Anàlisi de les causes de fal·lia i passos de gestió dels interruptors de circuit SF6

En un interruptor de circuito SF₆, el gas SF₆ pot descomposar-se en gasos tàctics i corrosius i aigua en un entorn de temperatura elevada, el que pot enderrocar la capa aïllant. Per evitar aquesta situació, mentre es reforça eficaçment la protecció dels components elèctrics, també s'ha d'incrementar el nivell d'aïllament. A més, s'han d'anàlitzar les avaries i prendre les mesures corresponents per tractar-les.

1 Anàlisi de cas

Un commutador de 110 kV en una subestació va ser impactat per un raig, causant un problema de recobriment en l'interval del commutador. Després d'observar l'aparença del commutador, no s'han detectat fenòmens anòmals. Tanmateix, després de provar el circuit interruptor, s'ha descobert que la corrent de la fase A és molt més alta que la de les fases B i C. El personal de la classe de proves de la subestació va inspeccionar el circuit interruptor. La inspecció es va realitzar mitjançant experiments, i els continguts principals inclouen la resistència aïllant, les característiques operatives del commutador, la resistència del circuit i una prova de tensió alternada. Amb aquest mètode de detecció, es pot inspeccionar l'avaria d'arc dins del commutador, i també es poden provar els components del gas SF₆ al commutador. El circuit interruptor d'aquest interval està produït per SIEMENS a Hangzhou, i el model és 3AP1FG. Els resultats de la prova obtinguts en inspeccionar el commutador de l'interval del circuit interruptor són els següents:

• La resistència aïllant del commutador connectat al CT: la fase A és de 22,5 G, la fase B és de 17,4 G i la fase C és de 17,8 G.

• Les característiques operatives del commutador del circuit interruptor, segons el contingut del informe de producció del producte, el temps de tancament és de 65 ms; el temps d'obertura és de 18 ms. Els resultats obtinguts a través de la detecció són els següents: per a la fase A, el temps de tancament és de 61,1 ms, i el temps d'obertura és de 16,8 ms; per a la fase B, el temps de tancament és de 61,1 ms, i el temps d'obertura és de 16,1 ms; per a la fase C, el temps de tancament és de 58,9 ms, i el temps d'obertura és de 16,4 ms. La sincronització de tancament és de 1,2 ms; la sincronització d'obertura és de 0,3 ms.

• El resultat de la prova de tensió alternada al commutador desconnectador: 75 kV, 1 minut, aprovat.

• La prova dels components gasosos en el SF₆ del commutador mostra que, per a la fase A, el diòxid de sòfreg és de 4,13 l/L, i el sulfhidre de sòfreg és de 3,15 l/L; per a la fase B, el diòxid de sòfreg és de 0 l/L, i el sulfhidre de sòfreg és de 0 l/L; per a la fase C, el diòxid de sòfreg és de 0 l/L, i el sulfhidre de sòfreg és de 0 l/L. Segons les normes rellevants en el procediment de proves preventives per a equips elèctrics, el contingut de diòxid de sòfreg ha de ser inferior a 3 l/L, i el contingut de sulfhidre de sòfreg ha de ser inferior a 2 l/L. Els resultats de la prova dels components gasosos del SF₆ del commutador de la fase A mostren que ha superat el valor especificat, per tant, els provadors han de prestar atenció a això.

• La prova de la resistència de circuit del commutador del circuit interruptor. Segons les normes rellevants en el procediment de proves, el valor mesurat ha de ser inferior al 120% del valor especificat pel fabricant. Es fa servir un proveïdor de resistència de circuit per a aquesta prova, i les dades obtingudes a través de tres proves són les següents: el resultat de la primera prova: la fase A és de 1368 μΩ; la fase B és de 694 μΩ; la fase C és de 579 μΩ; el resultat de la segona prova: la fase A és de 38 μΩ; la fase B és de 36 μΩ; la fase C és de 35 μΩ; el resultat de la tercera prova: la fase A és de 38 μΩ; la fase B és de 39 μΩ; la fase C és de 38 μΩ.

Analitzant les dades obtingudes de la prova, es poden identificar algunes característiques: Primer, el valor de prova de la fase A és molt més alt que el de les fases B i C, i fins i tot supera els 1000 μΩ, el que ha superat greument el valor de resistència normal. Segon, dels resultats de les tres proves, els resultats de prova de la fase A varien molt i són molt instables, i gairebé no hi ha repetibilitat en les tres proves. Tercer, comparant els resultats de prova entre les fases A, B i C, els valors tenen una gran diferència. Quart, el resultat de prova de la fase A ha augmentat significativament en comparació amb proves anteriors. A través del mètode de prova i l'anàlisi de les dades obtingudes, es pot determinar que l'efecte aïllant de la fase A del circuit interruptor és bo, i les característiques operatives del commutador del circuit interruptor compleixen les normes rellevants. No obstant això, els components gasosos del SF₆ del commutador de la fase A superen greument l'estàndard especificat, i la resistència de circuit supera l'estàndard especificat. Per tant, després de la descomposició i anàlisi, les característiques del circuit interruptor són les següents: Primer, hi ha pols negre adherit als contactes de la fase A. Encara que la quantitat no és gran, els barres i la borra a la superfície són molt evidents. Segon, s'han trobat traces de cremació d'arc als contactes mòbils.

2 Avaries del circuit interruptor SF₆ i causes d'avaris

El cas anterior és una avaria del commutador del circuit interruptor SF₆, manifestada com un problema de recobriment. Quan un circuit interruptor defectuós continua sent utilitzat, l'existència d'una avaria com aquesta pot conduir a avaries de refús d'operació, avaries de mal funcionament i avaries d'aïllament, que són molt nocives.

2.1 Avaries de refús d'operació i de mal funcionament del circuit interruptor SF₆

El refús d'operació del circuit interruptor SF₆, és a dir, refús d'obertura i refús de tancament, significa que el circuit interruptor no realitza accions corresponents després de rebre la senyal d'obertura o tancament. El mal funcionament del circuit interruptor significa que el circuit interruptor realitza accions d'obertura o tancament sense rebre una ordre d'operació, i també és possible que les accions del circuit interruptor no concordin amb l'ordre d'operació. El circuit interruptor SF₆ també pot tenir el problema de "salt sense autorització", és a dir, el dispositiu de protecció no envia una senyal d'acció, i el circuit interruptor salta automàticament sense operació manual. Hi ha moltes raons per a les avaries de refús d'operació o de mal funcionament del circuit interruptor, com ara avaries mecàniques del circuit interruptor, avaries d'equips elèctrics i avaries de dispositius de protecció de relés.

2.2 Avaries d'aïllament del circuit interruptor SF₆

Si el circuit interruptor té avaries d'aïllament, es produirà una fuga de gas SF₆, i també s'originaran avaries mecàniques, principalment manifestades com una ruptura d'arc interna a terra, ruptura d'arc causada per sobretensió deguda a raigs, ruptura d'arc de bornes capacitatives, ruptura d'arc externa a terra, i ruptura d'arc de bornes de porcellana i barreres aïllants.

2.3 Causes principals de les avaries de refús d'operació i de mal funcionament

La causa mecànica de l'avaria de refús d'operació del circuit interruptor és que hi ha omisions en la producció, instal·lació, ajust i manteniment tècnic del circuit interruptor, que condueixen a problemes de qualitat. El refús d'operació del circuit interruptor causat per aquestes avaries mecàniques representa més del 60% de totes les avaries de refús d'operació del circuit interruptor. Les avaries del circuit interruptor causades per raons elèctriques es manifesten principalment com problemes en el cablat secundari, enganxament dels nuclis d'obertura i tancament, cremat de bobines, cremat de la resistència de circuit d'obertura, avaries del dispositiu de protecció de relé de bloqueig, avaries de la font d'alimentació d'operació i avaries de commutadors auxiliars.

2.4 Causes d'avaris d'aïllament

Les causes d'avaries d'aïllament intern del circuit interruptor inclouen la presència d'objectes metàl·lics dins del circuit interruptor, que porta a avaries de conducció i descàrrega; la presència d'un potencial flotant dins del circuit interruptor, que causa avaries de descàrrega; avaries de ruptura d'arc a la superfície de les parts aïllants del circuit interruptor, i disseny imperfecte de les parts aïllants. Les causes d'avaries d'aïllament extern del circuit interruptor són que la distància de reptació de l'aïllament extern de la borna de porcellana no compleix l'estàndard especificat, i, en termes d'aparença, les especificacions no compleixen els requisits, el que pot causar una ruptura d'arc externa de la borna de porcellana. Si hi ha problemes de qualitat en la fabricació de la borna de porcellana i l'entorn de treball és suc, també es produeix una ruptura d'arc d'aïllament.

3 Mètodes de tractament per a avaries del circuit interruptor SF₆
3.1 Mesurant la resistència del circuit principal

Quan el commutador del circuit interruptor està en estat de tancament, mesureu la resistència del circuit principal entre la línia d'entrada i la línia de sortida. La corrent pot ser qualsevol valor entre 100 A i la corrent nominal. Si la carcassa del conducte de la llaveta de terra es pot aïllar efectivament de l'aïllament, es pot mesurar la resistència paral·lela de la carcassa del conductor, i també es pot mesurar la resistència DC de la carcassa del conductor.

3.2 Realitzant una prova de tensió alternada al circuit interruptor

Realitzar una prova de tensió alternada al circuit interruptor pot revelar els defectes de l'especimen de prova. Simula l'operació de l'especimen de prova per entendre la seva capacitat per suportar sobretensions. En inspectar diverses impuretes de partícules conductores lliures, la sensibilitat de la tensió alternada és molt alta.

3.3 Realitzant inspeccions rutinàries i proves experimentals

Per evitar avaries durant l'operació del circuit interruptor, s'haurien de realitzar inspeccions rutinàries i proves experimentals, incloent la verificació de la tensió operativa nominal del circuit interruptor i la prova de les seves característiques temporals. En verificar les característiques mecàniques del circuit interruptor, s'han d'inspeccionar tots els components mecànics, i també s'ha d'inspeccionar l'aparença del mecanisme d'operació per assegurar-se que les bobines d'obertura i tancament estan en bon estat.

3.4 Provant el circuit interruptor mitjançant el mètode de descomposició i química

Quan el circuit interruptor opera normalment, el SF₆ no reacciona químicament amb materials metàl·lics i materials sòlids orgànics. La descàrrega d'arc pot jugar un paper catalitzador, resultant en reaccions químiques. Al detectar els productes de descomposició del gas SF₆, els principals components químics a detectar inclouen diòxid de sòfreg, sulfhidre de sòfreg, metà, i monòxid de carboni. Analitzant la concentració del gas, es poden jutjar les avaries ocultes potencials del circuit interruptor SF₆.

4 Conclusió

En conclusió, el circuit interruptor SF₆ té un paper cada vegada més important en el sistema elèctric. Mantenir eficientment el funcionament normal del circuit interruptor SF₆ és crucial per a la operació segura del sistema. Per al personal d'operació i manteniment, entendre el rendiment del circuit interruptor, reconèixer les causes d'avaris, i trobar mètodes de tractament racionals segons les causes, s'han convertit en habilitats professionals necessàries per assegurar la operació segura del sistema elèctric.