Badania nad analizą i metodami obsługi awarii w przekaźnikach obwodowych SF6
W systemie przekształtnikowym wysokonapięciowe wyłączniki są urządzeniami przerzutowymi, z których najczęściej spotykane są wyłączniki SF₆. Takie wyłączniki używają gazu SF₆ jako głównego izolatora. Na podstawie działania energii łuku, powstaje skompresowany gaz SF₆, który natychmiast gasi łuk, osiągając tym samym przerwanie prądu nominalnego i awaryjnego, chroniąc linie odcięcia i urządzenia elektryczne przed uszkodzeniem. System jest wyposażony w kompleksowy system operacyjny, który może kontrolować wyłącznik poprzez operacje otwierania i zamykania, mając silną funkcjonalność.
Wyłączniki SF₆ są kluczowe dla prawidłowego działania przekształtników. W przypadku awarii wyłącznika SF₆ bezpośrednio wpłynie to na działanie każdego systemu przekształtnika. To pokazuje ważność konserwacji i ochrony wyłączników SF₆. W takim kontekście środowiskowym, badanie analizy awarii i metod naprawy wyłączników SF₆ ma istotne znaczenie praktyczne.
1 Analiza typowych awarii wyłączników SF₆
1.1 Niewystarczające ciśnienie gazu SF₆
Podczas rzeczywistej eksploatacji wyłączników SF₆ może wystąpić sytuacja niewystarczającego ciśnienia gazu SF₆. Gdy wystąpi taka awaria, wartość ciśnienia na manometrze SF₆ będzie niższa niż nominalna wartość ciśnienia. W sterowaniu zdalnym, system zarządzania w tle wyda alarm, aby przypomnieć personeł zarządzający, że ciśnienie gazu SF₆ jest zbyt niskie.
To zjawisko jest głównie spowodowane niską temperaturą otoczenia w rejonie, gdzie znajduje się wyłącznik SF₆, lub wystąpieniem przecieku gazu w systemie SF₆, lub nieprawidłowym odczytem manometru, co prowadzi do awarii relé gęstości SF₆, co z kolei powoduje niewystarczające ciśnienie gazu SF₆ i prowadzi do awarii wyłącznika SF₆.
1.2 Niepowodzenie wyłącznika SF₆ przy próbie zamknięcia lub otwarcia
Podczas eksploatacji wyłącznika SF₆, po wydaniu poleceń zamknięcia lub otwarcia w trybie ręcznym, wyłącznik SF₆ nie reaguje, co powoduje niepowodzenie przy próbie zamknięcia lub otwarcia wyłącznika SF₆.
Głównymi przyczynami tego problemu awaryjnego są trzy aspekty. Po pierwsze, system magazynujący energię sprężynową ulega awarii i nie może dostarczyć energii i mocy do operacji zamknięcia i otwarcia wyłącznika SF₆. Po drugie, obwód sterujący jest zablokowany, co powoduje otwarty obwód i utrudnia przesył polecenia zamknięcia lub otwarcia. Po trzecie, występuje awaria sprzężenia mechanicznego. Nawet jeśli polecenie zostanie przesłane, ze względu na awarię lub uszkodzenie elementów mechanicznych, wydane polecenie nie może być wykonane.
1.3 Fałszywa awaria otwarcia wyłącznika SF₆
Fałszywa awaria otwarcia to jedna z typowych awarii wyłączników SF₆. Odnosi się ona do sytuacji, gdy wyłącznik SF₆ automatycznie się otwiera bez polecenia operacyjnego, co sprawia, że wyłącznik SF₆ traci kontrolę, wpływając na prawidłowe działanie przekształtnika.
Przyczyny tego zjawiska awaryjnego są głównie błędem obsługi lub przypadkowym dotknięciem. Może to również być spowodowane fałszywym otwarciem z powodu zewnętrznego drgań mechanicznych. Awarie elektryczne mogą również prowadzić do automatycznego otwarcia wyłącznika SF₆, głównie z powodu nieprawidłowych działań ochrony i nieprawidłowych wartości ustawień. Podczas dwupunktowego uziemienia systemu DC, po połączeniu dodatniego i ujemnego zasilania, sygnały ochronne są przesyłane i odbierane, co prowadzi do nieprawidłowych działań. Ponadto awarie mechaniczne, takie jak brak wsparcia przez zamek zamykający lub przesunięcie śruby pozycjonującej, mogą również prowadzić do fałszywej awarii otwarcia wyłącznika SF₆.
1.4 Fałszywa awaria zamknięcia wyłącznika SF₆
Fałszywa awaria zamknięcia to jedna z typowych awarii wyłączników SF₆. Odnosi się ona do sytuacji, gdy wyłącznik SF₆ automatycznie się zamyka bez polecenia operacyjnego, co sprawia, że wyłącznik SF₆ traci kontrolę, wpływając na prawidłowe działanie przekształtnika.
Przyczyny tego zjawiska awaryjnego są głównie związane z tym, że kontakty dodatnie i ujemne w obwodzie DC nie są połączone, ale jednocześnie uziemione, tworząc obwód sterujący zamknięciem, co powoduje awarię zamknięcia; opór cewki kontaktora zamknięcia jest mały, co obniża napięcie startowe, powodując chwilowy impuls w systemie DC i tworząc awarię zamknięcia; uszkodzenie wsparcia zamka otwierającego może również prowadzić do fałszywej awarii zamknięcia wyłącznika SF₆.
2 Metody naprawy awarii wyłączników SF₆
2.1 Metoda naprawy awarii niewystarczającego ciśnienia gazu SF₆
Gdy wystąpi awaria niewystarczającego ciśnienia gazu SF₆, personel konserwacyjny powinien najpierw regularnie notować wartość manometru wyłącznika SF₆ i przeliczyć ją na wartość ciśnienia przy standardowej temperaturze, aby określić, czy ciśnienie gazu w wyłączniku SF₆ jest normalne. Jeśli ciśnienie nadal spada, diagnozuje się przeciek gazu w wyłączniku SF₆.
Po załadowaniu wyłącznika SF₆ do nominalnego ciśnienia należy obserwować zmiany manometru. Użyj detektora przecieków SF₆, aby sprawdzić wszystkie części wyłącznika SF₆, w tym części łączące, uszczelnienia gumowe i położenie połączenia manometru. W zależności od rzeczywistych okoliczności można na podejrzane części przecieku nałożyć mydliny, aby określić miejsce przecieku.
Podczas naprawy przecieku należy przeprowadzić naprawę spawalniczą części przeciekających. Zastąp przeciekające i uszkodzone części zgodnie z ich użytkowaniem. W praktyce, ponieważ awaria relé gęstości może również powodować wysyłanie alarmu o niskim ciśnieniu, personel konserwacyjny może dalej sprawdzić relé gęstości, szczególnie części wskaźnika i przełącznika, aby wykluczyć sytuację przylepionego lub zwartego przełącznika, i zastąpić uszkodzone relé, aby usunąć awarię.
2.2 Metoda naprawy awarii niepowodzenia zamknięcia lub otwarcia wyłącznika SF₆
W przypadku niepowodzenia zamknięcia lub otwarcia wyłącznika SF₆, awarię należy usunąć zgodnie z konkretną przyczyną awarii.
Dla niepowodzenia zamknięcia lub otwarcia wyłącznika SF₆ spowodowanego awarią systemu magazynującego energię sprężynową, personel konserwacyjny powinien sprawdzić działanie pomocniczego przełącznika i silnika magazynującego energię w systemie, i w odpowiednim czasie zastąpić komponenty z oznakami przepalonej powierzchni zewnętrznej. Jeśli wygląd jest normalny, usuń przewody silnika i sprawdź, czy opór silnika magazynującego energię i pomocniczy przełącznik mogą działać normalnie. Jeśli magazynowanie energii jest normalne po zamknięciu, a silnik nadal działa, stwierdza się, że pomocniczy przełącznik magazynujący energię nie może w porę rozłączyć obwodu z powodu przyczyn, takich jak przylepianie spowodowane wilgocią lub przepalenie kontaktu, co prowadzi do niepowodzenia wyłącznika SF₆. Personel konserwacyjny powinien ręcznie rozłączyć przełącznik zasilania magazynującego energię, aby zapobiec przepaleniu komponentów z powodu długotrwałej pracy silnika, zastąpić pomocniczy przełącznik, sprawdzić, czy całe urządzenie jest dotknięte wilgocią lub przesiąknięciem wody, i podjąć odpowiednie środki antywilgociowe i przeciwprzesiąkaniowe, aby zapobiec ponownemu wystąpieniu awarii wyłącznika SF₆.
Dla niepowodzenia zamknięcia lub otwarcia wyłącznika SF₆ spowodowanego blokadą obwodu sterującego, personel konserwacyjny powinien najpierw sprawdzić stan pracy cewek zamknięcia i otwarcia wyłącznika, sprawdzić, czy przewody sterujące są przepalone, i wykluczyć luźne lub odłączone końcówki przewodów i węzły pomocniczych przełączników. Najpierw personel konserwacyjny powinien sprawdzić, czy cewki zamknięcia i otwarcia są przegrzewane lub przepalone, i w odpowiednim czasie zastąpić uszkodzone cewki. Następnie, zgodnie z schematem kablowym wyłącznika SF₆, użyj multimetru, aby sprawdzić ciągłość obwodu wyłącznika, i w odpowiednim czasie wykluczyć sytuację przepalonego przewodu lub luźnych połączeń, aby zapewnić, że obwód blokujący jest normalny. Gdy wystąpi anomalia, można natychmiast określić punkt awarii i usunąć awarię.
Dla niepowodzenia zamknięcia lub otwarcia wyłącznika SF₆ spowodowanego awarią sprzężenia mechanicznego, personel konserwacyjny powinien zaprzestać korzystania z wyłącznika SF₆ i zgłosić awarię mechaniczną przełożonemu kierownikowi. Ogólnie awarie mechaniczne obejmują problemy, takie jak zakleszczenie mechanizmu, luźny zamek otwierający i odłączenie wału napędowego. Personel konserwacyjny powinien rozmontować uszkodzone komponenty mechaniczne, przywrócić oryginalne komponenty mechaniczne do ich pierwotnych pozycji zgodnie z instrukcją fabryczną, zastąpić uszkodzone komponenty mechaniczne, wyczyścić kurz z komponentów, dodać odpowiednią smarę i usunąć problem zakleszczenia, aby usunąć awarię.
2.3 Metoda naprawy fałszywej awarii otwarcia wyłącznika SF₆
Dla fałszywej awarii otwarcia spowodowanej błędem obsługi lub przypadkowym dotknięciem, personel konserwacyjny powinien najpierw sprawdzić wyświetlanie sygnałów wyłącznika SF₆, wykluczyć awarię przełącznika, i ponownie uruchomić wyłącznik SF₆, aby dostarczyć zasilanie. Dla fałszywej awarii otwarcia spowodowanej awarią elektryczną, personel konserwacyjny powinien najpierw sprawdzić sygnał i wartość ustawienia wyłącznika SF₆, znaleźć punkt awarii, przeanalizować przyczynę awarii, i w odpowiednim czasie usunąć i naprawić uszkodzone komponenty. Dla komponentów, które są dotknięte wilgocią z powodu złego szczelienia, zastąp komponenty szczeljące i zainstaluj urządzenie grzewcze do ochrony przed wilgocią i odwilżeniem, aby usunąć problem awarii. Dla fałszywej awarii otwarcia spowodowanej awarią mechaniczną, personel konserwacyjny powinien rozmontować część mechaniczną, ponownie skorygować położenie śruby pozycjonującej, zastąpić lub naprawić zamek zamykający, usunąć fałszywą awarię otwarcia, aby zapewnić prawidłowe działanie wyłącznika SF₆.
2.4 Metoda naprawy fałszywej awarii zamknięcia wyłącznika SF₆
W naprawie fałszywej awarii zamknięcia wyłącznika SF₆, personel konserwacyjny powinien określić główną przyczynę fałszywej awarii zamknięcia wyłącznika SF₆ i zastosować celowe metody naprawy, aby usunąć awarię. Personel konserwacyjny powinien regularnie sprawdzać sytuację ochrony przed wilgocią każdej części wyłącznika SF₆. Jeśli zamknięcie jest spowodowane jednoczesnym uziemieniem kontaktów dodatnich i ujemnych w obwodzie DC i stwierdzono, że jest to spowodowane wilgocią w obwodzie wtórnym, można zainstalować urządzenie grzewcze do ochrony przed wilgocią i odwilżeniem w miejscach dotkniętych wilgocią, i w odpowiednim czasie zablokować otwory przepustowe, aby usunąć awarię. Tymczasem personel konserwacyjny powinien sprawdzić wszystkie obwody wtórne, w odpowiednim czasie zastąpić uszkodzone lub niesprawne komponenty, i usunąć awarię. Ponadto personel konserwacyjny powinien sprawdzić komponent zamka otwierającego, zastąpić uszkodzony komponent zamka otwierającego, i usunąć awarię.
3 Analiza przypadków
3.1 Zjawisko awaryjne
Wyłącznik SF₆ typu LW15 - 252 został wprowadzony do eksploatacji już w 2007 roku. Po wytrąceniu wyłącznika, zamek był nadal w pozycji przesuniętej, z nietypowym odstępem około 10 mm między zamkiem a wyzwalaczem zamknięcia, z nietypowym stykaniem. Jednak po dostarczeniu zasilenia pulsacyjnego, cewka i wyzwalacz działały normalnie, ale zamek nadal nie mógł zostać odsunięty do zamknięcia. Po ręcznym odsunięciu zamka, przełącznik nadal nie mógł się zamknąć.
3.2 Analiza awarii
Poprzez analizę zapisów danych operacyjnych tego wyłącznika stwierdzono, że wyłącznik przerwał prąd 132 razy podczas eksploatacji. Przy przerwaniu prądu generowane jest duże ciepło, a wysokotemperaturowy łuk promuje nagromadzenie produktów reakcji chemicznej. Szczególnie dla przerwania dużych prądów, powstaje efekt katalizatora, przyspieszając reakcję chemiczną substancji wewnętrznych i zwiększając dużą ilość pyłu.
Zatem początkowa diagnoza tej awarii wyłącznika jest taka, że produkty rozkładu łuku spowodowane przerwaniem prądu reagują chemicznie z olejem silikonowym w hermetycznym środowisku, tworząc duże ilości substancji, takich jak SiF₄ i Si(CH₃)₂F₂. Zastygłe substancje pozostają w szczelnej tulei hamowania, utrudniając transmisję tulei hamowania, co prowadzi do zjawiska zakleszczenia i powoduje awarię zamknięcia wyłącznika SF₆.
3.3 Usunięcie awarii
Personel konserwacyjny rozmontował uszkodzoną jednostkę wyłącznika. W inspekcji zewnętrznej stwierdzono, że szczelna tuleja hamowania była wyraźnie brudna, a na uszczelnieniu gumowym w systemie szczelnym hamowania znajdowała się duża ilość oleju silikonowego, przylepiającego się do powierzchni szczelnej tulei hamowania, zwiększając tarcie między szczelną tuleją hamowania a uszczelnieniem gumowym podczas procesu transmisji, co prowadziło do niemożliwości normalnej transmisji szczelnej tulei hamowania i powodowało zjawisko zakleszczenia. Zmiana komponentów systemu hamowania nie rozwiązała fundamentalnie problemu awaryjnego, co tylko leczyło objawy, a nie przyczynę.
W inspekcji wewnętrznej rozmontowano jednostkę przełącznika, a na ścianie wewnętrznej izolatora ceramicznego komory gaśnięcia łuku, szczelnej tulei hamowania i izolatora tłoczniczego znaleziono dużą ilość szarobiałego proszku. Te proszki są głównie zastygłymi substancjami, takimi jak SiF₄ i Si(CH₃)₂F₂, utworzonymi pod wpływem wysokotemperaturowego łuku. Gdy akumulują się do pewnego stopnia, mogą spowodować awarie przepięcia izolacji.
4 Podsumowanie
Podsumowując, w codziennej administracji administratorzy powinni być zaznajomieni z typowymi awariami wyłączników SF₆ i opracować praktyczne rozwiązania. Gdy wystąpi awaria, powinien być szybko zidentyfikowany punkt awarii i usunięta awaria, usuwając potencjalne zagrożenia, redukując czas przerwy w dostawie energii, zapobiegając nieuporządkowanym wytrącaniom, co zwiększa bezpieczeństwo i stabilność dostawy energii w przekształtnikach.
Zatem, oprócz wymiany komponentów systemu hamowania, personel konserwacyjny musi również wymienić komponenty szczelne i gaśnicze, wyczyścić kurz w komorze gaśniczej. Po usunięciu awarii, wyłącznik został ponownie uruchomiony i działał normalnie.
