Analyse van de oorzaken van storingen en afhandelingsstappen voor SF6 schakelaars

In een SF₆ schakelaar kan het SF₆-gas in een hoge temperatuur omgeving afbreken tot giftige en corrosieve gassen en water, wat de isolatielaag kan beschadigen. Om deze situatie te voorkomen, dient de bescherming van elektrische componenten effectief versterkt te worden, evenals het isolatieniveau verbeterd. Daarnaast moeten fouten geanalyseerd worden en passende maatregelen genomen voor behandeling.

1 Casestudie

Een 110 kV-schakelaar in een onderstation werd getroffen door bliksem, waardoor er een herinvoerprobleem ontstond in het schakelinterval. Uiterlijk gezien zijn er geen abnormale verschijnselen. Na het testen van de schakelaar bleek echter dat de stroom in fase A veel hoger is dan in fase B en C. Het personeel van de testklasse in het onderstation inspecteerde de schakelaar. De inspectie werd uitgevoerd via experimenten, waarbij voornamelijk de isolatieweerstand, de werkeigenschappen van de schakelaar, de sluitkringweerstand en een wisselspanningsspanningstest werden gecontroleerd. Door deze detectiemethode kunnen boogfouten binnen de schakelaar worden geïnspecteerd, evenals de componenten van het SF₆-gas in de schakelaar. De schakelaar in dit interval is geproduceerd door SIEMENS in Hangzhou, en het model is 3AP1FG. De testresultaten die door de inspectie van de schakelaar in het schakelinterval zijn verkregen, zijn als volgt:

• De isolatieweerstand van de schakelaar verbonden met de CT: fase A is 22,5 G, fase B is 17,4 G, en fase C is 17,8 G.

• De werkeigenschappen van de schakelaar, volgens de inhoud van het productierapport, is de sluitingstijd 65 ms; de openingstijd is 18 ms. De resultaten verkregen door middel van detectie zijn als volgt: voor fase A is de sluitingstijd 61,1 ms, en de openingstijd is 16,8 ms; voor fase B is de sluitingstijd 61,1 ms, en de openingstijd is 16,1 ms; voor fase C is de sluitingstijd 58,9 ms, en de openingstijd is 16,4 ms. De sluitingsynchroneit is 1,2 ms; de openingsynchroneit is 0,3 ms.

• Het resultaat van de wisselspanningsspanningstest op de schakelaarontkoppelaar: 75 kV, 1 minuut, geslaagd.

• De test van de gascomponenten in het SF₆ van de schakelaar toont aan dat voor fase A, zwavelioxide is 4,13 l/L, en waterstoffulfide is 3,15 l/L; voor fase B, zwavelioxide is 0 l/L, en waterstoffulfide is 0 l/L; voor fase C, zwavelioxide is 0 l/L, en waterstoffulfide is 0 l/L. Volgens de relevante voorschriften in de preventieve testprocedures voor elektrische apparatuur, moet de inhoud van zwavelioxide lager zijn dan 3 l/L, en de inhoud van waterstoffulfide lager dan 2 l/L. De testresultaten van de SF₆-gascomponenten van de fase A-schakelaar tonen aan dat deze de gespecificeerde waarde heeft overschreden, dus de testpersonen moeten hierop letten.

• De test van de sluitkringweerstand van de schakelaar. Volgens de relevante voorschriften in de testprocedures, moet de gemeten waarde lager zijn dan 120% van de waarde die door de fabrikant is gespecificeerd. Voor deze test wordt een sluitkringweerstandmeter gebruikt, en de data verkregen door drie tests zijn als volgt: het eerste testresultaat: fase A is 1368 μΩ; fase B is 694 μΩ; fase C is 579 μΩ; het tweede testresultaat: fase A is 38 μΩ; fase B is 36 μΩ; fase C is 35 μΩ; het derde testresultaat: fase A is 38 μΩ; fase B is 39 μΩ; fase C is 38 μΩ.

Door de gegevensinformatie die uit de test is verkregen te analyseren, kunnen enkele kenmerken worden geïdentificeerd: Ten eerste, de testwaarde van fase A is veel hoger dan die van fase B en C, en zelfs boven de 1000 μΩ, wat ernstig boven de normale weerstandswaarde ligt. Ten tweede, uit de resultaten van de drie tests blijkt dat de testresultaten van fase A sterk variëren en zeer onstabiel zijn, en er is bijna geen herhaalbaarheid in de drie tests. Ten derde, door de testresultaten van fase A, B en C met elkaar te vergelijken, zijn de waarden sterk verschillend. Ten vierde, het testresultaat van fase A is aanzienlijk gestegen vergeleken met eerdere tests. Door de testmethode en de analyse van de verkregen gegevensinformatie, kan worden bepaald dat het isolatie-effect van fase A van de schakelaar goed is, en de werkeigenschappen van de schakelaar voldoen aan de relevante voorschriften. Echter, de SF₆-gascomponenten van de fase A-schakelaar overschrijden ernstig de gespecificeerde standaard, en de sluitkringweerstand overschrijdt de gespecificeerde standaard. Daarom, na demontage en analyse, zijn de kenmerken van de schakelaar als volgt: Ten eerste, er zit zwart poeder aan de contacten van fase A. Hoewel de hoeveelheid niet groot is, zijn de borstels en flarden op het oppervlak zeer duidelijk. Ten tweede, sporen van boogverbranding zijn gevonden bij de bewegende contacten.

2 Fouten van de SF₆-schakelaar en oorzaken van fouten

Het bovenstaande geval is een fout van de schakelaar van de SF₆-schakelaar, die zich manifesteert als een herinvoerprobleem. Wanneer een defecte schakelaar blijft worden gebruikt, kan de aanwezigheid van zo'n schakelaarfout leiden tot weigerings- en foute bedrijfsfouten, en isolatiefouten, die zeer schadelijk zijn.

2.1 Weigerings- en foute bedrijfsfouten van de SF₆-schakelaar

De weigering van de SF₆-schakelaar, dat wil zeggen, weigering om open of dicht te gaan, betekent dat de schakelaar geen overeenkomstige acties uitvoert nadat het opensignaal of sluitsignaal is verzonden. De foute bedrijfsfout van de schakelaar betekent dat de schakelaar opening of sluiting acties uitvoert zonder een bedrijfscommando te ontvangen, en het is ook mogelijk dat de acties van de schakelaar niet overeenkomen met het bedrijfscommando. De SF₆-schakelaar kan ook het probleem hebben van "onbevoegd uitschakelen", dat wil zeggen, het beschermingsapparaat stuurt geen actiesignaal, en de schakelaar schakelt automatisch uit zonder handmatige bediening. Er zijn veel redenen voor de weigering- of foute bedrijfsproblemen van de schakelaar, zoals mechanische fouten van de schakelaar, fouten van elektrische apparatuur, en fouten van relaisbeschermingsapparatuur.

2.2 Isolatiefouten van de SF₆-schakelaar

Als de schakelaar isolatiefouten heeft, zal er lekkage van SF₆-gas optreden, en ook mechanische fouten veroorzaakt worden, voornamelijk geïllustreerd als interne isolatieflitsoverbrugging naar de grond, flitsoverbrugging veroorzaakt door bliksemoverspanning, capacitaire bushing flitsoverbrugging, externe isolatieflitsoverbrugging naar de grond, en flitsoverbrugging van porseleinen bushings en isolatiebalken.

2.3 Hoofdoorzaken van weigerings- en foute bedrijfsfouten

De mechanische oorzaak van de weigeringsfout van de schakelaar is dat er lacunes zijn in de productie, installatie, afstelling, of technische onderhoud van de schakelaar, wat leidt tot kwaliteitsproblemen. De weigeringsfout van de schakelaar veroorzaakt door dergelijke mechanische fouten neemt meer dan 60% van alle weigeringsfouten van de schakelaar in beslag. De fouten van de schakelaar veroorzaakt door elektrische redenen manifesteren zich voornamelijk als problemen in secundaire bedrading, vastlopen van de openings- en sluitingkernen, branden van spoelen, branden van de openingsspoelweerstand, fouten van het vergrendelingsrelaisbeschermingsapparaat, fouten van de bedrijfsspanning, en fouten van hulpcontacten.

2.4 Oorzaken van isolatiefouten

De oorzaken van interne isolatiefouten van de schakelaar omvatten de aanwezigheid van metalen objecten binnen de schakelaar, wat leidt tot geleiding- en ontladingfouten; de aanwezigheid van een zwevend potentieel binnen de schakelaar, wat ontladingfouten veroorzaakt; flitsoverbruggingsfouten langs het oppervlak van de isolatieonderdelen van de schakelaar, en een onvolmaakte ontwerp van de isolatieonderdelen. De oorzaken van externe isolatiefouten van de schakelaar zijn dat de kruipafstand van de externe isolatie van de porseleinen bushing niet voldoet aan de gespecificeerde norm, en qua uiterlijk voldoen de specificaties niet aan de eisen, wat waarschijnlijk leidt tot externe isolatieflitsoverbrugging van de porseleinen bushing. Als er kwaliteitsproblemen zijn in de fabricage van de porseleinen bushing en de werkomgeving vuil is, zal er ook isolatieflitsoverbrugging optreden.

3 Behandelmethode voor fouten van de SF₆-schakelaar
3.1 Meten van de weerstand van de hoofdschakeling

Wanneer de schakelaar in de sluittoestand is, meet u de weerstand van de hoofdschakeling tussen de inkomende en uitgaande lijn. De stroom kan elke waarde zijn tussen 100 A en de nominaalstroom. Als de behuizing van de aardingsschakelaar's geleider effectively geïsoleerd kan worden van de isolatie, kan de parallelle weerstand van de geleider behuizing worden gemeten, en de gelijkstroomweerstand van de geleider behuizing kan ook worden gemeten.

3.2 Uitvoeren van een wisselspanningsspanningstest op de schakelaar

Een wisselspanningsspanningstest uitvoeren op de schakelaar kan de gebreken van het proefobject onthullen. Simuleer de werking van het proefobject om zijn vermogen om overspanningen te weerstaan te begrijpen. Bij het inspecteren van diverse impuriteiten van vrije geleidende deeltjes, is de gevoeligheid van de wisselspanning zeer hoog.

3.3 Uitvoeren van routine-inspecties en experimentele tests

Om fouten tijdens het gebruik van de schakelaar te voorkomen, moeten routine-inspecties en experimentele tests worden uitgevoerd, inclusief het controleren van de nominale bedrijfsspanning van de schakelaar en het testen van de tijdeigenschappen. Bij het controleren van de mechanische eigenschappen van de schakelaar, moeten alle mechanische componenten worden geïnspecteerd, en ook het uiterlijk van de bedrijfsmechanisme moet worden geïnspecteerd om ervoor te zorgen dat de openings- en sluitingsspoelen in goede staat zijn.

3.4 Testen van de schakelaar met behulp van de demontage- en chemische methode

Wanneer de schakelaar normaal werkt, reageert SF₆ niet chemisch met metalen materialen en organische vaste materialen. Boogontlading kan een katalytische rol spelen, wat leidt tot chemische reacties. Bij het detecteren van de afbraakproducten van SF₆-gas, zijn de belangrijkste chemische componenten die moeten worden gedetecteerd, zwaveloxide, waterstoffulfide, methaan, en koolmonoxide. Door de concentratie van het gas te analyseren, kunnen potentiële verborgen fouten van de SF₆-schakelaar worden beoordeeld.

4 Conclusie

Samenvattend speelt de SF₆-schakelaar een steeds belangrijkere rol in het energie systeem. Effectief onderhouden van de normale werking van de SF₆-schakelaar is cruciaal voor de veilige werking van het systeem. Voor bedrijfs- en onderhoudspersoneel is het begrijpen van de prestaties van de schakelaar, het herkennen van de oorzaken van fouten, en het vinden van redelijke behandelmethode volgens de oorzaken noodzakelijke professionele vaardigheden om de veilige werking van het energie systeem te garanderen.