Analiza vzrokov napak in korakov za odpravljanje pri preklopnikih s šestfluoridom plinskega kisika (SF6)

V preklopniku s plinom SF₆ lahko v visokotemperaturnem okolju plin SF₆ razpade na strupene in korozivne pline ter vodo, kar lahko poškoduje izolacijsko plast. Za preprečevanje tega stanja in za učinkovito okrepljevanje zaščite električnih komponent je treba izboljšati ravni izolacije. Poleg tega je treba analizirati napake in sprejeti ustrezne ukrepe za njihovo odpravljanje.

1 Analiza primera

Preklopnik z napetostjo 110 kV v podnapajališču je bil zadet s Blitz, kar je povzročilo težave pri ponovnem zapiranju v intervalu preklopnika. Glede na izgled preklopnika ni bilo opazno nobenih nenavadnih pojavov. Vendar so testi preklopnika pokazali, da je tok faza A veliko višji kot tok faze B in C. Osebje testne skupine v podnapajališču je pregledalo preklopnik. Pregled je potekal preko poskusov, ki so vključevali merjenje upornosti izolacije, operativne karakteristike preklopnika, stikaločno upornost in preskus obvladovanja nadtrilnega napetosti. S tem postopkom je mogoče preveriti notranje luka v preklopniku in tudi komponente plina SF₆ v preklopniku. Preklopnik v tem intervalu je izdelala SIEMENS v Hangzhou, model 3AP1FG. Rezultati testov preklopnika v tem intervalu so naslednji:

• Upornost izolacije preklopnika povezanega z CT: faza A je 22,5 G, faza B je 17,4 G, faza C je 17,8 G.

• Operativne karakteristike preklopnika glede na vsebino poročila o proizvodnji izdelka, čas zapiranja je 65 ms; čas odpiranja je 18 ms. Rezultati, pridobljeni z detekcijo, so naslednji: za fazo A, čas zapiranja je 61,1 ms, čas odpiranja je 16,8 ms; za fazo B, čas zapiranja je 61,1 ms, čas odpiranja je 16,1 ms; za fazo C, čas zapiranja je 58,9 ms, čas odpiranja je 16,4 ms. Sinhronost zapiranja je 1,2 ms; sinhronost odpiranja je 0,3 ms.

• Rezultat preskusa obvladovanja nadtrilnega napetosti preklopnika: 75 kV, 1 minuta, uspešno.

• Test komponent plina SF₆ v preklopniku kaže, da je za fazo A, količina dioksida sirovine 4,13 l/L, in količina sirovodika 3,15 l/L; za fazo B, količina dioksida sirovine je 0 l/L, in količina sirovodika je 0 l/L; za fazo C, količina dioksida sirovine je 0 l/L, in količina sirovodika je 0 l/L. Po relevantnih predpisih v preventivnih preskusnih postopkih za električno opremo mora biti količina dioksida sirovine nižja od 3 l/L, in količina sirovodika nižja od 2 l/L. Rezultati testa komponent plina SF₆ za fazo A kažejo, da je presegla določeno vrednost, zato je potrebno, da testiralec to upošteva.

• Test stikaločne upornosti preklopnika. Po relevantnih predpisih v preskusnih postopkih bi morala meritvena vrednost biti nižja od 120 % vrednosti, določene proizvajalcem. Za ta preskus se uporablja testirnik stikaločne upornosti, in podatki, pridobljeni z tremi preskusi, so naslednji: rezultat prvega preskusa: faza A je 1368 μΩ; faza B je 694 μΩ; faza C je 579 μΩ; rezultat drugega preskusa: faza A je 38 μΩ; faza B je 36 μΩ; faza C je 35 μΩ; rezultat tretjega preskusa: faza A je 38 μΩ; faza B je 39 μΩ; faza C je 38 μΩ.

Analiza podatkov, pridobljenih s preskusa, razkriva nekatere značilnosti: Prvič, meritvena vrednost faze A je veliko višja od faze B in C, in celo presega 1000 μΩ, kar je znatno višje od normalne upornosti. Drugič, iz rezultatov treh preskusov je razvidno, da so rezultati faze A zelo nestabilni in brez ponovljivosti med tremi preskusi. Tretjič, primerjava rezultatov med fazo A, fazo B in fazo C kaže veliko razliko v vrednostih. Četrtič, rezultat faze A je znatno višji v primerjavi s prejšnjimi preskusi. Z uporabo metode preskusa in analize pridobljenih informacij se lahko ugotovi, da je izolacija faze A preklopnika dobra, in operativne lastnosti preklopnika so v skladu s predpisi. Vendar pa komponente plina SF₆ faze A bistveno presegljajo določene standarde, in stikaločna upornost presega določene standarde. Zato po razlaganju in analizi, so značilnosti preklopnika naslednje: Prvič, na kontaktih faze A je prisoten črni prah. Količina ni velika, vendar so vlakna in ostre robove na površini zelo vidne. Drugič, na gibljivih kontaktih so bile najdene sledi luknje.

2 Napake preklopnika s plinom SF₆ in vzroki za te napake

Zgoraj navedeni primer predstavlja napako preklopnika s plinom SF₆, ki se manifestira kot težava pri ponovnem zapiranju. Ko se neustrezno delujoči preklopnik nadaljuje s delovanjem, lahko takšna napaka v preklopniku vodi do odmika pri delovanju, napak pri delovanju in napak pri izolaciji, kar je zelo škodljivo.

2.1 Odmiki pri delovanju in napake pri delovanju preklopnika s plinom SF₆

Odmik pri delovanju preklopnika s plinom SF₆, to je odmik pri odpiranju in zapiranju, pomeni, da preklopnik ne izvede ustreznih dejanj po oddaji signala za odpiranje ali zapiranje. Napaka pri delovanju preklopnika pomeni, da preklopnik izvede dejanje odpiranja ali zapiranja brez prejemanja ukaza za delovanje, in je mogoče, da dejanja preklopnika ne so v skladu z ukazom za delovanje. Preklopnik s plinom SF₆ lahko ima tudi težavo z "samostojnim odpalinjanjem", to je, da zaščitno napravo ne pošlje signal za dejanje, in preklopnik se samostojno odpali brez ročnega delovanja. Obstaja veliko razlogov za odmike pri delovanju ali napake pri delovanju preklopnika, kot so mehanske napake preklopnika, napake električne opreme in napake relejnega zaščitnega sistema.

2.2 Napake izolacije preklopnika s plinom SF₆

Če preklopnik ima napake izolacije, bo prišlo do utrjevanja plina SF₆, kar bo tudi povzročilo mehanske napake, predvsem pa se bodo manifestirale kot notranje izolacijske luka do zemlje, luke zaradi previsoke napetosti zaradi Blitz, luka kapacitivnih trub, zunanje izolacijske luka do zemlje, in luka keramičnih trub in izolacijskih palic.

2.3 Glavni vzroki za odmike pri delovanju in napake pri delovanju

Mehanski vzrok za odmike pri delovanju preklopnika je, da so pri proizvodnji, namestitvi, nastavitvi ali tehničnem vzdrževanju preklopnika prišli do propustov, kar je vodilo do kakovostnih problemov. Odmiki pri delovanju preklopnika, ki jih povzročajo takšne mehanske napake, predstavljajo več kot 60 % vseh odmikov pri delovanju preklopnika. Napake preklopnika, ki jih povzročajo električni razlogi, so predvsem manifestirane kot probleme v sekundarnem vezanju, zaklep kljunčev za odpiranje in zapiranje, izgoranje bobin, izgoranje stikaločne upornosti, napake relayske zaščitne naprave, napake delovne napetosti in napake pomočnih preklopnikov.

2.4 Vzroki za napake izolacije

Vzroki za notranje izolacijske napake preklopnika vključujejo prisotnost kovinskih predmetov znotraj preklopnika, kar vodi do provodnih in razpolnjalnih napak; prisotnost plavalne potencialne razlike znotraj preklopnika, ki vodi do razpolnjalnih napak; napake lukanja po površini izolacijskih delov preklopnika, in nedokončan dizajn izolacijskih delov. Vzroki za zunanje izolacijske napake preklopnika so, da ne zgoljja dolžina polzanja zunanje izolacije keramične trubi ne ustreza določenemu standardu, ampak tudi glede na izgled, specifikacije ne ustreza zahtevam, kar lahko povzroči zunanje izolacijsko luko keramične trubi. Če so pri izdelavi keramične trube kakovostni problemi in delovno okolje je začudeno, bo prišlo do izolacijske luke.

3 Metode za reševanje napak preklopnika s plinom SF₆
3.1 Merjenje upornosti glavnega kruga

Ko je preklop preklopnika v položaju zaprt, se meri upornost glavnega kruga med vhodom in izhodom. Tok lahko znaša katero koli vrednost med 100 A in nominalnim tokom. Če se omara spojnega valja zemeljskega preklopnika lahko učinkovito izolira od izolacije, se lahko meri vzporedna upornost omare spojnega valja, in tudi DC upornost omare spojnega valja.

3.2 Izvedba preskusa obvladovanja nadtrilnega napetosti preklopnika

Izvedba preskusa obvladovanja nadtrilnega napetosti preklopnika lahko razkrije napake preskuševanega predmeta. Simulirajte delovanje preskuševanega predmeta, da razumete njegovo sposobnost obvladovanja previsoke napetosti. Ob iskanju različnih nečistot prostih vodilnih delcev je občutljivost AC napetosti zelo visoka.

3.3 Izvedba rednih pregledov in preskusnih poskusov

Za izogibanje napakam med delovanjem preklopnika je treba izvajati redne pregled in preskusne poskuse, vključno s pregledom nominalne delovne napetosti preklopnika in preskusi njegovih časovnih lastnosti. Med pregledom mehanskih lastnosti preklopnika je treba pregledati vse mehanske komponente, in tudi izgled delovnega mehanizma, da se zagotovi, da sta bobina za odpiranje in zapiranje v dobrem stanju.

3.4 Preskus preklopnika s razlaganjem in kemikalijo

Ko preklopnik deluje normalno, plin SF₆ ne reagira kemikalno s kovinskimi materiali in organskimi trdnimi materiali. Luknja lahko igra katalitično vlogo, kar vodi do kemikalnih reakcij. Pri iskanju razgraditvenih produktov plina SF₆ so glavne kemikalne komponente, ki jih je treba preveriti, dioksid sirovine, sirovodik, metan in jedrohlorid. S analizo koncentracije plina se lahko oceni potencialne skrite napake preklopnika s plinom SF₆.

4 Zaključek

Zaključno, preklopnik s plinom SF₆ igra vse pomembnejšo vlogo v električnem sistemu. Učinkovita vzdrževanje normalnega delovanja preklopnika s plinom SF₆ je ključno za varno delovanje sistema. Za osebje, ki se ukvarja z delovanjem in vzdrževanjem, je razumevanje zmogljivosti preklopnika, prepoznavanje vzrokov za napake in iskanje ustreznih metod za njihovo reševanje postalo nujne strokovne veščine za zagotavljanje varnega delovanja električnega sistema.