Forskning om felanalys och hanteringsmetoder för SF6-brytare

I underhållningssystemet i transformatorstationen är högspänningsbrytare strömförande enheter, varav SF₆-brytare är de vanligaste. Sådana brytare använder SF₆-gas som huvudsakligt isolerande medium. Baserat på arcbogens energi bildas komprimerad SF₆-gas för att omedelbart släcka arken, vilket resulterar i avbrott av nominell ström och felström, skyddar strömbrytande linjer och elektriska utrustningar från skador. Systemet är utrustat med ett komplett driftsystem, vilket kan styra brytaren genom öppnings- och stängningsoperationer, och har starka funktioner.

SF₆-brytare är viktiga för den normala driften av transformatorstationer. När en SF₆-brytare misslyckas kommer det direkt att påverka operationen av varje system i transformatorstationen. Detta visar betydelsen av underhåll och skydd för SF₆-brytare. I sådan miljökontext har undersökningen av felfrågor och behandlingsmetoder för SF₆-brytare viktig praktisk betydelse.

1 Analyser av vanliga fel vid SF₆-brytare
1.1 Otillräckligt tryck på SF₆-gas

Under den faktiska drift av SF₆-brytare kan situationen med otillräckligt tryck på SF₆-gas uppstå. När detta fel inträffar kommer tryckvärdet på SF₆-tryckmätaren att vara lägre än det nominella tryckvärdet. I fjärrstyrning kommer bakgrundshanteringssystemet att ge larm för att påminna personalen om att SF₆-gasens tryck är för lågt.

Detta fenomen orsakas huvudsakligen av låg temperatur i området där SF₆-brytaren finns, eller det finns gasläckage i SF₆-systemet, eller mätarläsningen är felaktig, vilket leder till att SF₆-täthetsreläet inte fungerar, vilket i sin tur leder till otillräckligt tryck på SF₆-gas och orsakar att SF₆-brytaren misslyckas.

1.2 Fel vid stängning eller öppning av SF₆-brytare

Under drift av SF₆-brytaren, efter utfärdandet av öppnings- och stängningskommandon under manuell drift, svarar inte SF₆-brytaren, vilket orsakar att SF₆-brytaren inte kan stängas eller öppnas.

De grundläggande orsakerna till detta felfall inkluderar tre aspekter. För det första, misslyckas spänningsenergisparningssystemet och kan inte ge energi och kraft för öppnings- och stängningsoperationer av SF₆-brytaren. För det andra, blockeras kontrollkretsen, vilket leder till öppna kretsar och hindrar överföring av öppnings- och stängningskommandon. För det tredje, finns det mekaniska kopplingsfel. Även om kommandot överförs, kan det inte slutföras pga misslyckade eller skadade mekaniska komponenter.

1.3 Falskt öppningsfel hos SF₆-brytare

Falskt öppningsfel är ett av de vanliga felen hos SF₆-brytare. Det hänvisar huvudsakligen till situationen där SF₆-brytaren automatiskt öppnas utan driftskommando, vilket gör att SF₆-brytaren blir obekräftad och påverkar den normala drift av transformatorstationen.

Orsakerna till detta felfenomen är huvudsakligen mänskliga misstag eller oavsiktliga beröringar. Det kan också orsakas av falskt öppning pga extern mekanisk vibration. Elektriska fel kan också leda till automatisk öppning av SF₆-brytaren, främst pga felaktiga skyddsåtgärder och felaktiga inställningsvärden. Vid tvåpunktskoppling av DC-systemet, efter koppling av positiva och negativa strömkällor, skickas och tas emot reläskyddssignal, vilket leder till felaktiga åtgärder. Dessutom kan mekaniska fel, som stängningsbracketens misslyckande att stödja eller positioneringsskruvans förändring, också orsaka falskt öppningsfel hos SF₆-brytaren.

1.4 Falskt stängningsfel hos SF₆-brytare

Falskt stängningsfel är ett av de vanliga felen hos SF₆-brytare. Det hänvisar till situationen där SF₆-brytaren automatiskt stängs utan driftskommando, vilket gör att SF₆-brytaren blir obekräftad och påverkar den normala drift av transformatorstationen.

Orsakerna till detta felfenomen är huvudsakligen att de positiva och negativa kontaktarna i DC-kretsen inte är kopplade men samtidigt jordade, vilket bildar en stängningskontrollkrets, vilket leder till stängningsfel; resistansen i stängningskontaktorsolen är liten, vilket minskar startspänningen, vilket orsakar ett momentant puls i DC-systemet och bildar stängningsfel; och skadan av öppningslåset support kan också orsaka falskt stängningsfel hos SF₆-brytaren.

2 Behandlingsmetoder för fel hos SF₆-brytare
2.1 Behandlingsmetod för fel med otillräckligt tryck på SF₆-gas

När felet med otillräckligt tryck på SF₆-gas inträffar bör underhållspersonalen först regelbundet registrera tryckmätarvärdet för SF₆-brytaren och konvertera det till tryckvärdet vid standardtemperatur för att fastställa om gasstrycket i SF₆-brytaren är normalt. Om trycket fortsätter att sjunka diagnostiseras det som gasläckage i SF₆-brytaren.

Efter att ha laddat SF₆-brytaren till det nominella trycket, observera ändringen av tryckmätaren. Använd en SF₆-läckagedetektor för att kontrollera alla delar av SF₆-brytaren, inklusive anslutningsdelar, tätande gummiringar och positionen av tryckmätarkopplingen. Enligt den faktiska situationen kan tvålsvamp appliceras på de misstänkta läckagedelarna för att fastställa läckageplatsen.

Under läckagebehandling ska reparationssvetsning utföras på läckagedelarna. Ersätt de läckande och skadade delarna enligt användningen av varje del. I praktiken, eftersom täthetsreläfel kan också orsaka att systemet ger ett larmsignal för lågtryck, kan underhållspersonalen vidare kontrollera täthetsreläet, särskilt indikatorlamporna och växelsluten, för att utesluta situationen med växelklistring eller kortslutning, och ersätt det skadade reläet i tid för att eliminera felet.

2.2 Behandlingsmetod för fel vid stängning eller öppning av SF₆-brytare

Vid fel vid stängning eller öppning av SF₆-brytaren bör felet elimineras enligt den specifika orsaken till felet.

För fel vid stängning eller öppning av SF₆-brytaren orsakade av fel i spänningsenergisparningssystemet bör underhållspersonalen kontrollera drift av hjälpswitchen och energilagringmotorn i spänningsenergisparningssystemet, och ersätta komponenterna med brännmärken på ytan i tid. Om utseendet är normalt, ta bort motorledningen och testa om resistansen i energilagringmotorn och hjälpswitchen kan fungera normalt. Om energilagringen är normal efter stängning och motorn fortsätter att köras, avgörs att hjälpswitchen för energilagring inte kan avbryta kretsen i tid pga fuktklistring eller kontaktbränning, vilket orsakar fel vid SF₆-brytaren. Underhållspersonalen bör manuellt avbryta energilagringsströmswitchen för att förhindra att komponenterna bränns pga långvarig drift av motorn, ersätt hjälpswitchen, kontrollera om hela utrustningen påverkas av fukt eller vattenintrång, och vidta fukt- och vattenintrångsbekämpande åtgärder i tid för att förhindra återkomsten av fel vid SF₆-brytaren.

För fel vid stängning eller öppning av SF₆-brytaren orsakade av blockering av kontrollkretsen bör underhållspersonalen först kontrollera arbetsläget för brytarens öppnings- och stängningsspolar, kontrollera om kontrollledningarna är trasiga, och uteslut lösa eller avkopplade ledningsändar och hjälpswitchnod. Först bör underhållspersonalen kontrollera om öppnings- och stängningsspolar är överhettade eller brännt, och ersätt de skadade öppnings- och stängningsspolar i tid. Sedan, enligt kabellägesdiagrammet för SF₆-brytaren, använda multimeter för att kontrollera anslutningen av brytarens krets, och i tid utesluta situationen med trasiga ledningar eller lösa anslutningar för att säkerställa att låsekretsen är normal. När ett avvikande uppstår kan felets punkt omedelbart fastställas och felet elimineras.

För fel vid stängning eller öppning av SF₆-brytaren orsakade av mekanisk kopplingsfel bör underhållspersonalen sluta använda SF₆-brytaren och rapportera mekaniska fel till chefen. Mekaniska fel inkluderar vanligtvis problem som mekanismblockering, löst öppningslås och lossning av transmissionssambandsstång. Underhållspersonalen bör demontera de mekaniskt defekta komponenterna, återställa de ursprungliga mekaniska komponenterna till deras ursprungliga positioner enligt fabriksinstruktionerna, ersätt de skadade mekaniska komponenterna, rengör dammet på komponenterna, lägg till lämplig smörjolja, och eliminera mekanismblockeringen för att uppnå feleliminering.

2.3 Behandlingsmetod för falskt öppningsfel hos SF₆-brytare

För falskt öppningsfel orsakat av mänskliga misstag eller oavsiktlig beröring bör underhållspersonalen först kontrollera signalvisa för SF₆-brytaren, utesluta switchfel, och starta om SF₆-brytaren för strömförsörjning. För falskt öppningsfel orsakat av elektriska fel bör underhållspersonalen först kontrollera signalen och inställningsvärdet för SF₆-brytaren, hitta felets punkt, analysera orsaken till felet, och i tid eliminera och reparera de defekta komponenterna. För komponenter som påverkas av fukt pga dålig tätning, ersätt tätningselementen och installera en värmeenhet för fuktskydd och avfuktning för att eliminera felet. För falskt öppningsfel orsakat av mekaniska fel bör underhållspersonalen demontera den mekaniska delen, rätta positionen av positioneringsskruven, ersätt eller reparera stängningsbracketen, eliminera falskt öppningsfel, och därmed säkerställa den normala drift av SF₆-brytaren.

2.4 Behandlingsmetod för falskt stängningsfel hos SF₆-brytare

Vid behandling av falskt stängningsfel hos SF₆-brytaren bör underhållspersonalen klargöra den huvudsakliga orsaken till falskt stängningsfel hos SF₆-brytaren och anta målinriktade behandlingsmetoder för att eliminera felet. Underhållspersonalen bör regelbundet kontrollera fuktskyddssituationen för varje komponent i SF₆-brytaren. Om stängningen orsakas av samtidig jordning av de positiva och negativa kontaktarna i DC-kretsen och det bedöms vara orsakat av fukt i sekundärkretsen, kan en fuktskydd- och avfuktningseinhet installeras i de fuktade delarna, och vattenintrångshål kan blockeras i tid för att eliminera felet. Samtidigt bör underhållspersonalen kontrollera alla sekundärkretsar, ersätta defekta eller skadade komponenter i tid, och eliminera felet. Dessutom bör underhållspersonalen kontrollera öppningslåskomponenten, ersätta den skadade öppningslåskomponenten, och eliminera felet.

3 Fallanalys
3.1 Felet

En LW15 - 252 typ SF₆-brytare sattes i drift redan 2007. Efter att brytaren tripplat, var låset fortfarande i överposition, och det fanns ett avvikande avstånd på ca 10 mm mellan låset och stängningsutrigger, med avvikande kontakt. Men när stängningspulsströmförsörjningen tillhandahölls, fungerade spolen och uttrigger normalt, men låset kunde fortfarande inte lossas för stängning. Efter manuell lossning av låset kunde brytaren fortfarande inte stängas.

3.2 Felanalys

Genom analys av driftdatarekord för denna brytare upptäcktes att brytaren hade avbrutit strömmen 132 gånger under drift. När strömmen avbryts genereras en stor mängd värme, och den högtempererade arken främjar ackumuleringen av kemiska reaktionsprodukter. Särskilt för avbrott av stora strömmar, bildas en katalysator, vilket accelererar de inre substansernas kemiska reaktion och ökar en stor mängd damm.

Därför är den inledande diagnosen av detta brytarfel att arkbens nedbrytningsprodukter orsakade av strömavbrott reagerar kemiskt med silikonfett i det tätade miljön, vilket bildar en stor mängd substanser som SiF₄ och Si(CH₃)₂F₂. De solidifierade substanserna stannar i bromsarstänger, vilket hindrar överföringen av bromsarstänger, vilket leder till ett blockeringstillstånd och orsakar stängningsfel hos SF₆-brytaren.

3.3 Feleliminering

Underhållspersonalen demonterade den defekta brytaren. Under den externa inspektionen upptäcktes att bromsarstängen var uppenbarligen smutsig, och det fanns en stor mängd silikonfett på tätningsslingan i bromsarstängsystemet, som satt fast på bromsarstängens yta, vilket ökade friktionen mellan bromsarstängen och tätningsslingen under överföringsprocessen, vilket gjorde att bromsarstängen inte kunde överföras normalt och ledde till blockering. Att byta ut komponenterna i bromsarstängsystemet kunde inte lösa felet i grunden, det endast behandlade symptom men inte roten.

Under den interna inspektionen, demonterades brytarorganet, och en stor mängd gråvit pulver hittades som satt fast på inre väggen av arkbrytarkammarens porcelankolv, bromsarstängen och isolerande dragstång. Dessa pulver består huvudsakligen av solidifierade substanser som SiF₄ och Si(CH₃)₂F₂ bildade under högtempererad ark. När de har ackumulerats till en viss nivå, kan de orsaka isoleringsbrott.

4 Slutsats

Sammanfattningsvis, under daglig administration bör administratörer vara bekanta med de vanliga felen hos SF₆-brytare och utveckla praktiska lösningar. När ett fel uppstår bör felets punkt snabbt identifieras och felet elimineras, vilket tar bort potentiella risker, minskar strömavbrottsperioder, förhindrar out-of-sequence tripping, och därmed ökar säkerheten och stabiliteten i strömförsörjningen i transformatorstationer.

Därför, förutom att byta ut komponenterna i bromsarstängsystemet, behöver underhållspersonalen också byta ut tätningselement och arkbrytarkomponenter, rengöra dammet i arkbrytarkammaren. Efter att felet har eliminerats, startades brytaren om och fungerade normalt.