Análisis de las Causas de Fallas y Pasos de Manejo de Interruptores de SF6

En un interruptor de circuito SF₆, el gas SF₆ puede descomponerse en gases tóxicos y corrosivos, así como en agua, en un entorno de alta temperatura, lo que puede dañar la capa aislante. Para prevenir esta situación, es necesario fortalecer eficazmente la protección de los componentes eléctricos, además de mejorar el nivel de aislamiento. Además, se deben analizar las fallas y tomar medidas correspondientes para su tratamiento.

1 Análisis de Caso

Un interruptor de 110 kV en una subestación fue golpeado por un rayo, causando un problema de recierre en el intervalo del interruptor. A simple vista, no se observaron fenómenos anormales en el interruptor. Sin embargo, tras probar el interruptor de circuito, se descubrió que la corriente de la fase A era mucho mayor que la de las fases B y C. El personal de la clase de pruebas de la subestación inspeccionó el interruptor. La inspección se realizó a través de experimentos, y los contenidos principales incluyeron la resistencia aislante, las características de operación del interruptor, la resistencia de bucle y una prueba de tensión alterna de resistencia. A través de este método de detección, se puede inspeccionar la falla de arco dentro del interruptor, y también se pueden probar los componentes del gas SF₆ en el interruptor de circuito. El interruptor de este intervalo es producido por SIEMENS en Hangzhou, y el modelo es 3AP1FG. Los resultados de las pruebas obtenidos al inspeccionar el interruptor del intervalo del interruptor de circuito son los siguientes:

• La resistencia aislante del interruptor conectado al CT: la fase A es 22,5 G, la fase B es 17,4 G y la fase C es 17,8 G.

• Las características de operación del interruptor de circuito, según el contenido del informe de producción del producto, el tiempo de cierre es de 65 ms; el tiempo de apertura es de 18 ms. Los resultados obtenidos a través de la detección son los siguientes: para la fase A, el tiempo de cierre es de 61,1 ms, y el tiempo de apertura es de 16,8 ms; para la fase B, el tiempo de cierre es de 61,1 ms, y el tiempo de apertura es de 16,1 ms; para la fase C, el tiempo de cierre es de 58,9 ms, y el tiempo de apertura es de 16,4 ms. La sincronización de cierre es de 1,2 ms; la sincronización de apertura es de 0,3 ms.

• El resultado de la prueba de tensión alterna de resistencia en el interruptor desconectador: 75 kV, 1 minuto, aprobado.

• La prueba de los componentes de gas en el SF₆ del interruptor muestra que, para la fase A, el dióxido de azufre es 4,13 l/L, y el sulfuro de hidrógeno es 3,15 l/L; para la fase B, el dióxido de azufre es 0 l/L, y el sulfuro de hidrógeno es 0 l/L; para la fase C, el dióxido de azufre es 0 l/L, y el sulfuro de hidrógeno es 0 l/L. Según las regulaciones pertinentes en los procedimientos de prueba preventiva para equipos eléctricos, el contenido de dióxido de azufre debe ser inferior a 3 l/L, y el contenido de sulfuro de hidrógeno debe ser inferior a 2 l/L. Los resultados de la prueba de los componentes de gas SF₆ del interruptor de la fase A muestran que ha superado el valor especificado, por lo que los probadores necesitan prestar atención a esto.

• La prueba de la resistencia de bucle del interruptor de circuito. Según las regulaciones pertinentes en los procedimientos de prueba, el valor medido debe ser inferior al 120% del valor especificado por el fabricante. Se utiliza un probador de resistencia de bucle para esta prueba, y los datos obtenidos a través de tres pruebas son los siguientes: el primer resultado de la prueba: la fase A es 1368 μΩ; la fase B es 694 μΩ; la fase C es 579 μΩ; el segundo resultado de la prueba: la fase A es 38 μΩ; la fase B es 36 μΩ; la fase C es 35 μΩ; el tercer resultado de la prueba: la fase A es 38 μΩ; la fase B es 39 μΩ; la fase C es 38 μΩ.

Al analizar la información de datos obtenida de la prueba, se pueden identificar algunas características: Primero, el valor de prueba de la fase A es mucho mayor que el de las fases B y C, e incluso supera los 1000 μΩ, lo que ha superado seriamente el valor de resistencia normal. Segundo, a partir de los resultados de las tres pruebas, los resultados de la fase A varían enormemente y son muy inestables, y casi no hay repetibilidad en las tres pruebas. Tercero, comparando los resultados de la prueba entre las fases A, B y C, los valores tienen una gran diferencia. Cuarto, el resultado de la prueba de la fase A ha aumentado significativamente en comparación con las pruebas anteriores. A través del método de prueba y el análisis de la información de datos obtenida, se puede determinar que el efecto aislante de la fase A del interruptor de circuito es bueno, y las características de operación del interruptor de circuito cumplen con las regulaciones pertinentes. Sin embargo, los componentes de gas SF₆ de la fase A superan seriamente el estándar especificado, y la resistencia de bucle supera el estándar especificado. Por lo tanto, después del desmontaje y análisis, las características del interruptor de circuito son las siguientes: Primero, hay polvo negro adherido a los contactos de la fase A. Aunque la cantidad no es grande, las púas y pelusa en la superficie son muy evidentes. Segundo, se encuentran rastros de quemaduras de arco en los contactos móviles.

2 Fallas del Interruptor de Circuito SF₆ y las Causas de las Fallas

El caso anterior es una falla del interruptor del interruptor de circuito SF₆, manifestada como un problema de recierre. Cuando un interruptor de circuito defectuoso continúa siendo utilizado, la existencia de tal falla de interruptor puede llevar a fallas de negativa a operar, fallas de operación incorrecta y fallas de aislamiento, lo cual es muy perjudicial.

2.1 Fallas de Negativa a Operar y Operación Incorrecta del Interruptor de Circuito SF₆

La negativa a operar del interruptor de circuito SF₆, es decir, negativa a abrir y negativa a cerrar, significa que el interruptor no realiza acciones correspondientes después de enviar la señal de apertura o cierre. La operación incorrecta del interruptor significa que el interruptor realiza acciones de apertura o cierre sin recibir un comando de operación, y también es posible que las acciones del interruptor no sean conformes al comando de operación. El interruptor de circuito SF₆ también puede tener el problema de "salto no autorizado", es decir, el dispositivo de protección no envía una señal de acción, y el interruptor se salta automáticamente sin operación manual. Hay muchas razones para los problemas de negativa a operar o operación incorrecta del interruptor, como fallas mecánicas del interruptor, fallas de equipos eléctricos y fallas de dispositivos de protección por relé.

2.2 Fallas de Aislamiento del Interruptor de Circuito SF₆

Si el interruptor tiene fallas de aislamiento, se producirá una fuga de gas SF₆, y también se causarán fallas mecánicas, principalmente manifestadas como un fallo interno de aislamiento por descarga eléctrica hacia tierra, descarga eléctrica causada por sobretensión debido a rayos, descarga de aislamiento de tapas capacitivas, descarga de aislamiento externa hacia tierra y descarga de tapas de porcelana y varillas aislantes.

2.3 Causas Principales de las Fallas de Negativa a Operar y Operación Incorrecta

La causa mecánica de la falla de negativa a operar del interruptor es que hay omisiones en la producción, instalación, ajuste o mantenimiento técnico del interruptor, lo que lleva a problemas de calidad. La negativa a operar del interruptor causada por tales fallas mecánicas representa más del 60% de todas las fallas de negativa a operar del interruptor. Las fallas del interruptor causadas por razones eléctricas se manifiestan principalmente como problemas en el cableado secundario, atascamiento de los núcleos de apertura y cierre, quemadura de bobinas, quemadura de la resistencia de bucle de apertura, fallas del dispositivo de protección por relé de bloqueo, fallas de la fuente de alimentación de operación y fallas de los interruptores auxiliares.

2.4 Causas de las Fallas de Aislamiento

Las causas de las fallas de aislamiento interno del interruptor incluyen la presencia de objetos metálicos dentro del interruptor, lo que lleva a fallas de conducción y descarga; la presencia de un potencial flotante dentro del interruptor, lo que causa fallas de descarga; fallas de descarga a lo largo de la superficie de las partes aislantes del interruptor, y un diseño imperfecto de las partes aislantes. Las causas de las fallas de aislamiento externo del interruptor son que la distancia de arrastre del aislamiento externo de la tapa de porcelana no cumple con el estándar especificado, y en términos de apariencia, las especificaciones no cumplen con los requisitos, lo que es probable que cause una descarga de aislamiento externa de la tapa de porcelana. Si hay problemas de calidad en la fabricación de la tapa de porcelana y el entorno de trabajo está sucio, también ocurrirá una descarga de aislamiento.

3 Métodos de Tratamiento para las Fallas del Interruptor de Circuito SF₆
3.1 Medición de la Resistencia del Circuito Principal

Cuando el interruptor está en estado de cierre, mida la resistencia del circuito principal entre la línea de entrada y la línea de salida. La corriente puede ser cualquier valor entre 100 A y la corriente nominal. Si la carcasa del conducto del interruptor de tierra puede ser aislada eficazmente del aislamiento, se puede medir la resistencia paralela de la carcasa del conductor, y también se puede medir la resistencia directa de la carcasa del conductor.

3.2 Realización de una Prueba de Tensión Alterna de Resistencia en el Interruptor de Circuito

Realizar una prueba de tensión alterna de resistencia en el interruptor de circuito puede revelar los defectos de la muestra de prueba. Simule la operación de la muestra de prueba para comprender su capacidad para soportar sobretensiones. Al inspeccionar varias impurezas de partículas conductoras libres, la sensibilidad de la tensión alterna es muy alta.

3.3 Realización de Inspecciones Rutinarias y Pruebas Experimentales

Para evitar fallas durante la operación del interruptor de circuito, se deben realizar inspecciones rutinarias y pruebas experimentales, incluyendo la verificación de la tensión de operación nominal del interruptor y la prueba de sus características de tiempo. Al verificar las características mecánicas del interruptor, se deben inspeccionar todos los componentes mecánicos, y también se debe inspeccionar la apariencia del mecanismo de operación para asegurar que las bobinas de apertura y cierre estén en buen estado.

3.4 Prueba del Interruptor de Circuito Utilizando el Método de Desmontaje y Químico

Cuando el interruptor de circuito está en funcionamiento normal, el SF₆ no reacciona químicamente con materiales metálicos y materiales sólidos orgánicos. La descarga de arco puede actuar como catalizador, resultando en reacciones químicas. Al detectar los productos de descomposición del gas SF₆, los principales componentes químicos a detectar incluyen dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, metano y monóxido de carbono. Al analizar la concentración del gas, se pueden juzgar las posibles fallas ocultas del interruptor de circuito SF₆.

4 Conclusión

En conclusión, el interruptor de circuito SF₆ juega un papel cada vez más importante en el sistema de energía. Mantener eficazmente el funcionamiento normal del interruptor de circuito SF₆ es crucial para la operación segura del sistema. Para el personal de operación y mantenimiento, comprender el rendimiento del interruptor, reconocer las causas de las fallas y encontrar métodos de tratamiento razonables según las causas se han convertido en habilidades profesionales necesarias para garantizar la operación segura del sistema de energía.