Onderzoek naar foutanalyse en behandelmethoden van SF6 schakelaars

In het substation systeem zijn hoogspanningsklemmen stroomonderbrekende apparatuur, waarvan SF₆-klemmen de meest voorkomende zijn. Deze klemmen gebruiken SF₆-gas als hoofd isolatiemedium. Op basis van de werking van boogenergie wordt gecomprimeerd SF₆-gas gevormd om de boog onmiddellijk te doven, waardoor de onderbreking van de nominale stroom en de foutstroom wordt bereikt, en de energieafsluitlijnen en elektrische apparatuur worden beschermd tegen schade. Het systeem is uitgerust met een compleet bedieningssysteem, waarmee de klem kan worden gecontroleerd door open- en sluitbewerkingen, en heeft sterke functionaliteit.

SF₆-klemmen zijn cruciaal voor de normale werking van substations. Zodra een SF₆-klem defect raakt, zal dit direct de werking van elk substation systeem beïnvloeden. Dit toont aan hoe belangrijk het onderhoud en de bescherming van SF₆-klemmen is. In zo'n omgeving heeft het onderzoeken van de foutanalyse en behandelmethode van SF₆-klemmen een belangrijke praktische betekenis.

1 Analyse van algemene fouten in SF₆-klemmen
1.1 Onvoldoende druk van SF₆-gas

Tijdens de daadwerkelijke werking van SF₆-klemmen kan de situatie van onvoldoende druk van SF₆-gas optreden. Zodra deze fout optreedt, zal de drukwaarde op de SF₆-drukmeting lager zijn dan de nominale drukwaarde. Bij afstandsbediening zal het achtergrondmanagementsysteem een alarm uitzenden om de beheerders te waarschuwen dat de druk van SF₆-gas te laag is.

Dit verschijnsel wordt voornamelijk veroorzaakt door een lage omgevingstemperatuur in de regio waar de SF₆-klem zich bevindt, of er is een gaslek in het SF₆-systeem, of de drukmeter geeft een foute lezing, wat resulteert in een fout van de SF₆-dichtheidrele, wat op zijn beurt leidt tot onvoldoende druk van SF₆-gas en tot de mislukking van de SF₆-klem.

1.2 Fout bij sluiten of openen van SF₆-klem

Tijdens de werking van de SF₆-klem, na het geven van open- en sluitcommando's onder handmatige bediening, reageert de SF₆-klem niet, waardoor de fout ontstaat dat de SF₆-klem niet kan sluiten of openen.

De oorzaken van dit foutprobleem omvatten voornamelijk drie aspecten. Ten eerste, het veerenergiesysteem faalt en kan geen energie en kracht leveren voor de open- en sluitbewerkingen van de SF₆-klem. Ten tweede, het besturingsschakeling is geblokkeerd, wat leidt tot een open circuit en hindert de overdracht van open- en sluitcommando's. Ten derde, er is een mechanische koppelingfout. Zelfs als het commando wordt overgebracht, kan door de fout of schade aan mechanische componenten het gegeven commando niet worden voltooid.

1.3 Valse opening van SF₆-klem

De valse opening is een van de algemene fouten van SF₆-klemmen. Het verwijst voornamelijk naar de situatie waarin de SF₆-klem automatisch opent zonder een bedieningscommando, waardoor de SF₆-klem buiten controle raakt en de normale werking van het substation beïnvloedt.

De oorzaken van dit foutverschijnsel zijn voornamelijk menselijke fouten of per ongeluk aanraken. Het kan ook veroorzaakt worden door valse opening door externe mechanische trilling. Elektrische fouten kunnen ook leiden tot automatische opening van de SF₆-klem, voornamelijk door foute beschermingsacties en foute instelwaarden. Tijdens de twee-puntsaarding van het DC-systeem, nadat de positieve en negatieve voedingen verbonden zijn, wordt het relaisbeschermingssignaal verzonden en ontvangen, wat leidt tot foute acties. Bovendien kunnen mechanische fouten, zoals het falen van de sluitbracket om te ondersteunen of de verplaatsing van de positiebout, ook leiden tot de valse opening van de SF₆-klem.

1.4 Valse sluiting van SF₆-klem

De valse sluiting is een van de algemene fouten van SF₆-klemmen. Het verwijst naar de situatie waarin de SF₆-klem automatisch sluit zonder een bedieningscommando, waardoor de SF₆-klem buiten controle raakt en de normale werking van het substation beïnvloedt.

De oorzaken van dit foutverschijnsel zijn voornamelijk dat de positieve en negatieve contacten in het DC-schakeling niet verbonden maar gelijktijdig aangesloten zijn, wat een sluitbeheerschakeling vormt, waardoor een sluitfout ontstaat; de weerstand van de sluitcontactor spoel is klein, wat de startspanning verlaagt, wat een momentane puls in het DC-systeem veroorzaakt en een sluitfout vormt; en de schade aan de openingsveerondersteuning kan ook leiden tot de valse sluiting van de SF₆-klem.

2 Behandelmethode voor fouten in SF₆-klemmen
2.1 Behandelmethode voor onvoldoende druk van SF₆-gas

Zodra de fout van onvoldoende druk van SF₆-gas optreedt, moeten de onderhoudspersoneel eerst de drukmeterwaarde van de SF₆-klem regelmatig noteren en deze omzetten in de drukwaarde bij de standaardtemperatuur om te bepalen of de gasdruk in de SF₆-klem normaal is. Als de druk blijft dalen, wordt dit gediagnosticeerd als een gaslek in de SF₆-klem.

Na het opladen van de SF₆-klem tot de nominale druk, observeer de verandering van de drukmeter. Gebruik een SF₆-lekdetecteur om alle delen van de SF₆-klem te controleren, inclusief verbindingen, zegelrubberringen en de plaats van de drukmeterverbinding. Afhankelijk van de werkelijke situatie kan zeepwater worden aangebracht op de verdachte lekdelen om de leklocatie te bepalen.

Tijdens de lekbewerking, voer reparatiewelding uit op de lekdelen. Vervang de lekkende en beschadigde delen volgens het gebruik van elk deel. In de praktijk kan de fout van de dichtheidrele ook leiden tot een lagedrukalarm, dus het onderhoudspersoneel kan de dichtheidrele verder controleren, vooral voor de indicatorlichten en schakeldeel, om de situatie van schakelaar plakken of kortsluiting uit te sluiten, en vervang de beschadigde rele tijdig om de fout te elimineren.

2.2 Behandelmethode voor de fout van het niet kunnen sluiten of openen van de SF₆-klem

Bij de fout van het niet kunnen sluiten of openen van de SF₆-klem, moet de fout worden geëlimineerd volgens de specifieke oorzaak van de fout.

Voor de fout van het niet kunnen sluiten of openen van de SF₆-klem veroorzaakt door de fout van het veerenergiesysteem, moeten de onderhoudspersoneel de werking van de hulpknop en energie-opslagspoel van het veerenergiesysteem controleren, en de componenten met brandplekken op de buitenkant tijdig vervangen. Als de uiterlijk normaal is, verwijder de motordraden en test of de weerstand van de energie-opslagspoel en de hulpknop normaal kan werken. Als de energie-opslag normaal is na sluiten en de motor blijft draaien, wordt bepaald dat de hulpknop van de energie-opslag niet op tijd de schakeling kan verbreken wegens redenen zoals vocht veroorzaakte plakking of contactverbranding, waardoor de fout van de SF₆-klem ontstaat. De onderhoudspersoneel moet de energie-opslag powerschakelaar handmatig uitschakelen om te voorkomen dat de componenten door de lange-termijn werking van de motor verbrand raken, vervang de hulpknop, controleer of de hele apparatuur beïnvloed is door vocht of waterinfiltratie, en neem tijdige vochtbestendige en waterdichte maatregelen om de herhaling van de SF₆-klemfout te voorkomen.

Voor de fout van het niet kunnen sluiten of openen van de SF₆-klem veroorzaakt door de blokkering van de besturingsschakeling, moeten de onderhoudspersoneel eerst de werkstatus van de open- en sluitspoelen van de klem controleren, controleren of de besturingssnoeren gebroken zijn, en de losheid of losmaking van de bedradingsterminals en hulpknopen uitsluiten. Eerst moeten de onderhoudspersoneel controleren of de open- en sluitspoelen oververhit of verbrand zijn, en vervang de beschadigde open- en sluitspoelen tijdig. Ten tweede, volgens het bedradingsschema van de SF₆-klem, gebruik een multimeter om de verbinding van de klemcircuits te controleren, en elimineer tijdig de situatie van gebroken snoeren of losse verbindingen om ervoor te zorgen dat de vergrendelingscircuit normaal is. Zodra een anomalie optreedt, kan het foutpunt onmiddellijk worden bepaald en de fout geëlimineerd.

Voor de fout van het niet kunnen sluiten of openen van de SF₆-klem veroorzaakt door mechanische koppelingfout, moeten de onderhoudspersoneel stoppen met het gebruik van de SF₆-klem en de mechanische fout melden aan de superieur leider. Meestal omvatten mechanische fouten problemen zoals mechanisme vastlopen, losse openingsveer, en loskoppeling van de transmissieverbindingsbalk. De onderhoudspersoneel moeten de mechanisch defecte componenten demonteren, de originele mechanische componenten volgens de fabriekshandleiding terugbrengen naar hun originele posities, de beschadigde mechanische componenten vervangen, het stof op de componenten reinigen, gepaste smeerolie toevoegen, en het mechanisme vastloop probleem elimineren om de fout te elimineren.

2.3 Behandelmethode voor de valse opening van de SF₆-klem

Voor de valse opening veroorzaakt door menselijke fout of per ongeluk aanraken, moeten de onderhoudspersoneel eerst het signaalweergave van de SF₆-klem controleren, de schakelaarfout uitsluiten, en de SF₆-klem opnieuw starten om stroom te leveren. Voor de valse opening veroorzaakt door elektrische fouten, moeten de onderhoudspersoneel eerst het signaal en instelwaarde van de SF₆-klem controleren, het foutpunt vinden, de oorzaak van de fout analyseren, en de defecte componenten tijdig elimineren en repareren. Voor de componenten die door slechte zegeling beïnvloed zijn, vervang de zegelcomponenten en installeer een verhittingapparaat voor vochtbestendigheid en droging om het foutprobleem te elimineren. Voor de valse opening veroorzaakt door mechanische fouten, moeten de onderhoudspersoneel de mechanische delen demonteren, de positie van de positiebout opnieuw corrigeren, de sluitbracket vervangen of repareren, de valse opening elimineren, en zo de normale werking van de SF₆-klem waarborgen.

2.4 Behandelmethode voor de valse sluiting van de SF₆-klem

Bij de behandeling van de valse sluiting van de SF₆-klem, moeten de onderhoudspersoneel de hoofdoorzaak van de valse sluiting van de SF₆-klem duidelijk maken en gerichte behandelmethode toepassen om de fout te elimineren. De onderhoudspersoneel moeten regelmatig de vochtbestendigheid van elk deel van de SF₆-klem controleren. Als de sluiting wordt veroorzaakt door de gelijktijdige aarding van de positieve en negatieve contacten in het DC-schakeling en wordt bepaald dat het wordt veroorzaakt door de vochtigheid van de secundaire schakeling, kan een vochtbestendig en drogend apparaat worden geïnstalleerd in de vochtbeïnvloede delen, en de waterinfiltratiegaten tijdig worden afgesloten om de fout te elimineren. Tegelijkertijd moeten de onderhoudspersoneel alle secundaire schakelingen controleren, de defecte of beschadigde componenten tijdig vervangen, en de fout elimineren. Bovendien moeten de onderhoudspersoneel de openingsveerkomponent controleren, de beschadigde openingsveerkomponent vervangen, en de fout elimineren.

3 Casusanalyse
3.1 Foutverschijnsel

Een LW15 - 252 type SF₆-klem werd al in 2007 in gebruik genomen. Na het trippen van de klem was de grendel nog steeds in een overpositie, en er was een abnormale afstand van ongeveer 10 mm tussen de grendel en de sluittrigger, met abnormaal contact. Echter, nadat de sluitpulsvoeding werd geleverd, werkten de spoel en de trigger normaal, maar de grendel kon nog steeds niet worden losgemaakt voor sluiten. Na handmatig de grendel los te maken, kon de schakelaar nog steeds niet sluiten.

3.2 Foutanalyse

Door de analyse van de werkinggegevens van deze klem, werd ontdekt dat de klem tijdens de werking 132 keer de stroom had onderbroken. Wanneer de stroom wordt onderbroken, wordt een grote hoeveelheid warmte geproduceerd, en de hoge temperatuurboog zal de accumulatie van chemische reactiestoffen bevorderen. Vooral voor de onderbreking van grote stromen, wordt een catalytisch effect gevormd, wat de chemische reactie van interne stoffen versnelt en een grote hoeveelheid stof produceert.

Daarom is de initiële diagnose van deze klemfout dat de boogdecompositieproducten veroorzaakt door stroomonderbreking chemisch reageren met de siliciumvet in de gesloten omgeving, wat een grote hoeveelheid stoffen zoals SiF₄ en Si(CH₃)₂F₂ vormt. De gestolde stoffen blijven in de remzegelstok, waardoor de overdracht van de remzegelstok wordt gehinderd, wat leidt tot een verstopping en de sluitfout van de SF₆-klem veroorzaakt.

3.3 Fouteliminatie

Het onderhoudspersoneel demonstreerde het defecte klemlichaam. Tijdens de externe inspectie werd ontdekt dat de remzegelstok duidelijk vuil was, en er was een grote hoeveelheid siliciumvet op de zegelring in het remzegelsysteem, die aan de oppervlakte van de remzegelstok kleefde, waardoor de wrijving tussen de remzegelstok en de zegelring tijdens de overdracht toenam, waardoor de remzegelstok niet normaal kon overdragen en verstopte. Het vervangen van de componenten van het remmechanisme kon het foutprobleem niet fundamenteel oplossen, wat alleen de symptomen behandelde, maar niet de oorzaak.

Tijdens de interne inspectie werd het schakelaarlichaam gedemonstreerd, en werd een grote hoeveelheid grijs-witte poeder aangetroffen die aan de binnenwand van de boogdoofkap, de remzegelstok en de isolerende trekstok kleefde. Deze poeders zijn voornamelijk gestolde stoffen zoals SiF₄ en Si(CH₃)₂F₂ gevormd onder hoge temperatuurboog. Zodra ze tot een bepaalde graad zijn opgehoopt, kunnen ze isolatiebreukaccidenten veroorzaken.

4 Conclusie

Samenvattend moeten beheerders tijdens het dagelijks beheer bekend zijn met de algemene fouten van SF₆-klemmen en praktische oplossingen ontwikkelen. Zodra een fout optreedt, moet het foutpunt snel worden geïdentificeerd en de fout worden geëlimineerd, potentiele gevaren worden verwijderd, de stroomuitvaltijd worden verminderd, het optreden van out-of-sequence tripping worden voorkomen, en zo de veiligheid en stabiliteit van de stroomvoorziening in substations worden verhoogd.

Daarom, naast het vervangen van de componenten van het remmechanisme, moeten de onderhoudspersoneel ook de zegelcomponenten en boogdoofcomponenten vervangen, het stof in de boogdoofkamer reinigen. Na het elimineren van de fout, werd de klem opnieuw gestart en werkte normaal.