Анализ причин неисправностей и шаги по устранению для выключателей SF6

В выключателе SF₆ газ SF₆ может разлагаться на токсичные и коррозионные газы и воду в условиях высокой температуры, что может повредить изоляционный слой. Чтобы предотвратить эту ситуацию, необходимо укреплять защиту электрических компонентов, а также повышать уровень изоляции. Кроме того, следует анализировать неисправности и принимать соответствующие меры по их устранению.

1 Анализ случая

Выключатель напряжением 110 кВ на подстанции был поражен молнией, что привело к проблеме повторного включения в интервале выключателя. По внешнему виду выключателя никаких аномалий не наблюдалось. Однако после тестирования выключателя было обнаружено, что ток фазы A значительно выше, чем ток фаз B и C. Сотрудники испытательной лаборатории на подстанции провели проверку выключателя. Проверка проводилась с помощью экспериментов, включающих измерение сопротивления изоляции, характеристики работы выключателя, контактное сопротивление и испытание на переменное напряжение. С помощью этого метода можно проверить дуговые неисправности внутри выключателя, а также проанализировать состав газа SF₆ в выключателе. Выключатель в этом интервале произведен компанией SIEMENS в Ханчжоу, модель 3AP1FG. Результаты проверки выключателя в интервале следующие:

• Сопротивление изоляции выключателя, соединенного с трансформатором тока: фаза A - 22,5 ГОм, фаза B - 17,4 ГОм, фаза C - 17,8 ГОм.

• Характеристики работы выключателя, согласно производственному отчету, время включения составляет 65 мс, время отключения - 18 мс. Результаты, полученные при проверке, следующие: для фазы A, время включения - 61,1 мс, время отключения - 16,8 мс; для фазы B, время включения - 61,1 мс, время отключения - 16,1 мс; для фазы C, время включения - 58,9 мс, время отключения - 16,4 мс. Синхронность включения - 1,2 мс; синхронность отключения - 0,3 мс.

• Результат испытания на переменное напряжение выключателя: 75 кВ, 1 минута, пройдено.

• Тестирование состава газа SF₆ в выключателе показало, что для фазы A, диоксид серы составляет 4,13 л/л, а сероводород - 3,15 л/л; для фазы B, диоксид серы - 0 л/л, а сероводород - 0 л/л; для фазы C, диоксид серы - 0 л/л, а сероводород - 0 л/л. Согласно соответствующим положениям в правилах предупредительных испытаний электрооборудования, содержание диоксида серы должно быть ниже 3 л/л, а содержание сероводорода - ниже 2 л/л. Результаты тестирования состава газа SF₆ для фазы A показывают, что они превышают установленные значения, поэтому тестировщики должны обратить на это внимание.

• Тестирование контактного сопротивления выключателя. Согласно соответствующим положениям в правилах испытаний, измеренное значение должно быть ниже 120% значения, указанного производителем. Для этого теста используется прибор для измерения контактного сопротивления, данные, полученные в результате трех тестов, следующие: результат первого теста: фаза A - 1368 μΩ; фаза B - 694 μΩ; фаза C - 579 μΩ; результат второго теста: фаза A - 38 μΩ; фаза B - 36 μΩ; фаза C - 35 μΩ; результат третьего теста: фаза A - 38 μΩ; фаза B - 39 μΩ; фаза C - 38 μΩ.

Анализ данных, полученных в ходе тестирования, позволяет выявить некоторые особенности: во-первых, значение для фазы A значительно выше, чем для фаз B и C, и даже превышает 1000 μΩ, что серьезно превышает нормальное значение сопротивления. Во-вторых, результаты трех тестов для фазы A сильно различаются и очень нестабильны, практически нет повторяемости в трех тестах. В-третьих, сравнивая результаты между фазами A, B и C, значения имеют значительную разницу. В-четвертых, результат для фазы A значительно увеличился по сравнению с предыдущими тестами. На основе метода тестирования и анализа полученных данных можно сделать вывод, что изоляция фазы A выключателя хорошая, а характеристики работы выключателя соответствуют соответствующим требованиям. Однако состав газа SF₆ для фазы A серьезно превышает установленные стандарты, а контактное сопротивление превышает установленные стандарты. Поэтому после разборки и анализа, особенности выключателя следующие: во-первых, на контактах фазы A есть черный порошок. Хотя количество небольшое, заусенцы и ворсинки на поверхности очень заметны. Во-вторых, на подвижных контактах обнаружены следы дугового горения.

2 Неисправности выключателя SF₆ и причины неисправностей

Приведенный выше случай является неисправностью выключателя SF₆, проявляющейся как проблема повторного включения. При продолжении использования неисправного выключателя существование такой неисправности может привести к отказам в работе, ошибочным действиям и неисправностям изоляции, что очень опасно.

2.1 Отказы в работе и ошибочные действия выключателя SF₆

Отказ в работе выключателя SF₆, то есть отказ в отключении или включении, означает, что выключатель не выполняет соответствующие действия после отправки сигнала на отключение или включение. Ошибочные действия выключателя означают, что выключатель выполняет действия на отключение или включение без получения команды на управление, и возможно, что действия выключателя не соответствуют команде на управление. У выключателя SF₆ также может возникнуть проблема "несанкционированного отключения", то есть устройство защиты не отправляет сигнал на действие, и выключатель автоматически отключается без ручного управления. Причин отказов в работе или ошибочных действий выключателя много, таких как механические неисправности выключателя, неисправности электрического оборудования и неисправности устройств релейной защиты.

2.2 Неисправности изоляции выключателя SF₆

Если у выключателя есть неисправности изоляции, произойдет утечка газа SF₆, и будут вызваны механические неисправности, которые проявляются в основном как внутренний пробой изоляции к земле, пробой, вызванный перенапряжением из-за молнии, пробой конденсаторных вводов, внешний пробой изоляции к земле, пробой фарфоровых вводов и изоляционных стержней.

2.3 Основные причины отказов в работе и ошибочных действий

Механическая причина отказа в работе выключателя заключается в том, что в процессе производства, установки, наладки или технического обслуживания выключателя были допущены пропуски, что привело к качественным проблемам. Отказы в работе выключателя, вызванные такими механическими неисправностями, составляют более 60% всех отказов в работе выключателя. Неисправности выключателя, вызванные электрическими причинами, в основном проявляются как проблемы в вторичной проводке, заедание якорей отключения и включения, перегорание катушек, перегорание сопротивления цепи отключения, неисправности устройства блокировки релейной защиты, неисправности источника питания управления и неисправности вспомогательных выключателей.

2.4 Причины неисправностей изоляции

Причины внутренних неисправностей изоляции выключателя включают наличие металлических предметов внутри выключателя, что приводит к проводящим и разрядным неисправностям; наличие плавающего потенциала внутри выключателя, что вызывает разрядные неисправности; разрядные неисправности по поверхности изоляционных частей выключателя и несовершенство конструкции изоляционных частей. Причины внешних неисправностей изоляции выключателя заключаются в том, что расстояние ползучести внешней изоляции фарфоровых вводов не соответствует установленному стандарту, и визуально, размеры не соответствуют требованиям, что может привести к внешнему пробою изоляции фарфоровых вводов. Если при производстве фарфоровых вводов есть качественные проблемы, а условия работы грязные, также произойдет пробой изоляции.

3 Методы устранения неисправностей выключателя SF₆
3.1 Измерение сопротивления основной цепи

Когда выключатель находится в состоянии включения, измерьте сопротивление основной цепи между входящей и исходящей линиями. Ток может быть любым значением от 100 А до номинального тока. Если корпус проводника заземляющего выключателя можно эффективно изолировать от изоляции, можно измерить параллельное сопротивление корпуса проводника, а также постоянное сопротивление корпуса проводника.

3.2 Проведение испытания на переменное напряжение выключателя

Проведение испытания на переменное напряжение выключателя может выявить дефекты образца. Имитируйте работу образца, чтобы понять его способность выдерживать перенапряжение. При проверке различных примесей свободных проводящих частиц чувствительность переменного напряжения очень высока.

3.3 Проведение регулярных осмотров и экспериментальных испытаний

Чтобы избежать неисправностей при работе выключателя, следует проводить регулярные осмотры и экспериментальные испытания, включая проверку номинального рабочего напряжения выключателя и тестирование его временных характеристик. При проверке механических характеристик выключателя следует осмотреть все механические компоненты, а также внешний вид механизма управления, чтобы убедиться, что катушки включения и отключения находятся в хорошем состоянии.

3.4 Тестирование выключателя методом разборки и химического анализа

Когда выключатель работает в нормальном режиме, SF₆ не вступает в химическую реакцию с металлическими материалами и органическими твердыми материалами. Дуговой разряд может играть роль катализатора, вызывая химические реакции. При обнаружении продуктов разложения газа SF₆, основные химические компоненты, которые необходимо обнаружить, включают диоксид серы, сероводород, метан и окись углерода. Анализируя концентрацию газа, можно определить скрытые неисправности выключателя SF₆.

4 Заключение

В заключение, выключатель SF₆ играет все более важную роль в энергетической системе. Эффективное поддержание нормальной работы выключателя SF₆ крайне важно для безопасной работы системы. Для операционного и технического персонала, понимание характеристик выключателя, распознавание причин неисправностей и поиск рациональных методов устранения неисправностей в соответствии с причинами стали необходимыми профессиональными навыками для обеспечения безопасной работы энергетической системы.