En segundo lugar, o circuito de control está bloqueado, resultando en un circuito aberto e obstaculizando a transmisión das ordes de apertura e pechado. En terceiro lugar, hai un fallo de ligazón mecánica. Aínda que a orde sexa transmitida, debido ao fallo ou dano de compoñentes mecánicos, a orde emitida non pode completarse.

1.3 Fallo Falso de Apertura do Interruptor SF₆

O fallo falso de apertura é un dos fallos comúns dos interruptores SF₆. Refírese principalmente á situación na que o interruptor SF₆ se abre automaticamente sen unha orde de operación, facendo que o interruptor SF₆ perca o control e afecte ao funcionamento normal da subestación.

As razóns deste fenómeno de fallo son principalmente a manipulación errónea humana ou o toque accidental. Tamén pode ser causado por unha falsa apertura debido á vibración mecánica externa. Os fallos eléctricos tamén poden levar á apertura automática do interruptor SF₆, principalmente debido a accións de protección incorrectas e valores de configuración incorrectos. Durante a conexión de terra de dúas puntos do sistema DC, despois de conectar as fontes de alimentación positiva e negativa, a sinal de protección de rele é transmitida e recibida, resultando en accións incorrectas. Ademais, fallos mecánicos como a incapacidade do soporte de pechado para sostener ou o desprazamento do parafuso de posicionamento tamén poden causar o fallo falso de apertura do interruptor SF₆.

1.4 Fallo Falso de Pechado do Interruptor SF₆

O fallo falso de pechado é un dos fallos comúns dos interruptores SF₆. Refírese á situación na que o interruptor SF₆ se pecha automaticamente sen unha orde de operación, facendo que o interruptor SF₆ perca o control e afecte ao funcionamento normal da subestación.

As razóns deste fenómeno de fallo son principalmente que os contactos positivo e negativo no circuito DC non están conectados pero están conectados a terra simultaneamente, formando un circuito de control de pechado, causando así un fallo de pechado; a resistencia da bobina do conector de pechado é pequena, reducindo a tensión de arranque, causando un pulso momentáneo no sistema DC e formando un fallo de pechado; e o dano do soporte do feixe de apertura tamén pode causar o fallo falso de pechado do interruptor SF₆.

2 Métodos de Tratamento de Fallos de Interruptores SF₆
2.1 Método de Tratamento para o Fallo de Presión Insuficiente de Gas SF₆

Unha vez que ocorre o fallo de presión insuficiente de gas SF₆, o persoal de mantemento debe primeiro rexistrar regularmente o valor do manómetro do interruptor SF₆ e convertilo no valor de presión a temperatura estándar para determinar se a presión de gas no interruptor SF₆ é normal. Se a presión continua a diminuír, diagnostícase como unha fuga de gas no interruptor SF₆.

Despois de cargar o interruptor SF₆ ata a presión nominal, obserba a cambio do manómetro. Usa un detector de fugas de SF₆ para comprobar todas as partes do interruptor SF₆, incluíndo as partes de conexión, aneis de borracha selantes e a posición da unión do manómetro. Segundo a situación real, pode aplicarse auga e sabón nas partes sospechosas de fuga para determinar a localización da fuga.

Durante o tratamento da fuga, realiza unha soldadura de reparación nas partes de fuga. Sustitúe as partes que teñan fuga ou estean danadas segundo o uso de cada parte. Na práctica, xa que o fallo do relé de densidade tamén pode levar ao sistema a emitir unha alarma de baixa presión, o persoal de mantemento pode comprobar ademais o relé de densidade, especialmente as partes de luz indicadora e interruptor, para descartar a situación de aderencia ou curto-circuito, e substituír o relé danado a tempo para eliminar o fallo.

2.2 Método de Tratamento para o Fallo de Apertura ou Pechado do Interruptor SF₆

No caso de fallo de apertura ou pechado do interruptor SF₆, o fallo debe eliminarse segundo a causa específica do fallo.

Para o fallo de apertura ou pechado do interruptor SF₆ causado polo fallo do sistema de almacenamento de enerxía de molas, o persoal de mantemento debe comprobar a operación do interruptor auxiliar e o motor de almacenamento de enerxía do sistema de almacenamento de enerxía de molas, e substituír a tempo os compoñentes coas marcas de queimaduras na superficie exterior. Se a apariencia é normal, retira os cables do motor e comproba se a resistencia do motor de almacenamento de enerxía e o interruptor auxiliar poden funcionar normalmente. Se o almacenamento de enerxía é normal despois de pechar e o motor segue en funcionamento, determinase que o interruptor auxiliar de almacenamento de enerxía non pode desconectar o circuito a tempo debido a razóns como a aderencia provocada polo humedade ou a quema de contacto, causando así o fallo do interruptor SF₆. O persoal de mantemento debe desconectar manualmente o interruptor de alimentación de almacenamento de enerxía para evitar que os compoñentes se queimen debido ao funcionamento prolongado do motor, substituír o interruptor auxiliar, comprobar se todo o equipo está afectado polo humedade ou a infiltração de auga, e tomar medidas antihumedade e antifiltración a tempo para prever a recidiva do fallo do interruptor SF₆.

Para o fallo de apertura ou pechado do interruptor SF₆ causado polo bloqueo do circuito de control, o persoal de mantemento debe primeiro comprobar o estado de funcionamento das bobinas de apertura e pechado do interruptor, comprobar se os cables de control están rotos, e descartar a soltura ou desconexión dos terminais de conexión e nodos do interruptor auxiliar. Primeiro, o persoal de mantemento debe comprobar se as bobinas de apertura e pechado están sobrexogadas ou queimadas, e substituír a tempo as bobinas de apertura e pechado danadas. Segundo, segundo o diagrama de conexión do interruptor SF₆, usa un multimetro para comprobar a conectividade do circuito do interruptor, e descartar a tempo a situación de cables rotos ou conexiones sueltas para asegurar que o circuito de bloqueo é normal. Unha vez que ocorre unha anomalia, o punto de fallo pode determinarse inmediatamente e o fallo pode eliminarse.

Para o fallo de apertura ou pechado do interruptor SF₆ causado polo fallo de ligazón mecánica, o persoal de mantemento debe deixar de usar o interruptor SF₆ e informar do fallo mecánico ao líder superior. Xeralmente, os fallos mecánicos inclúen problemas como o bloqueo do mecanismo, o ganchete de apertura folgado, e a separación da barra de conexión de transmisión. O persoal de mantemento debe desmontar as partes mecánicas defectuosas, restaurar as partes mecánicas orixinais ás súas posiciones orixinais segundo o manual de instrucións de fabrica, substituír as partes mecánicas danadas, limpar o polvo das partes, engadir lubrificante adecuado, e eliminar o problema de bloqueo do mecanismo para lograr a eliminación do fallo.

2.3 Método de Tratamento para o Fallo Falso de Apertura do Interruptor SF₆

Para o fallo falso de apertura causado por manipulación errónea humana ou toque accidental, o persoal de mantemento debe primeiro comprobar a visualización de sinais do interruptor SF₆, descartar o fallo do interruptor, e reiniciar o interruptor SF₆ para fornecer alimentación. Para o fallo falso de apertura causado por fallos eléctricos, o persoal de mantemento debe primeiro comprobar o sinal e o valor de configuración do interruptor SF₆, atopar o punto de fallo, analizar a causa do fallo, e eliminar e reparar a tempo os compoñentes defectuosos. Para os compoñentes afectados polo humedade debido a un mal sellado, substitúese os compoñentes de sellado e instálase un dispositivo de aquecemento para prevención de humedade e deshumidificación para eliminar o problema de fallo. Para o fallo falso de apertura causado por fallos mecánicos, o persoal de mantemento debe desmontar a parte mecánica, recolocar a posición do parafuso de posicionamento, substituír ou reparar o soporte de pechado, eliminar o fallo falso de apertura, e así asegurar o funcionamento normal do interruptor SF₆.

2.4 Método de Tratamento para o Fallo Falso de Pechado do Interruptor SF₆

No tratamento do fallo falso de pechado do interruptor SF₆, o persoal de mantemento debe esclarecer a causa principal do fallo falso de pechado do interruptor SF₆ e adoptar métodos de tratamento específicos para eliminar o fallo. O persoal de mantemento debe comprobar regularmente a situación de prevención de humedade de cada compoñente do interruptor SF₆. Se o pechado é causado pola conexión a terra simultánea dos contactos positivo e negativo no circuito DC e se determina que é causado polo humedade do circuito secundario, pódese instalar un dispositivo de prevención de humedade e deshumidificación nas partes afectadas polo humedade, e tapar a tempo os orificios de infiltración de auga para eliminar o fallo. Ao mesmo tempo, o persoal de mantemento debe comprobar todos os circuitos secundarios, substituír a tempo os compoñentes defectuosos ou danados, e eliminar o fallo. Ademais, o persoal de mantemento debe comprobar a parte do ganchete de apertura, substituír o ganchete de apertura danado, e eliminar o fallo.

3 Análise de Caso
3.1 Fenómeno de Fallo

Un interruptor SF₆ do tipo LW15 - 252 foi posto en funcionamento xa en 2007. Despois de que o interruptor trippase, o ganchete estaba aínda en posición excesiva, e había un espazo anómalo de aproximadamente 10 mm entre o ganchete e o disparador de pechado, con contacto anómalo. Pero, despois de proporcionar a alimentación de pulso de pechado, a bobina e o disparador funcionaban normalmente, pero o ganchete aínda non podia liberarse para pechar. Despois de liberar manualmente o ganchete, o interruptor aínda non podia pechar.

3.2 Análise de Fallo

A través da análise dos rexistros de datos de operación deste interruptor, atopouse que o interruptor interrompera a corrente 132 veces durante a operación. Cando a corrente se interrompe, xéranse grandes cantidades de calor, e o arco de alta temperatura promovería a acumulación de substancias de reacción química. Especialmente para a interrupción de correntes grandes, formábase un efecto catalítico, acelerando a reacción química das substancias internas e aumentando grandes cantidades de polvo.

Por tanto, o diagnóstico inicial deste fallo do interruptor é que os produtos de descomposición do arco causados pola interrupción da corrente reaccionan quimicamente coa graxa de silicón no ambiente selado, formando grandes cantidades de substancias como SiF₄ e Si(CH₃)₂F₂. As substancias solidificadas permanecían na vara de selado de freno, obstaculizando a transmisión da vara de selado de freno, causando un fenómeno de bloqueo e provocando o fallo de pechado do interruptor SF₆.

3.3 Eliminación de Fallo

O persoal de mantemento desmontou o corpo do interruptor defectuoso. Na inspección externa, atopouse que a vara de selado de freno estaba claramente suxa, e había grandes cantidades de graxa de silicón no anel de borracha no sistema de selado de freno, aderindo á superficie da vara de selado de freno, aumentando a fricción entre a vara de selado de freno e o anel de borracha durante o proceso de transmisión, resultando na incapacidad da vara de selado de freno de transmitir normalmente e causando bloqueo. Substituír os compoñentes do sistema de freno non podería resolver fundamentalmente o problema de fallo, que só abordaría os síntomas pero non a causa raíz.

Na inspección interna, desmontouse o corpo do interruptor, e atopouse unha gran cantidade de polvo gris-claro aderido á parede interior do tubo de porcelana da cámara de extinción de arcos, a vara de selado de freno e a barra aislante. Estes polvos son principalmente substancias solidificadas como SiF₄ e Si(CH₃)₂F₂ formadas baixo o arco de alta temperatura. Unha vez acumuladas a un nivel certo, poden causar accidentes de ruptura de aislamento.

4 Conclusión

En resumo, durante a xestión diaria, os administradores deben estar familiarizados cos fallos comúns dos interruptores SF₆ e desenvolver solucións prácticas. Unha vez que ocorra un fallo, o punto de fallo debe identificarse rapidamente e o fallo debe eliminarse, removendo os perigos potenciais, reducindo o tempo de cortes de corrente, previndo a ocorrência de saltos fora de secuencia, e así aumentando a seguridade e estabilidade do suministro de corrente nas subestacións.

Por tanto, ademais de substituír os compoñentes do sistema de freno, o persoal de mantemento tamén necesita substituír os compoñentes de sellado e extinción de arcos, limpar o polvo na cámara de extinción de arcos. Despois de eliminar o fallo, o interruptor foi reiniciado e funcionou normalmente.