Дослідження методів аналізу вад та способів їх усунення у вимикачах SF6
У системі підстанцій високовольтні комутатори є пристроями для переривання струму, серед яких найпоширенішими є комутатори SF₆. Такі комутатори використовують газ SF₆ як основний ізоляційний матеріал. На основі дії енергії дуги утворюється стислий газ SF₆, що миттєво знищує дугу, таким чином забезпечуючи переривання номінального та аварійного струму, захищаючи лінії відключення електроенергії та електричне обладнання від пошкоджень. Система оснащена повноцінною системою управління, яка може контролювати комутатор через операції відкриття та закриття, маючи при цьому потужні функціональні можливості.
Комутатори SF₆ є важливими для нормальної роботи підстанцій. Якщо комутатор SF₆ вийде з ладу, це безпосередньо вплине на роботу кожного системи підстанції. Це показує важливість технічного обслуговування та захисту комутаторів SF₆. У такому контексті, дослідження аналізу несправностей та методів їх усунення має важливе практичне значення.
1 Аналіз типових несправностей комутаторів SF₆
1.1 Недостатня тискова сила газу SF₆
Під час фактичної роботи комутаторів SF₆ може виникнути ситуація недостатньої тискової сили газу SF₆. Якщо виникає така несправність, значення тиску на манометрі SF₆ буде нижче номінального. При віддаленому керуванні, система управління видасть сигнал тривоги, щоб повідомити персонал про те, що тиск газу SF₆ занадто низький.
Цей явище в основному викликається низькою температурою оточення в районі розташування комутатора SF₆, або є витіканням газу в системі SF₆, або невірним читанням манометра, що призводить до відмови реле густини SF₆, що, в свою чергу, призводить до недостатньої тискової сили газу SF₆ та відмові комутатора SF₆.
1.2 Відмова комутатора SF₆ відкриватися або закриватися
Під час роботи комутатора SF₆, після видачі команд на відкриття та закриття в режимі ручного керування, комутатор SF₆ не реагує, що призводить до відмови комутатора SF₆ відкриватися або закриватися.
Основні причини цієї проблеми включають три аспекти. По-перше, система зберігання енергії пружини вийшла з ладу і не може надавати енергію та живлення для операцій відкриття та закриття комутатора SF₆. По-друге, контрольна схема заблокована, що призводить до відкриття контуру та заважає передачі команд на відкриття та закриття. По-третє, є механічна несправність з'єднання. Навіть якщо команда передається, через відмову або пошкодження механічних компонентів, видана команда не може бути виконана.
1.3 Фальшиве відкриття комутатора SF₆
Фальшиве відкриття є однією з типових несправностей комутаторів SF₆. Воно вказує на ситуацію, коли комутатор SF₆ автоматично відкривається без команди, що робить комутатор SF₆ неконтрольованим та впливає на нормальну роботу підстанції.
Причини цього явища в основному полягають у людських помилках або випадковому торканні. Це також може бути спричинено фальшивим відкриттям через зовнішню механічну вібрацію. Електричні несправності також можуть призвести до автоматичного відкриття комутатора SF₆, в основному через неправильні дії захисту та неправильні параметри налаштування. Під час двоточкового заземлення DC системи, після з'єднання позитивного та негативного живлення, сигнал захисту передається та отримується, що призводить до неправильних дій. Крім того, механічні несправності, такі як відмова задійників підтримки або зміщення винтів позиціонування, також можуть призвести до фальшивого відкриття комутатора SF₆.
1.4 Фальшиве закриття комутатора SF₆
Фальшиве закриття є однією з типових несправностей комутаторів SF₆. Воно вказує на ситуацію, коли комутатор SF₆ автоматично закривається без команди, що робить комутатор SF₆ неконтрольованим та впливає на нормальну роботу підстанції.
Причини цього явища в основному полягають у тому, що позитивні та негативні контакти в DC контурі не з'єднані, але одночасно заземлені, формуючи контрольний контур закриття, що призводить до несправності закриття; опір катушки контактора закриття малий, що зменшує напругу запуску, що призводить до моментального імпульсу в DC системі та формування несправності закриття; пошкодження задійника підтримки також може призвести до фальшивого закриття комутатора SF₆.
2 Методи усунення несправностей комутаторів SF₆
2.1 Метод усунення несправності недостатньої тискової сили газу SF₆
Якщо виникає несправність недостатньої тискової сили газу SF₆, обслуговуючий персонал спочатку регулярно повинен записувати значення манометра комутатора SF₆ та перетворювати його на значення тиску при стандартній температурі, щоб визначити, чи є тиск газу в комутаторі SF₆ нормальним. Якщо тиск продовжує знижуватися, це діагностується як витікання газу в комутаторі SF₆.
Після зарядки комутатора SF₆ до номінального тиску, спостерігайте за зміною манометра. Використовуйте детектор витікання SF₆ для перевірки всіх частин комутатора SF₆, включаючи з'єднуючі частини, герметичні резинові кільця та місце з'єднання манометра. Відповідно до фактичної ситуації, мохнатою водою можна обробити підозрілі частини на витікання, щоб визначити місце витікання.
Під час ліквідації витікання, проводиться ремонтна сварка на частинах з витіканням. Замініть витікальні та пошкоджені частини відповідно до використання кожної частини. На практиці, оскільки відмова реле густини також може призвести до видачі системою сигналу про низький тиск, обслуговуючий персонал може подальше перевірити реле густини, особливо показники світлодіодів та частини перемикачів, щоб виключити ситуацію злипання або короткого замикання, та вчасно замінити пошкоджене реле, щоб усунути несправність.
2.2 Метод усунення відмови комутатора SF₆ відкриватися або закриватися
У випадку відмови комутатора SF₆ відкриватися або закриватися, несправність повинна бути усунута відповідно до конкретної причини відмови.
Для відмови комутатора SF₆ відкриватися або закриватися, викликаної відмовою системи зберігання енергії пружини, обслуговуючий персонал повинен перевірити роботу допоміжного перемикача та двигуна зберігання енергії системи зберігання енергії пружини, та вчасно замінити компоненти з позначками вигоріння на зовнішній поверхні. Якщо зовнішній вигляд нормальний, зніміть провода двигуна та перевірте, чи можуть опір двигуна зберігання енергії та допоміжний перемикач нормально працювати. Якщо після закриття зберігання енергії нормальне, а двигун продовжує працювати, визначається, що допоміжний перемикач зберігання енергії не може вчасно відключити контур через причини, такі як злипання через вологу або вигоріння контакту, що призводить до відмови комутатора SF₆. Обслуговуючий персонал повинен вручну відключити перемикач живлення зберігання енергії, щоб запобігти вигорінню компонентів через довготривалу роботу двигуна, замінити допоміжний перемикач, перевірити, чи впливає вся обладнання на вологу або проникнення води, та вчасно прийняти заходи проти вологості та проникнення води, щоб запобігти повторенню відмови комутатора SF₆.
Для відмови комутатора SF₆ відкриватися або закриватися, викликаної блокуванням контрольної схеми, обслуговуючий персонал спочатку повинен перевірити стан роботи котушок відкриття та закриття комутатора, перевірити, чи не перерваний контрольний провід, та виключити розслаблення або відключення контактних кінців та вузлів допоміжного перемикача. Спочатку обслуговуючий персонал повинен перевірити, чи не перегріті або не вигорілі котушки відкриття та закриття, та вчасно замінити пошкоджені котушки відкриття та закриття. Друге, відповідно до електричної схеми комутатора SF₆, використовуйте мультиметр для перевірки зв'язності контуру комутатора, та вчасно виключити ситуацію переривання провідів або розслаблення з'єднань, щоб забезпечити, що блокувальний контур нормальний. Якщо виникає аномалія, точку несправності можна негайно визначити та усунути несправність.
Для відмови комутатора SF₆ відкриватися або закриватися, викликаної механічною несправністю з'єднання, обслуговуючий персонал повинен припинити використання комутатора SF₆ та повідомити про механічну несправність старшому керівнику. Зазвичай механічні несправності включають проблеми, такі як застревання механізму, розслаблення задійника відкриття та від'єднання передавального з'єднаного валу. Обслуговуючий персонал повинен розбрати механічно пошкоджені компоненти, відновити оригінальні механічні компоненти до їх оригінальних позицій відповідно до заводської інструкції, замінити пошкоджені механічні компоненти, очистити пил на компонентах, додати відповідну смазку та усунути проблему застревання механізму, щоб усунути несправність.
2.3 Метод усунення фальшивого відкриття комутатора SF₆
Для фальшивого відкриття, викликаного людською помилкою або випадковим торканням, обслуговуючий персонал спочатку повинен перевірити сигнал відображення комутатора SF₆, виключити несправність перемикача, та перезапустити комутатор SF₆ для живлення. Для фальшивого відкриття, викликаного електричною несправністю, обслуговуючий персонал спочатку повинен перевірити сигнал та параметри налаштування комутатора SF₆, знайти точку несправності, проаналізувати причину несправності, та вчасно усунути та відремонтувати пошкоджені компоненти. Для компонентів, які впливають на вологу через погане уплотнення, замініть уплотнюючі компоненти та встановіть нагрівальний пристрій для захисту від вологості та вологозахисного приладу, щоб усунути проблему несправності. Для фальшивого відкриття, викликаного механічною несправністю, обслуговуючий персонал повинен розбрати механічну частину, повторно виправити позицію винта позиціонування, замінити або відремонтувати задійник закриття, усунути фальшиве відкриття, та таким чином забезпечити нормальне функціонування комутатора SF₆.
2.4 Метод усунення фальшивого закриття комутатора SF₆
При усуненні фальшивого закриття комутатора SF₆, обслуговуючий персонал повинен зрозуміти основну причину фальшивого закриття комутатора SF₆ та використовувати ціленаправлені методи для усунення несправності. Обслуговуючий персонал повинен регулярно перевіряти ситуацію захисту від вологості кожного компонента комутатора SF₆. Якщо закриття викликане одночасним заземленням позитивних та негативних контактів в DC контурі, та визначено, що це викликано вологістю вторинного контуру, можна встановити прилад для захисту від вологості та вологозахисного приладу в місцях, що впливають на вологу, та вчасно заблокувати отвори для проникнення води, щоб усунути несправність. Одночасно, обслуговуючий персонал повинен перевірити всі вторинні контури, вчасно замінити дефектні або пошкоджені компоненти, та усунути несправність. Крім того, обслуговуючий персонал повинен перевірити задійник відкриття, замінити пошкоджений задійник відкриття, та усунути несправність.
3 Аналіз випадків
3.1 Явище несправності
Комутатор SF₆ типу LW15 - 252 був введений в експлуатацію ще в 2007 році. Після відключення комутатора, задійник все ще був у положенні перевищення, та між задійником та тригером закриття було аномальне відстань близько 10 мм, з аномальним контактом. Проте, після надання імпульсного живлення для закриття, котушка та тригер працювали нормально, але задійник все ще не міг бути відключений для закриття. Після ручного відключення задійника, вимикач все ще не міг закритися.
3.2 Аналіз несправності
Шляхом аналізу записів операційних даних цього комутатора було виявлено, що комутатор переривав струм 132 рази під час роботи. Коли струм переривається, виробляється велика кількість тепла, і високотемпературна дуга буде сприяє накопиченню хімічних реактивів. Особливо для переривання великого струму, формується каталітичний ефект, який прискорює хімічну реакцію внутрішніх речовин, збільшуючи велику кількість пилу.
Тому, початкова діагностика цієї несправності комутатора полягає в тому, що продукти розкладу дуги, викликані перериванням струму, хімічно взаємодіють з силиконовою жирою в умовах герметичного оточення, формуючи велику кількість речовин, таких як SiF₄ та Si(CH₃)₂F₂. Затверджена речовина залишається в гальмівному уплотненному валу, заважаючи передачі гальмівного уплотненого вала, що призводить до застревання та відмови комутатора SF₆ в закритті.
3.3 Усунення несправності
Обслуговуючий персонал розібрав корпус пошкодженого комутатора. При зовнішньому огляді було виявлено, що гальмівний уплотнений вал був явно забруднений, і на уплотненні кільця в системі гальмівного уплотнення було велика кількість силиконової жиру, яка прилипла до поверхні гальмівного уплотненого вала, збільшуючи тертя між гальмівним уплотненим валом та уплотненням кільця під час процесу передачі, що призводило до неможливості нормальної передачі гальмівного уплотненого вала та застревання. Заміна компонентів системи гальмування не могла кардинально вирішити проблему, що лише вирішувало симптоми, але не причину.
При внутрішньому огляді був розібраний корпус вимикача, і було виявлено велику кількість сіро-білого порошку, який прилип до внутрішньої стіни керамічного втулки камери загасання дуги, гальмівного уплотненого вала та ізоляційного тягового валу. Ці порошки в основному є затвердженими речовинами, такими як SiF₄ та Si(CH₃)₂F₂, сформованими під впливом високотемпературної дуги. Якщо вони накопичуються до певної міри, це може призвести до аварії ізоляційного пробою.
4 Висновки
В цілому, під час щоденного управління адміністратори повинні бути знайомі з типовими несправностями комутаторів SF₆ та розробляти практичні рішення. Якщо виникає несправність, слід негайно визначити точку несправності та усунути її, видаливши потенційні загрози, зменшивши час відключення електроенергії, запобігши відключенням в невідповідному порядку, та таким чином підвищивши безпеку та стабільність поставок електроенергії на підстанціях.
Отже, окрім заміни компонентів системи гальмування, обслуговуючий персонал також повинен замінити уплотнюючі компоненти та компоненти загасання дуги, очистити пил у камері загасання дуги. Після усунення несправності, комутатор був перезапущений та працював нормально.
