Анализ на причините за дефекти и стъпки за обработка на SF6 преръзващи устройства

В SF₆ прекъсвател на тока, газът SF₆ може да се разпадне до токсични и корозивни газове и вода в условия на висока температура, което може да повреди изолационния слой. За да се предотврати тази ситуация, трябва ефективно да се засили защитата на електрическите компоненти, както и да се подобри нивото на изолация. Освен това, трябва да се анализират дефектите и да се предприемат съответни мерки за техното лечение.

1 Анализ на случая

Прекъсвател на тока от 110 кВ в електроподстанция беше ударилен от мълния, което доведе до проблем с повторното затваряне в интервала на прекъсвателя. От външния вид на прекъсвателя не се забелязват аномалии. След обстойна проверка на прекъсвателя обаче, се установи, че токът в фаза A е много по-висок от този в фаза B и C. Персоналът от класа за изпитания в електроподстанцията провежда проверка на прекъсвателя. Проверката се извършва чрез редица експерименти, основните от които включват измерване на изолационното съпротивление, оперативните характеристики на прекъсвателя, съпротивлението на цикъла и тест за AC издръжливост. Чрез този метод за проверка може да се инспектира дъговият дефект в прекъсвателя, както и да се измерят компонентите на газа SF₆ в прекъсвателя. Прекъсвателят в този интервал е произвеждан от SIEMENS в Ханчжоу, модел 3AP1FG. Резултатите от проверката на прекъсвателя в интервала са следните:

• Изолационното съпротивление на прекъсвателя, свързано с CT: фаза A е 22.5 ГОм, фаза B е 17.4 ГОм, и фаза C е 17.8 ГОм.

• Оперативните характеристики на прекъсвателя, според информацията в производствения доклад, времето за затваряне е 65 мс; времето за откриване е 18 мс. Резултатите, получени чрез проверка, са следните: за фаза A, времето за затваряне е 61.1 мс, и времето за откриване е 16.8 мс; за фаза B, времето за затваряне е 61.1 мс, и времето за откриване е 16.1 мс; за фаза C, времето за затваряне е 58.9 мс, и времето за откриване е 16.4 мс. Синхронизацията при затваряне е 1.2 мс; синхронизацията при откриване е 0.3 мс.

• Резултатът от теста за AC издръжливост на ключа за разединяване: 75 кВ, 1 минута, преминал успешно.

• Тестът на газовите компоненти в SF₆ на прекъсвателя показва, че за фаза A, двуокисът на сулфур е 4.13 л/л, а сулфидът на водород е 3.15 л/л; за фаза B, двуокисът на сулфур е 0 л/л, а сулфидът на водород е 0 л/л; за фаза C, двуокисът на сулфур е 0 л/л, а сулфидът на водород е 0 л/л. Според съответните разпоредби в процедурите за профилактичен тест на електроустановки, съдържанието на двуокисът на сулфур трябва да е по-ниско от 3 л/л, а съдържанието на сулфидът на водород трябва да е по-ниско от 2 л/л. Резултатите от теста на газовите компоненти на SF₆ в фаза A показват, че са надхвърлили допустимата стойност, така че изпълнителите трябва да обърнат внимание на това.

• Тестът на съпротивлението на цикъла на прекъсвателя. Според съответните разпоредби в тестовите процедури, измерената стойност трябва да е по-ниска от 120% от стойността, указана от производителя. За този тест се използва тестер за съпротивление на цикъла, и данните, получени чрез три теста, са следните: първият тестов резултат: фаза A е 1368 μΩ; фаза B е 694 μΩ; фаза C е 579 μΩ; вторият тестов резултат: фаза A е 38 μΩ; фаза B е 36 μΩ; фаза C е 35 μΩ; третият тестов резултат: фаза A е 38 μΩ; фаза B е 39 μΩ; фаза C е 38 μΩ.

Чрез анализ на данните, получени от теста, могат да се идентифицират някои характеристики: първо, тестовата стойност на фаза A е много по-висока от тази на фаза B и C, и дори надхвърля 1000 μΩ, което сериозно надхвърля нормалната стойност на съпротивлението. Второ, от резултатите на трите теста, резултатите на фаза A вариират значително и са много нестабилни, и почти няма повторяемост в трите теста. Трето, сравняване на резултатите между фаза A, B и C, стойностите имат голяма разлика. Четвърто, резултатът на фаза A е увеличил значително в сравнение с предходните тестове. Чрез метода за тест и анализ на получените данни, може да се определи, че изолационният ефект на фаза A на прекъсвателя е добър, и оперативните характеристики на прекъсвателя съответстват на съответните разпоредби. Обаче, газовите компоненти на SF₆ на фаза A сериозно надхвърлят зададените стандарти, и съпротивлението на цикъла надхвърля зададените стандарти. След демонтаж и анализ, характеристиките на прекъсвателя са следните: първо, има черен прах, прикрепен към контактите на фаза A. Макар количеството да не е голямо, наплесканите и изтриваните части на повърхността са много очевидни. Второ, се откриват следи от дъгово горене на движещите се контакти.

2 Дефекти на SF₆ прекъсвателя и причините за дефектите

Посоченият случай е дефект на ключа на SF₆ прекъсвателя, проявяващ се като проблем с повторното затваряне. Когато дефектен прекъсвател продължава да се използва, съществуването на такъв дефект на ключа може да доведе до отказ на работата, грешки при управлението и изолационни дефекти, които са много вредни.

2.1 Отказ на работата и грешки при управлението на SF₆ прекъсвателя

Отказът на работата на SF₆ прекъсвателя, т.е. отказ на откриване и затваряне, означава, че прекъсвателят не извършва съответните действия след изпращане на сигнала за откриване или затваряне. Грешката при управлението на прекъсвателя означава, че прекъсвателят извършва действия за откриване или затваряне без да получи командата за управление, и е възможно действията на прекъсвателя да не съответстват на командата за управление. SF₆ прекъсвателят може също да има проблема с "неправомерно спускане", т.е. устройството за защита не изпраща сигнал за действие, и прекъсвателят автоматично спуска без ръчно управление. Има много причини за отказа на работата или грешките при управлението на прекъсвателя, като механични дефекти на прекъсвателя, дефекти на електрическата уредба, и дефекти на устройствата за релейна защита.

2.2 Изолационни дефекти на SF₆ прекъсвателя

Ако прекъсвателят има изолационни дефекти, ще се появи изтичане на газ SF₆, и ще се породят механични дефекти, основно проявяващи се като внутренен изолационен пробой към земята, пробой, причинен от перенапрежение от мълния, пробой на кондензаторните изходни устройства, външен изолационен пробой към земята, и пробой на фарфоровите изходни устройства и изолационните стълбове.

2.3 Основни причини за отказа на работата и грешките при управлението

Механичната причина за отказа на работата на прекъсвателя е, че има пропуски в производството, монтажа, регулирането или техническото поддържане на прекъсвателя, което води до качествени проблеми. Отказът на работата на прекъсвателя, причинен от такива механични дефекти, представлява повече от 60% от всички случаи на отказ на работата на прекъсвателя. Дефектите на прекъсвателя, причинени от електрически причини, се проявяват главно като проблеми в вторичната жица, закачане на железните ядра за откриване и затваряне, изгаряне на бобините, изгаряне на съпротивлението на цикъла за откриване, дефекти на устройствата за релейна защита, дефекти на оперативния източник на напрежение, и дефекти на въспомагателните ключове.

2.4 Причини за изолационните дефекти

Причините за вътрешните изолационни дефекти на прекъсвателя включват наличието на метални предмети във вътрешността на прекъсвателя, което води до проводими и разрядни дефекти; наличието на плъзгащо се потенциално напрежение във вътрешността на прекъсвателя, което причинява разрядни дефекти; пробойни дефекти по повърхността на изолационните части на прекъсвателя, и недостатъчен дизайн на изолационните части. Причините за външните изолационни дефекти на прекъсвателя са, че дължината на изолационната повърхност на фарфоровото изходно устройство не отговаря на зададените стандарти, и от гледна точка на външния вид, спецификациите не отговарят на изискванията, което вероятно ще доведе до външен изолационен пробой на фарфоровото изходно устройство. Ако има качествени проблеми в производството на фарфоровото изходно устройство и работната среда е замърсена, ще се появи изолационен пробой.

3 Методи за лечение на дефектите на SF₆ прекъсвателя
3.1 Измерване на съпротивлението на главния цикъл

Когато ключът на прекъсвателя е в затворено състояние, измерете съпротивлението на главния цикъл между входящата и изходящата жица. Токът може да е всяка стойност между 100 А и номиналния ток. Ако корпусът на ключа за заземяване може да бъде ефективно изолиран от изолацията, паралелното съпротивление на корпуса на проводника може да бъде измерено, и DC съпротивлението на корпуса на проводника също може да бъде измерено.

3.2 Изпълнение на тест за AC издръжливост на прекъсвателя

Изпълнението на тест за AC издръжливост на прекъсвателя може да разкрие дефектите на пробната единица. Симулирайте работа на пробната единица, за да разберете способността й да издържа перенапрежение. При инспекцията на различните примеси на свободни проводими частици, чувствителността на AC напрежението е много висока.

3.3 Изпълнение на редовни инспекции и експериментални тестове

За да се избегнат дефектите при работата на прекъсвателя, трябва да се извършват редовни инспекции и експериментални тестове, включително проверка на номиналното оперативно напрежение на прекъсвателя и тестове на неговите временни характеристики. При проверка на механичните характеристики на прекъсвателя, всички механични части трябва да бъдат инспектирани, и трябва да се провери външният вид на механизма за управление, за да се гарантира, че бобините за откриване и затваряне са в добро състояние.

3.4 Тест на прекъсвателя чрез размонтиране и химически метод

Когато прекъсвателят е в нормална работа, SF₆ не реагира химически с металните материали и органичните твърди материали. Дъговият разряд може да играе каталитична роля, водейки до химически реакции. При детектиране на продуктите на разпадане на газа SF₆, основните химически компоненти, които трябва да бъдат детектирани, включват двуокисът на сулфур, сулфидът на водород, метан и оксидът на въглерод. Чрез анализ на концентрацията на газа, могат да се преценят потенциалните скрити дефекти на SF₆ прекъсвателя.

4 Заключение

Заключително, SF₆ прекъсвателят играе все по-важна роля в електроенергийната система. Ефективното поддържане на нормалната работа на SF₆ прекъсвателя е важно за безопасната работа на системата. За персонала, отговарящ за операции и поддръжка, разбирането на характеристиките на прекъсвателя, разпознаването на причините за дефекти, и намирането на разумни методи за лечение според причините, станали необходими професионални умения, за да се гарантира безопасната работа на електроенергийната система.