Análise das Causas de Falhas e Pasos de Manejo dos Interruptores de Circuito SF6

Nun un interruptor de circuito SF₆, o gas SF₆ pode descomporse en gases tóxicos e corrosivos e auga nun ambiente de alta temperatura, que pode danar a capa aislante. Para prevenir esta situación, mentres se refórzan eficazmente a protección dos componentes eléctricos, tamén debe mellorarse o nivel de aislamento. Ademais, deben analizarse as fallos e tomar medidas correspondentes para o seu tratamento.

1 Análise de Caso

Un interruptor de 110 kV nunha subestación foi golpeado por un raio, provocando un problema de recierre no intervalo do interruptor. A xulgadiños pola apariencia do interruptor, non hai fenómenos anómalos. No entanto, despois de probar o interruptor de circuito, descubriuse que a corrente da fase A é moito maior que a das fases B e C. O persoal da clase de probas na subestación inspeccionou o interruptor de circuito. A inspección realizouse mediante experimentos, e os contidos principais inclúen a resistencia aislante, as características operativas do interruptor, a resistencia de bucle e unha proba de tensión alternativa. Mediante este método de detección, pódese examinar o fallo de arco dentro do interruptor e tamén pódense probar os compoñentes do gas SF₆ no interruptor de circuito. O interruptor de circuito neste intervalo está producido por SIEMENS en Hangzhou, e o modelo é 3AP1FG. Os resultados obtidos ao inspeccionar o interruptor do intervalo de circuito son os seguintes:

• A resistencia aislante do interruptor conectado ao CT: a fase A é de 22,5 G, a fase B é de 17,4 G e a fase C é de 17,8 G.

• As características operativas do interruptor de circuito, segundo o contido do informe de fabricación do produto, o tempo de pechado é de 65 ms; o tempo de aberto é de 18 ms. Os resultados obtidos mediante a detección son os seguintes: para a fase A, o tempo de pechado é de 61,1 ms e o tempo de aberto é de 16,8 ms; para a fase B, o tempo de pechado é de 61,1 ms e o tempo de aberto é de 16,1 ms; para a fase C, o tempo de pechado é de 58,9 ms e o tempo de aberto é de 16,4 ms. A sincronización de pechado é de 1,2 ms; a sincronización de aberto é de 0,3 ms.

• O resultado da proba de tensión alternativa no interruptor desligador: 75 kV, 1 minuto, aprobada.

• A proba dos compoñentes gaseosos no SF₆ do interruptor indica que para a fase A, o dióxido de azufre é de 4,13 l/L e o sulfhídrico é de 3,15 l/L; para a fase B, o dióxido de azufre é de 0 l/L e o sulfhídrico é de 0 l/L; para a fase C, o dióxido de azufre é de 0 l/L e o sulfhídrico é de 0 l/L. Segundo as disposicións pertinentes nos procedementos de proba preventiva para equipos eléctricos, o teor de dióxido de azufre debe ser inferior a 3 l/L e o teor de sulfhídrico debe ser inferior a 2 l/L. Os resultados da proba dos compoñentes gaseosos do SF₆ do interruptor da fase A indican que superan o valor especificado, polo que os probadores deben prestar atención a isto.

• A proba da resistencia de bucle do interruptor de circuito. Segundo as disposicións pertinentes nos procedementos de proba, o valor medido debe ser inferior ao 120% do valor especificado polo fabricante. Utilízase un probador de resistencia de bucle para esta proba, e os datos obtidos mediante tres probas son os seguintes: o resultado da primeira proba: a fase A é de 1368 μΩ; a fase B é de 694 μΩ; a fase C é de 579 μΩ; o resultado da segunda proba: a fase A é de 38 μΩ; a fase B é de 36 μΩ; a fase C é de 35 μΩ; o resultado da terceira proba: a fase A é de 38 μΩ; a fase B é de 39 μΩ; a fase C é de 38 μΩ.

Ao analizar a información de datos obtida da proba, poden identificarse algúns rasgos: En primeiro lugar, o valor de proba da fase A é moito maior que o das fases B e C, e incluso supera os 1000 μΩ, o que supera con creces o valor de resistencia normal. En segundo lugar, a partir dos resultados das tres probas, os resultados de proba da fase A varían enormemente e son moi inestables, e case non hai repetibilidade nas tres probas. En terceiro lugar, comparando os resultados de proba entre as fases A, B e C, os valores teñen unha gran diferenza. En cuarto lugar, o resultado de proba da fase A aumentou significativamente en comparación con as probas anteriores. Mediante o método de proba e a análise da información de datos obtida, pódese determinar que o efecto aislante da fase A do interruptor de circuito é bom, e as características operativas do interruptor de circuito cumprin as disposicións pertinentes. No entanto, os compoñentes gaseosos do SF₆ do interruptor da fase A superan gravemente o estándar especificado e a resistencia de bucle supera o estándar especificado. Polo tanto, despois da desmontaxe e análise, as características do interruptor de circuito son as seguintes: En primeiro lugar, hai pó negro aderido aos contactos da fase A. Aínda que a cantidade non é grande, as espinas e pelusas na superficie son moi evidentes. En segundo lugar, atopáronse rastros de combustión de arco nos contactos móveis.

2 Fallos do Interruptor de Circuito SF₆ e as Súas Causas

O caso anterior é un fallo do interruptor de circuito SF₆, manifestado como un problema de recierre. Cando un interruptor de circuito defectuoso continúa a utilizarse, a existencia dun tal fallo de interruptor pode levar a fallos de rexeitación, fallos de mal funcionamento e fallos de aislamento, que son moi perjudiciais.

2.1 Fallos de Rexeitación e Mal Funcionamento do Interruptor de Circuito SF₆

A rexeitación do interruptor de circuito SF₆, é dicir, a rexeitación de abrir e pechar, significa que o interruptor non realiza as accións correspondentes despois de enviar a sinal de abrir ou pechar. O mal funcionamento do interruptor significa que o interruptor realiza accións de abrir ou pechar sen recibir un comando de operación, e tamén é posible que as accións do interruptor non concorden co comando de operación. O interruptor de circuito SF₆ tamén pode ter o problema de "salto non autorizado", é dicir, o dispositivo de protección non envía un sinal de acción, e o interruptor salta automaticamente sen operación manual. Hai moitas razóns para os problemas de rexeitación ou mal funcionamento do interruptor, como fallos mecánicos do interruptor, fallos de equipos eléctricos e fallos de dispositivos de protección por relés.

2.2 Fallos de Aislamento do Interruptor de Circuito SF₆

Se o interruptor ten fallos de aislamento, ocorrerá unha fuga de gas SF₆, e tamén causará fallos mecánicos, principalmente manifestados como unha ruptura de flashover interna ao chao, unha ruptura de flashover causada por sobretenso debido ao raio, un flashover de bornes capacitivos, un flashover externo ao chao, e un flashover de bornes de porcelana e barras aislantes.

2.3 Causas Principais dos Fallos de Rexeitación e Mal Funcionamento

A causa mecánica do fallo de rexeitación do interruptor é que hai omisións na fabricación, instalación, axuste ou manutención técnica do interruptor, levando a problemas de calidade. A rexeitación do interruptor causada por tales fallos mecánicos representa máis do 60% de todos os fallos de rexeitación do interruptor. Os fallos do interruptor causados por razóns eléctricas maniféstanse principalmente como problemas no cableado secundario, atasco dos núcleos de abrir e pechar, quema de bobinas, quema da resistencia de bucle de abrir, fallos do dispositivo de protección de bloqueo, fallos da fonte de alimentación de operación e fallos de interruptores auxiliares.

2.4 Causas dos Fallos de Aislamento

As causas dos fallos de aislamento interno do interruptor inclúen a presenza de obxectos metálicos dentro do interruptor, que leva a fallos de conducción e descarga; a presenza dun potencial flotante dentro do interruptor, que causa fallos de descarga; fallos de flashover ao longo da superficie das partes aislantes do interruptor, e un deseño imperfecto das partes aislantes. As causas dos fallos de aislamento externo do interruptor son que a distancia de arrastre do aislamento externo do born de porcelana non cumpre o estándar especificado, e en termos de apariencia, as especificacións non cumpren os requisitos, o que é probable que cause un flashover de aislamento externo do born de porcelana. Se hai problemas de calidade na fabricación do born de porcelana e o ambiente de traballo está suxo, tamén ocorrerá un flashover de aislamento.

3 Métodos de Tratamento para os Fallos do Interruptor de Circuito SF₆
3.1 Medindo a Resistencia do Circuíto Principal

Cando o interruptor do circuito está no estado de pechado, mide a resistencia do circuito principal entre a liña de entrada e a liña de saída. A corrente pode ser calquera valor entre 100 A e a corrente nominal. Se a carcasa do conducto do interruptor de terra pode ser eficazmente aislada do aislamento, pódese medir a resistencia paralela da carcasa do conductor, e tamén pódese medir a resistencia DC da carcasa do conductor.

3.2 Realizando unha Proba de Tensión Alternativa no Interruptor de Circuito

Realizar unha proba de tensión alternativa no interruptor de circuito pode revelar os defectos da mostra de proba. Simular a operación da mostra de proba para entender a súa capacidade para resistir sobretensiones. Ao inspeccionar varias impurezas de partículas condutoras libres, a sensibilidade da tensión alternativa é moi alta.

3.3 Realizando Inspeccións Rutinarias e Probias Experimentais

Para evitar fallos durante a operación do interruptor de circuito, deben realizarse inspeccións rutinarias e probas experimentais, incluíndo a comprobación da tensión de operación nominal do interruptor e a proba das súas características de tempo. Ao comprobar as características mecánicas do interruptor, deben inspeccionarse todos os compoñentes mecánicos, e tamén debe inspeccionarse a apariencia do mecanismo de operación para asegurar que as bobinas de abrir e pechar están en bo estado.

3.4 Probando o Interruptor de Circuito Usando o Método de Desmontaxe e Químico

Cando o interruptor de circuito está en funcionamento normal, o SF₆ non reacciona quimicamente con os materiais metálicos e os materiais sólidos orgánicos. A descarga de arco pode actuar como catalizador, resultando en reaccións químicas. Ao detectar os produtos de descomposición do gas SF₆, os principais compoñentes químicos a detectar inclúen dióxido de azufre, sulfhídrico, metano e monóxido de carbono. Analizando a concentración do gas, pódense xudgar as posibles fallos ocultos do interruptor de circuito SF₆.

4 Conclusión

En conclusión, o interruptor de circuito SF₆ xoga un papel cada vez máis importante no sistema eléctrico. Manter eficazmente o funcionamento normal do interruptor de circuito SF₆ é crucial para a operación segura do sistema. Para o persoal de operación e manutención, comprender o rendemento do interruptor de circuito, recoñecer as causas dos fallos e atopar métodos de tratamento razonables segundo as causas, converteronse en habilidades profesionais necesarias para garantir a operación segura do sistema eléctrico.