Raziskava o analizi napak in metodah odpravljanja pri preklopnikih s šestfluoridom plinskega kisika (SF6)

V podstanici so visokonapetostne preklopnike napajalna odsevalna naprava, med katerimi so najpogostejši SF₆ preklopniki. Takšni preklopniki uporabljajo plin SF₆ kot glavno izolacijsko sredstvo. Na podlagi dejstva, da energija luka ustvari stlačen plin SF₆, se lahko trenutno ugasne luk in tako doseže prekinitev imenovane toka in toka pri odklonih, zaščitijo napajalne črte in električno opremo pred poškodbo. Sistem je opremljen z celosten operativnim sistemom, ki omogoča nadzor preklopnika skozi operacije odpiranja in zapiranja ter ima močne funkcionalnosti.

SF₆ preklopniki so ključni za normalno delovanje podstaničnih sistemov. Če SF₆ preklopnik ne deluje pravilno, bo to neposredno vplivalo na delovanje vsakega podstaničnega sistema. To poudarja pomembnost vzdrževanja in zaščite SF₆ preklopnikov. V takem okolju je iskanje metod analize in reševanja težav SF₆ preklopnikov od velike praktične pomembnosti.

1 Analiza pogostih težav SF₆ preklopnikov
1.1 Nedostatek tlaka SF₆ plina

Med dejanskim delovanjem SF₆ preklopnikov se lahko zgodi situacija, ko je tlak SF₆ plina premajhen. Ko ta težava nastane, bo vrednost tlaka na merilu tlaka SF₆ nižja od imenovanega tlaka. V oddaljenem nadzoru bo upravljalni sistem v ozadju izdal alarm, da bi opozoril upravljavce, da je tlak SF₆ plina prenizki.

Ta pojav je predvsem posledica nize temperature okolice, kjer se nahaja SF₆ preklopnik, ali pa je prisotna iztekanost SF₆ sistema, ali pa je branje merilca napačno, kar povzroči, da SF₆ gostota relé ne deluje pravilno, kar vodi v nedostatek tlaka SF₆ plina in h krizi SF₆ preklopnika.

1.2 Nezmožnost zapiranja ali odpiranja SF₆ preklopnika

Med delovanjem SF₆ preklopnika, ko so izdane ukazi za zapiranje ali odpiranje v ročnem načinu, SF₆ preklopnik ne odgovori, kar povzroči nezmožnost zapiranja ali odpiranja SF₆ preklopnika.

Glavne vzroki te težave so tri. Prvič, sistem shranjevanja energije v vijaku ne deluje in ne more zagotoviti energije in moči za operacije zapiranja in odpiranja SF₆ preklopnika. Drugič, kontrolni tok je blokiran, kar povzroči odprt tok in prepreči prenos ukazov za zapiranje in odpiranje. Tretjič, je tu mehanska povezava spodletela. Čeprav je ukaz prenesen, zaradi odpovedi ali poškodbe mehanskih komponent ne more biti izveden.

1.3 Nenamerna odpiralna težava SF₆ preklopnika

Nenamerno odpiranje je ena izmed pogostih težav SF₆ preklopnikov. Pomeni, da se SF₆ preklopnik samodejno odpre brez operacijskega ukaza, kar SF₆ preklopniku onemogoči kontrolo in vpliva na normalno delovanje podstanice.

Vzroki za ta pojav so predvsem človeška zmota ali nenamerna dotik. Lahko je tudi posledica zunanje mehanske vibracije. Električne težave lahko tudi povzročijo avtomatsko odpiranje SF₆ preklopnika, predvsem zaradi napačnih dejanj zaščite in napačnih postavitev. Med dvotačkovnim zaklenjenjem DC sistema, ko sta pozitivna in negativna napajalna povezana, se prenašajo in sprejemajo signali relé zaščite, kar povzroči napačna dejanja. Poleg tega lahko mehanske težave, kot so odpoved podpornega zgloba za zapiranje ali pomik položajnega vija, tudi povzročijo nenamerno odpiranje SF₆ preklopnika.

1.4 Nenamerna zapiralna težava SF₆ preklopnika

Nenamerno zapiranje je eden izmed pogostih težav SF₆ preklopnikov. Pomeni, da se SF₆ preklopnik samodejno zapre brez operacijskega ukaza, kar SF₆ preklopniku onemogoči kontrolo in vpliva na normalno delovanje podstanice.

Vzroki za ta pojav so predvsem, da pozitivni in negativni kontakti v DC vezju niso povezani, ampak istočasno zemljeni, kar oblikuje vezje za zapiranje, kar povzroči težavo pri zapiranju; odpornost bobnine zapirnega kontaktora je mala, kar zmanjša začetni napon, kar povzroči trenutni puls v DC sistemu in oblikuje težavo pri zapiranju; in škoda na podpornem zglobu za odpiranje lahko tudi povzroči nenamerno zapiranje SF₆ preklopnika.

2 Metode reševanja težav SF₆ preklopnikov
2.1 Metoda reševanja težave z nedostatkom tlaka SF₆ plina

Ko nastane težava z nedostatkom tlaka SF₆ plina, morajo servisni tehničari najprej redno zapisovati vrednosti merilca tlaka SF₆ preklopnika in jih pretvoriti v vrednost tlaka pri standardni temperaturi, da bi določili, ali je tlak SF₆ plina v SF₆ preklopniku normalen. Če tlak narašča, se diagnozira iztekanost SF₆ preklopnika.

Po nabiranju SF₆ preklopnika do imenovanega tlaka, opazujte spremembo merilca. Uporabite detektor iztekanosti SF₆, da preverite vse dele SF₆ preklopnika, vključno z povezovalnimi deli, gumenimi črtami za tesnitev in položajem priključka merilca. Po situaciji lahko nanesejo mehko vodo na sumljive dele, da bi določili lokacijo iztekanosti.

Med zadrževanjem iztekanosti se opravi popravilo varilnice na iztekalnih mestih. Zamenjajte iztekalne in poškodovane dele glede na njihovo uporabo. V praksi lahko tudi odpoved gostote relé povzroči, da sistem izda alarm o nizkem tlaku, zato lahko servisni tehničari dodatno preverijo gostoto relé, zlasti deli indikatorne svetlobe in preklopnika, da bi izključili situacijo lepljenja ali kratkih preklopov, in zamenjajo poškodovano relé, da odstranijo težavo.

2.2 Metoda reševanja težave z nezmožnostjo zapiranja ali odpiranja SF₆ preklopnika

Če SF₆ preklopnik ne more biti zaprt ali odprt, mora biti težava odpravljena glede na specifičen vzrok težave.

Za težavo z nezmožnostjo zapiranja ali odpiranja SF₆ preklopnika, ki jo povzroči odpoved sistema shranjevanja energije v vijaku, morajo servisni tehničari preveriti delovanje pomočnega preklopnika in motorja za shranjevanje energije v vijaku in včasih zamenjati komponente z zgorelimi oznakami na zunanji površini. Če je izgled normalen, odstranite žice motora in preverite, ali lahko odpornost motora za shranjevanje energije in pomočni preklopnik delujejo normalno. Če je shranjevanje energije normalno po zapiranju in motor še vedno deluje, se ugotovi, da pomočni preklopnik za shranjevanje energije zaradi vzrokov, kot so lepljenje zaradi vlage ali zgorela stikala, ne more pravočasno prekiniti vezja, kar povzroči težavo SF₆ preklopnika. Servisni tehničari bi morali ročno prekiniti preklopnik za shranjevanje energije, da bi preprečili zgorelost komponent zaradi dolgotrajnega dela motora, zamenjati pomočni preklopnik, preveriti, ali je cela oprema vplivana z vlago ali propadanjem vode, in uvesti pravočasne protivvlage in protipropadne mere, da bi preprečili ponovno pojav težave SF₆ preklopnika.

Za težavo z nezmožnostjo zapiranja ali odpiranja SF₆ preklopnika, ki jo povzroči zastoji v kontrolnem toku, morajo servisni tehničari najprej preveriti delovanje bobnin za zapiranje in odpiranje preklopnika, preveriti, ali so kontrolne žice pretrčene, in izključiti razbremenjevanje ali odpovezanje konektorjev in pomočnih preklopnikov. Najprej morajo servisni tehničniki preveriti, ali so bobnine za zapiranje in odpiranje pregrejene ali zgorele, in včasih zamenjati poškodovane bobnine za zapiranje in odpiranje. Drugič, glede na diagram vezja SF₆ preklopnika uporabite multimetro, da preverite spojnost vezja preklopnika, in včasih izključite situacije pretrčenih žic ali razbremenjenih vezij, da zagotovite, da je zaklepno vezje normalno. Ko se pojavi abnormalnost, se lahko takoj določi točka težave in odstrani težava.

Za težavo z nezmožnostjo zapiranja ali odpiranja SF₆ preklopnika, ki jo povzroči odpoved mehanske povezave, morajo servisni tehničniki ustaviti uporabo SF₆ preklopnika in poročiti o mehanskih težavah višjemu vodstvu. Običajno so mehanske težave, kot so problemi z zastojem mehanizma, luščenjem odpiralnega zgloba in odpovezanjem prenašalnega člena. Servisni tehničniki bi morali razbiti mehansko odpovedne komponente, obnoviti prvotne mehanske komponente glede na navodila proizvajalca, zamenjati poškodovane mehanske komponente, očistiti prah na komponentah, dodati ustrezno smolno olje in odstraniti problem zastoja, da bi odstranili težavo.

2.3 Metoda reševanja težave z nenamernim odpiranjem SF₆ preklopnika

Za težavo z nenamernim odpiranjem, ki jo povzroči človeška zmota ali nenamerna dotik, morajo servisni tehničniki najprej preveriti signalne prikaze SF₆ preklopnika, izključiti težavo preklopnika in znova zaženete SF₆ preklopnik za oskrbo s strmo. Za težavo z nenamernim odpiranjem, ki jo povzroči električna težava, morajo servisni tehničniki najprej preveriti signal in postavitev SF₆ preklopnika, najti točko težave, analizirati vzrok težave in včasih odstraniti in popraviti poškodovane komponente. Za komponente, ki so vplivane z vlago zaradi slabe tesnitve, zamenjajte tesnile in namestite grelno napravo za zaščito pred vlago in odvlagenje, da odstranite težavo. Za težavo z nenamernim odpiranjem, ki jo povzroči mehanska težava, morajo servisni tehničniki razbiti mehanski del, ponovno pravilno postaviti položajnega vija, zamenjati ali popraviti zglob za zapiranje, odstraniti težavo z nenamernim odpiranjem in tako zagotoviti normalno delovanje SF₆ preklopnika.

2.4 Metoda reševanja težave z nenamernim zapiranjem SF₆ preklopnika

Pri reševanju težave z nenamernim zapiranjem SF₆ preklopnika morajo servisni tehničniki razjasniti glavni vzrok težave z nenamernim zapiranjem SF₆ preklopnika in uporabiti ciljne metode reševanja, da odstranijo težavo. Servisni tehničniki morajo redno preveriti stanje zaščite pred vlago vseh komponent SF₆ preklopnika. Če je zapiranje povzročeno istočasnim zemljenjem pozitivnih in negativnih kontaktov v DC vezju in se oceni, da je povzročena zaradi vlage sekundarnega vezja, se lahko namesti naprava za zaščito pred vlago in odvlaganje v vplivenih delih, in časovno zaprete lukenje, da odstranite težavo. Hkrati morajo servisni tehničniki preveriti vse sekundarni vezje, včasih zamenjati defektne ali poškodovane komponente in odstraniti težavo. Poleg tega morajo servisni tehničniki preveriti komponento zgloba za odpiranje, zamenjati poškodovano komponento zgloba za odpiranje in odstraniti težavo.

3 Analiza primera
3.1 Pojav težave

LW15 - 252 tip SF₆ preklopnik je bil postavljen v uporabo že leta 2007. Po odpovedi preklopnika je zglob ostal v preseganem položaju, s približno 10 mm neobičajnim razmikom med zglobom in zagnalnim gumbom, z neobičajnim stikom. Vendar, ko je bila zagotovljena pulzna struja za zapiranje, so delovali boben in zagon normalno, a zglob se je še vedno ne mogel ločiti za zapiranje. Po ročnem ločevanju zgloba se preklopnik še vedno ni mogel zapreti.

3.2 Analiza težave

S tem, ko so analizirali zapisnike operativnih podatkov tega preklopnika, so ugotovili, da je preklopnik prekinil tok 132-krat med delovanjem. Ko je tok prekinjen, se generira veliko toplote, in visoko temperaturni luk spodbuja nakopi produktov kemijskih reakcij. Še posebej za prekinitev velikih tokov se formira katalitičen učinek, ki pospešuje kemijske reakcije notranjih snovi in poveča veliko prahu.

Torej, začetna diagnostika težave tega preklopnika je, da so kemijske reakcije produktov razcepla luka, ki jih povzroči prekinitev toka, z silikonovim maslanjem v zaprtih okoljih, tvorile veliko snovi, kot so SiF₄ in Si(CH₃)₂F₂. Stabilizirane snovi so ostale v brzdisnem tesniškem valjkovi, ki so preprečile prenos brzdisnega tesniškega valjkovi, kar je povzročilo zastoj in težavo pri zapiranju SF₆ preklopnika.

3.3 Odpravljanje težave

Servisni tehničniki so razbili tělo preklopnika z težavo. Pri zunanji pregledu so ugotovili, da je brzdisni tesniški valjkovi očitno zbran, in na tesniškem kolcu v brzdisnem tesniškem sistemu je bilo veliko silikonovog masla, ki se je pridružilo površini brzdisnega tesniškega valjkovi, kar je povečalo trenje med brzdisnim tesniškim valjkovi in tesniškim kolcem med prenosom, kar je povzročilo, da brzdisni tesniški valjkovi ne more pravilno prenesti in povzročilo zastoj. Zamenjava komponent brzdisnega sistema ne more temeljito rešiti težave, ki le obravnava simptome, ne pa vzrok.

Pri notranjem pregledu so razbili telo preklopnika in našli veliko sivo-bel prah, ki se je pridružil notranji steni izolacijskega lončeka, brzdisnemu tesniškemu valjkovi in izolacijskemu potegnemu valjkovi. Ti prah so predvsem stabilizirane snovi, kot so SiF₄ in Si(CH₃)₂F₂, formirane pod visoko temperaturnim lukom. Ko se združijo do določene ravni, lahko povzročijo incidente z dielektrično prebojem.

4 Zaključek

Skupaj, v vsakdanjem upravljanju bi upravljavci morali biti seznanjeni z pogostimi težavami SF₆ preklopnikov in razviti praktične rešitve. Ko se pojavi težava, mora biti hitro določena točka težave in odstranjena, odstranjeni tveganja, zmanjšano čas brez strme, preprečeno nepravilno odpoved in tako izboljšana varnost in stabilnost oskrbe s strmo v podstaničnih sistemih.

Torej, poleg zamenjave komponent brzdisnega sistema, morajo tudi servisni tehničniki zamenjati tesnile in iztegnute komponente, očistiti prah v iztegnutem lončku. Po odpravljanju težave je bil preklopnik ponovno zaženjen in deloval normalno.