Analyse des Causes de Défaut et des Étapes de Traitement des Disjoncteurs SF6
Dans un disjoncteur à gaz SF₆, le gaz SF₆ peut se décomposer en gaz toxiques et corrosifs ainsi qu'en eau dans un environnement à haute température, ce qui peut endommager la couche isolante. Pour prévenir cette situation, tout en renforçant efficacement la protection des composants électriques, le niveau d'isolation doit également être amélioré. De plus, les pannes doivent être analysées et des mesures correspondantes prises pour leur traitement.
1 Analyse de cas
Un disjoncteur de 110 kV dans une sous-station a été frappé par la foudre, causant un problème de reclosing dans l'intervalle du disjoncteur. D'après l'apparence du disjoncteur, il n'y a pas de phénomènes anormaux. Cependant, après avoir testé le disjoncteur, il a été constaté que le courant de la phase A est beaucoup plus élevé que celui des phases B et C. Le personnel de la classe de tests de la sous-station a inspecté le disjoncteur. L'inspection a été réalisée par des expériences, dont les contenus principaux comprennent la résistance d'isolation, les caractéristiques de fonctionnement du disjoncteur, la résistance de boucle et un test de tension alternative. Grâce à cette méthode de détection, on peut inspecter les pannes d'arc à l'intérieur du disjoncteur et tester les composants du gaz SF₆ dans le disjoncteur. Le disjoncteur de cet intervalle est produit par SIEMENS à Hangzhou, et le modèle est 3AP1FG. Les résultats des tests obtenus lors de l'inspection du disjoncteur de l'intervalle sont les suivants :
La résistance d'isolation du disjoncteur connecté au CT : la phase A est de 22,5 G, la phase B est de 17,4 G, et la phase C est de 17,8 G.
Les caractéristiques de fonctionnement du disjoncteur, selon le contenu du rapport de production du produit, le temps de fermeture est de 65 ms ; le temps d'ouverture est de 18 ms. Les résultats obtenus par la détection sont les suivants : pour la phase A, le temps de fermeture est de 61,1 ms, et le temps d'ouverture est de 16,8 ms ; pour la phase B, le temps de fermeture est de 61,1 ms, et le temps d'ouverture est de 16,1 ms ; pour la phase C, le temps de fermeture est de 58,9 ms, et le temps d'ouverture est de 16,4 ms. La synchronisation de fermeture est de 1,2 ms ; la synchronisation d'ouverture est de 0,3 ms.
Le résultat du test de tension alternative sur le disjoncteur : 75 kV, 1 minute, passé.
Le test des composants gazeux du SF₆ du disjoncteur montre que pour la phase A, le dioxyde de soufre est de 4,13 l/L, et le sulfure d'hydrogène est de 3,15 l/L ; pour la phase B, le dioxyde de soufre est de 0 l/L, et le sulfure d'hydrogène est de 0 l/L ; pour la phase C, le dioxyde de soufre est de 0 l/L, et le sulfure d'hydrogène est de 0 l/L. Selon les réglementations pertinentes dans les procédures de test préventif pour les équipements électriques, la teneur en dioxyde de soufre doit être inférieure à 3 l/L, et la teneur en sulfure d'hydrogène doit être inférieure à 2 l/L. Les résultats des tests des composants gazeux du SF₆ de la phase A du disjoncteur indiquent qu'ils ont dépassé la valeur spécifiée, donc les testeurs doivent y prêter attention.
Le test de la résistance de boucle du disjoncteur. Selon les réglementations pertinentes dans les procédures de test, la valeur mesurée doit être inférieure à 120 % de la valeur spécifiée par le fabricant. Un testeur de résistance de boucle est utilisé pour ce test, et les données obtenues par trois tests sont les suivantes : le premier résultat de test : la phase A est de 1368 μΩ; la phase B est de 694 μΩ; la phase C est de 579 μΩ; le deuxième résultat de test : la phase A est de 38 μΩ; la phase B est de 36 μΩ; la phase C est de 35 μΩ; le troisième résultat de test : la phase A est de 38 μΩ; la phase B est de 39 μΩ; la phase C est de 38 μΩ.
En analysant les informations de données obtenues par le test, certaines caractéristiques peuvent être identifiées : premièrement, la valeur de test de la phase A est beaucoup plus élevée que celle des phases B et C, et elle dépasse même 1000 μΩ, ce qui dépasse sérieusement la valeur de résistance normale. Deuxièmement, d'après les résultats des trois tests, les résultats de test de la phase A varient considérablement et sont très instables, et il n'y a presque aucune reproductibilité dans les trois tests. Troisièmement, en comparant les résultats de test entre la phase A, la phase B et la phase C, les valeurs présentent une grande différence. Quatrièmement, le résultat de test de la phase A a augmenté significativement par rapport aux tests précédents. Par la méthode de test et l'analyse des informations de données obtenues, on peut déterminer que l'effet d'isolation de la phase A du disjoncteur est bon, et les caractéristiques de fonctionnement du disjoncteur sont conformes aux réglementations pertinentes. Cependant, les composants gazeux du SF₆ de la phase A du disjoncteur dépassent sérieusement la norme spécifiée, et la résistance de boucle dépasse la norme spécifiée. Par conséquent, après démontage et analyse, les caractéristiques du disjoncteur sont les suivantes : premièrement, il y a de la poudre noire attachée aux contacts de la phase A. Bien que la quantité ne soit pas importante, les bavures et les poils sur la surface sont très évidents. Deuxièmement, des traces de brûlure d'arc sont trouvées aux contacts mobiles.
2 Pannes du disjoncteur SF₆ et leurs causes
Le cas ci-dessus est une panne du disjoncteur SF₆, manifestée par un problème de reclosing. Lorsqu'un disjoncteur défectueux continue d'être utilisé, l'existence d'une telle panne de disjoncteur peut entraîner des refus de fonctionnement, des fausses manœuvres et des pannes d'isolation, qui sont très nuisibles.
2.1 Refus de fonctionnement et fausses manœuvres du disjoncteur SF₆
Le refus de fonctionnement du disjoncteur SF₆, c'est-à-dire le refus d'ouvrir ou de fermer, signifie que le disjoncteur ne réalise pas les actions correspondantes après l'envoi du signal d'ouverture ou de fermeture. La fausse manœuvre du disjoncteur signifie que le disjoncteur effectue des actions d'ouverture ou de fermeture sans recevoir de commande de manœuvre, et il est également possible que les actions du disjoncteur ne soient pas conformes à la commande de manœuvre. Le disjoncteur SF₆ peut également avoir le problème de "déclenchement non autorisé", c'est-à-dire que le dispositif de protection n'envoie pas de signal de déclenchement, et le disjoncteur se déclenche automatiquement sans manipulation manuelle. Il y a de nombreuses raisons pour les problèmes de refus de fonctionnement ou de fausses manœuvres du disjoncteur, comme les pannes mécaniques du disjoncteur, les pannes d'équipements électriques, et les pannes de dispositifs de protection relais.
2.2 Pannes d'isolation du disjoncteur SF₆
Si le disjoncteur a des pannes d'isolation, une fuite de gaz SF₆ se produira, et des pannes mécaniques seront également causées, principalement manifestées par un flashover interne à la terre, un flashover causé par une surtension due à la foudre, un flashover de la gaine capacitive, un flashover externe à la terre, et un flashover des gaines en porcelaine et des tiges isolantes.
2.3 Causes principales des refus de fonctionnement et des fausses manœuvres
La cause mécanique du refus de fonctionnement du disjoncteur est qu'il y a des omissions dans la production, l'installation, la mise au point, ou la maintenance technique du disjoncteur, conduisant à des problèmes de qualité. Le refus de fonctionnement du disjoncteur causé par de telles pannes mécaniques représente plus de 60 % de toutes les pannes de refus de fonctionnement du disjoncteur. Les pannes du disjoncteur causées par des raisons électriques se manifestent principalement par des problèmes de câblage secondaire, un blocage des noyaux de fer d'ouverture et de fermeture, un court-circuit des bobines, un court-circuit de la résistance de boucle d'ouverture, des pannes du dispositif de protection relais de verrouillage, des pannes de la source d'alimentation de fonctionnement, et des pannes des commutateurs auxiliaires.
2.4 Causes des pannes d'isolation
Les causes des pannes d'isolation interne du disjoncteur incluent la présence d'objets métalliques à l'intérieur du disjoncteur, ce qui conduit à des pannes de conduction et de décharge ; la présence d'un potentiel flottant à l'intérieur du disjoncteur, qui cause des pannes de décharge ; des pannes de flashover le long de la surface des parties isolantes du disjoncteur, et une conception imparfaite des parties isolantes. Les causes des pannes d'isolation externe du disjoncteur sont que la distance de glissement de l'isolation externe de la gaine en porcelaine ne répond pas à la norme spécifiée, et en termes d'apparence, les spécifications ne répondent pas aux exigences, ce qui est susceptible de causer un flashover externe de la gaine en porcelaine. Si des problèmes de qualité existent dans la fabrication de la gaine en porcelaine et que l'environnement de travail est sale, des flashovers d'isolation se produiront également.
3 Méthodes de traitement des pannes du disjoncteur SF₆
3.1 Mesure de la résistance du circuit principal
Lorsque le disjoncteur est en état de fermeture, mesurez la résistance du circuit principal entre l'entrée et la sortie. Le courant peut être n'importe quelle valeur entre 100 A et le courant nominal. Si la coque du conducteur du contact de terre peut être efficacement isolée de l'isolation, la résistance parallèle de la coque du conducteur peut être mesurée, et la résistance directe de la coque du conducteur peut également être mesurée.
3.2 Réalisation d'un test de tension alternative sur le disjoncteur
Réaliser un test de tension alternative sur le disjoncteur peut révéler les défauts de l'échantillon de test. Simulez le fonctionnement de l'échantillon de test pour comprendre sa capacité à supporter la surtension. Lors de l'inspection de diverses impuretés de particules conductrices libres, la sensibilité de la tension alternative est très élevée.
3.3 Réalisation d'inspections et de tests d'essai de routine
Pour éviter les pannes pendant le fonctionnement du disjoncteur, des inspections et des tests d'essai de routine doivent être réalisés, y compris la vérification de la tension nominale de fonctionnement du disjoncteur et le test de ses caractéristiques temporelles. Lors de la vérification des caractéristiques mécaniques du disjoncteur, tous les composants mécaniques doivent être inspectés, et l'apparence du mécanisme de fonctionnement doit également être inspectée pour s'assurer que les bobines d'ouverture et de fermeture sont en bon état.
3.4 Test du disjoncteur par la méthode de démontage et chimique
Lorsque le disjoncteur fonctionne normalement, le SF₆ ne réagit pas chimiquement avec les matériaux métalliques et les matériaux solides organiques. La décharge d'arc peut jouer un rôle catalytique, entraînant des réactions chimiques. Lors de la détection des produits de décomposition du gaz SF₆, les principaux composants chimiques à détecter incluent le dioxyde de soufre, le sulfure d'hydrogène, le méthane et le monoxyde de carbone. En analysant la concentration du gaz, on peut juger des pannes cachées potentielles du disjoncteur SF₆.
4 Conclusion
En conclusion, le disjoncteur SF₆ joue un rôle de plus en plus important dans le système électrique. Maintenir efficacement le fonctionnement normal du disjoncteur SF₆ est crucial pour la sécurité du système. Pour le personnel de maintenance, comprendre les performances du disjoncteur, reconnaître les causes des pannes, et trouver des méthodes de traitement raisonnables en fonction des causes deviennent des compétences professionnelles nécessaires pour assurer la sécurité du système électrique.
