Analýza příčin vzniku vad a kroků pro jejich odstranění u spínacích přepínačů SF6

V obvodu s vypínačem SF₆ může plyn SF₆ v prostředí s vysokou teplotou rozložit na toxické a korozyvní plyny a vodu, což může poškodit izolační vrstvu. Aby byla tato situace předejata, je třeba zefektivnit ochranu elektrických komponent a zároveň zlepšit úroveň izolace. Kromě toho je třeba analyzovat poruchy a podniknout odpovídající opatření pro jejich řešení.

1 Analýza případu

Přepínač 110 kV v transformátorové stanici byl zasažen bleskem, což způsobilo problém s reclosingem v intervalu přepínače. Podle vzhledu přepínače nebyly žádné neobvyklé jevy. Po testování vypínače bylo však zjištěno, že proud fáze A je mnohem vyšší než proud fáz B a C. Osazenstvo testovací třídy v transformátorové stanici prozkoumalo vypínač. Prozkoumání proběhlo skrze experimenty, které se týkaly odporu izolace, provozních charakteristik přepínače, odporu okruhu a zkoušky stálého napětí. Tímto způsobem lze zkontrolovat obloukové poruchy uvnitř přepínače a také testovat složení plynu SF₆ v přepínači. Vypínač v tomto intervalu byl vyroben společností SIEMENS v Hangzhou a jeho typ je 3AP1FG. Výsledky zkoušek provedených na přepínači vypínače jsou následující:

• Odpor izolace přepínače spojeného s CT: fáze A má 22,5 G, fáze B má 17,4 G a fáze C má 17,8 G.

• Provozní charakteristiky přepínače vypínače, podle obsahu výrobního zprávy, čas uzavření je 65 ms; čas otevření je 18 ms. Výsledky získané skrze kontrolu jsou následující: pro fázi A, čas uzavření je 61,1 ms a čas otevření je 16,8 ms; pro fázi B, čas uzavření je 61,1 ms a čas otevření je 16,1 ms; pro fázi C, čas uzavření je 58,9 ms a čas otevření je 16,4 ms. Synchronizace uzavření je 1,2 ms; synchronizace otevření je 0,3 ms.

• Výsledek zkoušky stálého napětí na oddělovači přepínače: 75 kV, 1 minuta, prošel.

• Test složení plynu SF₆ v přepínači ukazuje, že pro fázi A, oxid siřičitý je 4,13 l/L a siřičany draselný je 3,15 l/L; pro fázi B, oxid siřičitý je 0 l/L a siřičany draselný je 0 l/L; pro fázi C, oxid siřičitý je 0 l/L a siřičany draselný je 0 l/L. Podle příslušných předpisů v preventivních zkouškových postupech pro elektrické zařízení by mělo obsah oxidu siřičitého být nižší než 3 l/L a obsah siřičanu draselného by měl být nižší než 2 l/L. Výsledky testu složení plynu SF₆ pro fázi A přepínače ukazují, že překročily stanovenou hodnotu, proto je třeba, aby testéři upřeli na to pozornost.

• Test odporu okruhu vypínače. Podle příslušných předpisů v zkouškových postupech by měla měřená hodnota být nižší než 120% hodnoty stanovené výrobce. Pro tento test byl použit tester odporu okruhu a data získaná skrze tři testy jsou následující: výsledek prvního testu: fáze A je 1368 μΩ; fáze B je 694 μΩ; fáze C je 579 μΩ; výsledek druhého testu: fáze A je 38 μΩ; fáze B je 36 μΩ; fáze C je 35 μΩ; výsledek třetího testu: fáze A je 38 μΩ; fáze B je 39 μΩ; fáze C je 38 μΩ.

Z analýzy dat získaných z testu lze identifikovat některé charakteristiky: Za prvé, testovací hodnota fáze A je mnohem vyšší než fáze B a C a dokonce přesahuje 1000 μΩ, což znamená, že vážně překročila normální hodnotu odporu. Za druhé, z výsledků tří testů se ukazuje, že výsledky testu fáze A se velmi liší a jsou velmi nestabilní, a téměř není opakovatelnosti v třech testech. Za třetí, při srovnání výsledků mezi fázemi A, B a C, jsou hodnoty velmi rozdílné. Za čtvrté, výsledek testu fáze A se výrazně zvýšil ve srovnání s předchozími testy. Skrze testovací metodu a analýzu získaných dat lze určit, že izolační efekt fáze A vypínače je dobrý a provozní charakteristiky přepínače vypínače splňují příslušné předpisy. Nicméně, složení plynu SF₆ v přepínači fáze A vážně překračuje stanovený standard a odpor okruhu překračuje stanovený standard. Proto po rozebrání a analýze jsou charakteristiky vypínače následující: Za prvé, na kontaktech fáze A je přítomen černý prášek. I když množství není velké, trus a vlákna na povrchu jsou velmi zřetelné. Za druhé, byly nalezeny stopy po hoření oblouku na pohyblivých kontaktech.

2 Poruchy vypínače SF₆ a příčiny poruch

Výše uvedený případ je porucha přepínače vypínače SF₆, která se projevuje jako problém s reclosingem. Pokud se vadný vypínač nadále používá, existence takové poruchy přepínače může vést k odmítání operace, chybné operaci a izolačním poruchám, což je velmi škodlivé.

2.1 Odmítnutí operace a chybná operace vypínače SF₆

Odmítnutí operace vypínače SF₆, tj. odmítnutí otevření a uzavření, znamená, že vypínač neprovádí odpovídající akce poté, co je odeslán signál otevření nebo uzavření. Chybná operace vypínače znamená, že vypínač provádí akce otevření nebo uzavření bez přijetí operačního příkazu, a je také možné, že akce vypínače neodpovídají operačnímu příkazu. Vypínač SF₆ může mít také problém s "neoprávněným vypnutím", tj. ochranné zařízení nesenduje signál k akci a vypínač se automaticky vypne bez ruční operace. Existuje mnoho důvodů pro odmítnutí operace nebo chybnou operaci vypínače, jako jsou mechanické poruchy vypínače, poruchy elektrického zařízení a poruchy reléových ochranných zařízení.

2.2 Izolační poruchy vypínače SF₆

Pokud má vypínač izolační poruchy, dojde ke ztrátě plynu SF₆ a budou způsobeny i mechanické poruchy, hlavně projevují se jako vnitřní izolační prosvitové průrazové k zemi, prosvitové průrazy způsobené přetlakem blesku, prosvitové průrazy kondenzátorových vývěsníků, vnější izolační prosvitové průrazy k zemi a prosvitové průrazy keramických vývěsníků a izolačních tyčí.

2.3 Hlavní příčiny odmítnutí operace a chybné operace

Mechanická příčina odmítnutí operace vypínače spočívá v nedostatkách v produkci, instalaci, nastavení nebo technické údržbě vypínače, což vede k problémům s kvalitou. Odmítnutí operace vypínače způsobené těmito mechanickými poruchami představuje více než 60 % všech poruch odmítnutí operace vypínače. Poruchy vypínače způsobené elektrickými důvody se především projevují jako problémy v sekundárním zapojení, ucpaní otevíracích a zavíracích jáder, spálení cívek, spálení odporu otevírací smyčky, poruchy reléových ochranných zařízení, poruchy zdroje napájení a poruchy pomocných přepínačů.

2.4 Příčiny izolačních poruch

Příčiny vnitřních izolačních poruch vypínače zahrnují přítomnost kovových objektů uvnitř vypínače, což vedou k vedení a výbojkovým poruchám; přítomnost plavajícího potenciálu uvnitř vypínače, což způsobuje výbojkové poruchy; prosvitové poruchy po povrchu izolačních částí vypínače a nedokonalý design izolačních částí. Příčiny vnějších izolačních poruch vypínače spočívají v tom, že vzdálenost proplouvání vnější izolace keramického vývěsníku nesplňuje stanovený standard, a pokud se týká vzhledu, specifikace nesplňují požadavky, což pravděpodobně způsobí vnější izolační prosvitový průraz keramického vývěsníku. Pokud existují problémy s kvalitou výroby keramického vývěsníku a pracovní prostředí je znečištěné, dojde k izolačnímu prosvitovému průrazu.

3 Metody řešení poruch vypínače SF₆
3.1 Měření odporu hlavního okruhu

Když je přepínač vypínače v uzavřeném stavu, změřte odpor hlavního okruhu mezi příchozí a odchozí vedení. Proud může být jakékoli hodnoty mezi 100 A a nominálním proudem. Pokud se konduktivní tyč zemnícího přepínače dá efektivně izolovat od izolace, lze změřit paralelní odpor konduktivního obalu a také DC odpor konduktivního obalu.

3.2 Provádění zkoušky stálého napětí na vypínači

Provádění zkoušky stálého napětí na vypínači může odhalit vady zkoušeného vzorku. Simulace funkce zkoušeného vzorku umožní pochopit jeho schopnost odolat přetlaku. Při kontrole různých impurit volných vodičových částic je citlivost stálého napětí velmi vysoká.

3.3 Pravidelné kontroly a experimentální zkoušky

Aby se předešlo poruchám během provozu vypínače, je třeba provádět pravidelné kontroly a experimentální zkoušky, včetně kontroly nominálního operačního napětí vypínače a testování jeho časových charakteristik. Při kontrole mechanických charakteristik vypínače by měly být kontrolovány všechny mechanické součásti a také vzhled operačního mechanismu, abychom zajistili, že otevírací a zavírací cívky jsou v dobrém stavu.

3.4 Testování vypínače metodou rozebrání a chemickou metodou

Když vypínač funguje normálně, SF₆ nereaktuje chemicky s kovovými materiály a organickými pevnými materiály. Obloukový výboj může hrát katalytickou roli, což vede k chemickým reakcím. Při detekci dekompozičních produktů plynu SF₆ se hlavní chemické složky, které je třeba detekovat, zahrnují oxid siřičitý, siřičany draselný, methan a oxid uhličitý. Analyzou koncentrace plynu lze posoudit potenciální skryté poruchy vypínače SF₆.

4 Závěr

Závěrem hraje vypínač SF₆ stále významnější roli v elektrickém systému. Efektivní udržování správného fungování vypínače SF₆ je klíčové pro bezpečné fungování systému. Pro personál provozu a údržby je nutné pochopit výkon vypínače, rozpoznat příčiny poruch a najít vhodné metody řešení podle příčin, aby se zajistilo bezpečné fungování elektrického systému.