Analyse der Störungsursachen und Behandlungsschritte von SF6-Schaltgeräten

In einem SF₆-Schaltgerät kann das SF₆-Gas in einer hochtemperigen Umgebung in giftige und korrosive Gase sowie Wasser zerfallen, was die Isolierschicht beschädigen kann. Um diese Situation zu vermeiden und den Schutz der elektrischen Komponenten effektiv zu stärken, sollte auch das Isolationsniveau verbessert werden. Darüber hinaus sollten Fehler analysiert und entsprechende Maßnahmen zur Behandlung ergriffen werden.

1 Fallanalyse

Ein 110 kV-Schalter in einer Umspannanlage wurde vom Blitz getroffen, was zu einem Wiederanfahrproblem im Schaltintervall führte. Anhand des äußeren Erscheinungsbildes des Schalters sind keine ungewöhnlichen Phänomene feststellbar. Allerdings ergab eine Prüfung des Leitungsschalters, dass der Strom in Phase A viel höher als in Phase B und C ist. Das Personal der Prüfklasse in der Umspannanlage untersuchte den Leitungsschalter. Die Untersuchung erfolgte durch Experimente, deren Inhalt hauptsächlich die Isolationswiderstände, die Betriebscharakteristika des Schalters, den Schleifwiderstand und einen Wechselstrom-Festigkeitsversuch umfasste. Mit dieser Prüfmethode kann ein Bogenfehler innerhalb des Schalters geprüft und die Komponenten des SF₆-Gases im Leitungsschalter getestet werden. Der Schalter in diesem Intervall wird von SIEMENS in Hangzhou hergestellt, und das Modell ist 3AP1FG. Die Testergebnisse, die durch die Überprüfung des Schalters im Leitungsschalter-Intervall erhalten wurden, sind wie folgt:

• Der Isolationswiderstand des an den CT angeschlossenen Schalters: Phase A beträgt 22,5 G, Phase B 17,4 G und Phase C 17,8 G.

• Die Betriebscharakteristika des Leitungsschalters, gemäß dem Inhalt des Produktionsberichts des Produkts, betragen für die Schließzeit 65 ms; die Öffnungszeit 18 ms. Die durch die Prüfung erzielten Ergebnisse sind wie folgt: Für Phase A beträgt die Schließzeit 61,1 ms und die Öffnungszeit 16,8 ms; für Phase B beträgt die Schließzeit 61,1 ms und die Öffnungszeit 16,1 ms; für Phase C beträgt die Schließzeit 58,9 ms und die Öffnungszeit 16,4 ms. Die Schließsynchronität beträgt 1,2 ms; die Öffnungs-Synchronität 0,3 ms.

• Das Ergebnis des Wechselstrom-Festigkeitsversuchs am Schalter-Ausschalter: 75 kV, 1 Minute, bestanden.

• Der Test der Gasbestandteile im SF₆ des Schalters ergab, dass für Phase A Schwefeldioxid 4,13 l/L und Schwefelwasserstoff 3,15 l/L betragen; für Phase B Schwefeldioxid 0 l/L und Schwefelwasserstoff 0 l/L; für Phase C Schwefeldioxid 0 l/L und Schwefelwasserstoff 0 l/L. Gemäß den einschlägigen Vorschriften in den präventiven Prüfverfahren für elektrische Ausrüstungen sollte der Gehalt an Schwefeldioxid unter 3 l/L und der Gehalt an Schwefelwasserstoff unter 2 l/L liegen. Die Testergebnisse der SF₆-Gasbestandteile des Schalters in Phase A zeigen, dass sie über den vorgeschriebenen Wert hinausgehen, weshalb die Prüfer darauf achten sollten.

• Der Test des Schleifwiderstands des Leitungsschalters. Gemäß den einschlägigen Vorschriften in den Prüfverfahren sollte der gemessene Wert unter 120 % des vom Hersteller vorgegebenen Werts liegen. Für diesen Test wird ein Schleifwiderstandsmesser verwendet, und die durch drei Tests gewonnenen Daten sind wie folgt: das erste Testergebnis: Phase A 1368 μΩ; Phase B 694 μΩ; Phase C 579 μΩ; das zweite Testergebnis: Phase A 38 μΩ; Phase B 36 μΩ; Phase C 35 μΩ; das dritte Testergebnis: Phase A 38 μΩ; Phase B 39 μΩ; Phase C 38 μΩ.

Durch die Analyse der aus den Tests gewonnenen Daten können einige Merkmale identifiziert werden: Erstens ist der Testwert von Phase A viel höher als der von Phase B und C und überschreitet sogar 1000 μΩ, was den normalen Widerstandswert erheblich übersteigt. Zweitens variieren die Testergebnisse von Phase A stark und sind sehr instabil, und es gibt fast keine Wiederholbarkeit in den drei Tests. Drittens weisen die Testergebnisse zwischen Phase A, B und C große Unterschiede auf. Viertens hat sich der Testwert von Phase A im Vergleich zu früheren Tests erheblich erhöht. Durch die Prüfmethode und die Analyse der gewonnenen Dateninformationen kann festgestellt werden, dass die Isolationseffekte von Phase A des Leitungsschalters gut sind und die Betriebscharakteristika des Leitungsschalters den einschlägigen Vorschriften entsprechen. Allerdings überschreiten die SF₆-Gasbestandteile des Schalters in Phase A den vorgeschriebenen Standard ernsthaft, und der Schleifwiderstand übersteigt den vorgeschriebenen Standard. Daher ergaben die Entnahme und Analyse, dass die Merkmale des Leitungsschalters wie folgt sind: Erstens klebt schwarzer Pulver an den Kontakten von Phase A. Obwohl die Menge nicht groß ist, sind die Rauheiten und Flauschigkeit auf der Oberfläche sehr auffällig. Zweitens wurden Spuren von Bogenverbrennung an den beweglichen Kontakten gefunden.

2 Fehlfunktionen des SF₆-Leitungsschalters und deren Ursachen

Der oben beschriebene Fall ist eine Fehlfunktion des Schalters des SF₆-Leitungsschalters, die sich als Wiederanfahrproblem manifestiert. Wenn ein defekter Leitungsschalter weiterhin verwendet wird, kann die Existenz solcher Schalterfehler zu Verweigerungs- und Fehlfunktionen sowie Isolationsfehlern führen, was sehr schädlich ist.

2.1 Verweigerungs- und Fehlfunktionen des SF₆-Leitungsschalters

Die Verweigerung des SF₆-Leitungsschalters, d.h. Verweigerung des Öffnens und Schließens, bedeutet, dass der Leitungsschalter nach dem Senden des Öffnungs- oder Schließsignals keine entsprechenden Aktionen ausführt. Die Fehlfunktion des Leitungsschalters bedeutet, dass der Leitungsschalter Öffnungs- oder Schließaktionen ohne Empfang eines Steuerbefehls ausführt, und es ist auch möglich, dass die Aktionen des Leitungsschalters dem Steuerbefehl nicht entsprechen. Der SF₆-Leitungsschalter kann auch das Problem des "unbefugten Auslöschens" haben, d.h. das Schutzgerät sendet kein Aktionsignal, und der Leitungsschalter löst sich ohne manuelle Bedienung automatisch aus. Es gibt viele Gründe für die Verweigerungs- oder Fehlfunktionen des Leitungsschalters, wie mechanische Fehlfunktionen des Leitungsschalters, Fehlfunktionen der elektrischen Ausrüstung und Fehlfunktionen der Relaisschutzgeräte.

2.2 Isolationsfehlfunktionen des SF₆-Leitungsschalters

Wenn der Leitungsschalter Isolationsfehlfunktionen hat, tritt ein SF₆-Gasleck auf, und es entstehen auch mechanische Fehlfunktionen, die hauptsächlich als interne Isolationsdurchbrüche zu Boden, Durchbrüche durch Überspannung infolge von Blitzschlag, Kapazitätszylinder-Durchbrüche, externe Isolationsdurchbrüche zu Boden und Durchbrüche von Porzellanzylindern und Isolierstäben auftreten.

2.3 Hauptursachen der Verweigerungs- und Fehlfunktionen

Die mechanische Ursache der Verweigerungsfehlfunktion des Leitungsschalters liegt darin, dass bei der Herstellung, Installation, Justierung oder technischen Wartung des Leitungsschalters Fehler gemacht wurden, was zu Qualitätsproblemen führt. Die durch solche mechanischen Fehlfunktionen verursachte Verweigerung des Leitungsschalters macht mehr als 60 % aller Verweigerungsfehlfunktionen des Leitungsschalters aus. Die durch elektrische Gründe verursachten Fehlfunktionen des Leitungsschalters zeigen sich hauptsächlich in Problemen in der Sekundärverkabelung, Blockierung der Öffnungs- und Schließkernspulen, Verbrennung der Wicklungen, Verbrennung des Öffnungsschleifwiderstands, Fehlfunktionen des Sperrelais-Schutzgeräts, Fehlfunktionen der Betriebsenergiequelle und Fehlfunktionen der Hilfsschalter.

2.4 Ursachen der Isolationsfehlfunktionen

Die Ursachen der internen Isolationsfehlfunktionen des Leitungsschalters beinhalten die Anwesenheit von Metallobjekten im Inneren des Leitungsschalters, was zu Leit- und Entladungsfehlern führt; die Anwesenheit eines schwankenden Potentials im Inneren des Leitungsschalters, was zu Entladungsfehlern führt; Durchbrüche entlang der Oberfläche der Isolierstücke des Leitungsschalters und mangelhafte Konstruktion der Isolierstücke. Die Ursachen der externen Isolationsfehlfunktionen des Leitungsschalters liegen darin, dass die Kriechentfernung der externen Isolation des Porzellanzylinders den vorgeschriebenen Standards nicht entspricht, und in Bezug auf das Aussehen die Spezifikationen nicht den Anforderungen entsprechen, was wahrscheinlich zu externen Isolationsdurchbrüchen des Porzellanzylinders führt. Wenn es bei der Herstellung des Porzellanzylinders Qualitätsprobleme gibt und die Arbeitsumgebung verschmutzt ist, treten auch Isolationsdurchbrüche auf.

3 Behandlungsmethoden für SF₆-Leitungsschalterfehlfunktionen
3.1 Messung des Widerstands des Hauptschaltkreises

Wenn der Schalter des Leitungsschalters im geschlossenen Zustand ist, messen Sie den Widerstand des Hauptschaltkreises zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung. Der Strom kann jeder beliebige Wert zwischen 100 A und dem Nennstrom sein. Wenn die Hülle des Erdungsleiters wirksam von der Isolation isoliert werden kann, kann der parallele Widerstand des Leitergehäuses gemessen werden, und der Gleichstromwiderstand des Leitergehäuses kann ebenfalls gemessen werden.

3.2 Durchführung eines Wechselstrom-Festigkeitsversuchs am Leitungsschalter

Die Durchführung eines Wechselstrom-Festigkeitsversuchs am Leitungsschalter kann Mängel des Versuchsstücks aufdecken. Simulieren Sie den Betrieb des Versuchsstücks, um dessen Fähigkeit, Überspannungen zu widerstehen, zu verstehen. Bei der Prüfung verschiedener Unreinheiten von freien leitfähigen Partikeln ist die Empfindlichkeit des Wechselstroms sehr hoch.

3.3 Durchführung von Routineinspektionen und Versuchen

Um Fehlfunktionen während des Betriebs des Leitungsschalters zu vermeiden, sollten Routineinspektionen und Versuche durchgeführt werden, einschließlich der Überprüfung des Nennbetriebsspannung des Leitungsschalters und des Testens seiner Zeitcharakteristiken. Bei der Überprüfung der mechanischen Charakteristika des Leitungsschalters sollten alle mechanischen Komponenten überprüft werden, und das Aussehen der Betriebsmechanismen sollte ebenfalls überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Öffnungs- und Schließwicklungen in gutem Zustand sind.

3.4 Prüfung des Leitungsschalters mit der Demontage- und chemischen Methode

Wenn der Leitungsschalter normal arbeitet, reagiert SF₆ nicht chemisch mit metallischen Materialien und organischen Feststoffen. Ein Bogenentladung kann eine katalytische Rolle spielen und zu chemischen Reaktionen führen. Bei der Erfassung der Zerfallsprodukte des SF₆-Gases sind die zu erfassenden Hauptchemikalien Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Methan und Kohlenmonoxid. Durch die Analyse der Gas-Konzentration können potenzielle verborgene Fehlfunktionen des SF₆-Leitungsschalters beurteilt werden.

4 Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der SF₆-Leitungsschalter im Stromnetz eine zunehmend wichtige Rolle spielt. Eine effektive Wartung des normalen Betriebs des SF₆-Leitungsschalters ist entscheidend für den sicheren Betrieb des Systems. Für Betriebs- und Wartungspersonal ist es notwendig, die Leistungsfähigkeit des Leitungsschalters zu verstehen, die Ursachen von Fehlfunktionen zu erkennen und angemessene Behandlungsmethoden gemäß den Ursachen zu finden, um die sichere Betriebsweise des Stromnetzes zu gewährleisten.