Аналіз причин виникнення несправностей та кроки їх усунення для вимикачів SF6

У випадку вимикача на SF₆, газ SF₆ може розкладатися на токсичні та корозійні гази та воду у високотемпературному середовищі, що може пошкодити ізоляційний шар. Щоб запобігти цій ситуації, а також ефективно підсилювати захист електричних компонентів, необхідно покращити рівень ізоляції. Крім того, виниклі аварії слід аналізувати, а для ліквідації відповідні міри.

1 Аналіз випадку

Вимикач напруги 110 кВ на підстанції був ударений блискавкою, що спричинило проблему з повторним замиканням в проміжку вимикача. Зовнішній вигляд вимикача не показує жодних аномальних явищ. Однак, після тестування вимикача, виявлено, що струм фази A значно вищий, ніж струм фаз B та C. Персонал лабораторії підстанції провів перевірку вимикача. Перевірка проводилась через експерименти, основні зміст яких включає опір ізоляції, характеристики роботи вимикача, опір контуру та тест на витривалість при чергуванні струму. За допомогою цього методу контролю можна перевірити дуговий дефект всередині вимикача, а також протестувати склад газу SF₆ в вимикачу. Вимикач у цьому проміжку вироблений SIEMENS у Ханчжоу, модель 3AP1FG. Результати, отримані під час перевірки вимикача у проміжку, такі:

• Опір ізоляції вимикача, підключенного до ТТ: фаза A - 22,5 Г, фаза B - 17,4 Г, фаза C - 17,8 Г.

• Характеристики роботи вимикача, згідно з вмістом виробничого звіту, час замикання становить 65 мс; час відключення - 18 мс. Результати, отримані під час контролю, такі: для фази A, час замикання становить 61,1 мс, час відключення - 16,8 мс; для фази B, час замикання становить 61,1 мс, час відключення - 16,1 мс; для фази C, час замикання становить 58,9 мс, час відключення - 16,4 мс. Синхронізація замикання становить 1,2 мс; синхронізація відключення становить 0,3 мс.

• Результат тесту на витривалість при чергуванні струму вимикача: 75 кВ, 1 хвилина, пройдено.

• Тест складу газів у SF₆ вимикача показує, що для фази A, двоокис серникий становить 4,13 л/л, а сульфід водню - 3,15 л/л; для фази B, двоокис серникий становить 0 л/л, а сульфід водню - 0 л/л; для фази C, двоокис серникий становить 0 л/л, а сульфід водню - 0 л/л. Згідно з відповідними правилами у процедурі профілактичного тестування електрообладнання, вміст двоокису сернику має бути нижчим за 3 л/л, а вміст сульфіду водню - нижчим за 2 л/л. Результати тесту складу газів SF₆ для вимикача фази A показують, що вони перевищили встановлені значення, тому тестери повинні звернути увагу на це.

• Тест опору контуру вимикача. Згідно з відповідними правилами в процедурі тестування, виміряне значення має бути нижче за 120% від значення, вказаного виробником. Для цього тесту використовується тестер опору контуру, а отримані дані через три тесту такі: результат першого тесту: фаза A - 1368 мкОм; фаза B - 694 мкОм; фаза C - 579 мкОм; результат другого тесту: фаза A - 38 мкОм; фаза B - 36 мкОм; фаза C - 35 мкОм; результат третього тесту: фаза A - 38 мкОм; фаза B - 39 мкОм; фаза C - 38 мкОм.

Аналізуючи отримані дані від тесту, можна виділити деякі характеристики: По-перше, тестове значення фази A значно вище, ніж фаз B та C, і навіть перевищує 1000 мкОм, що сильно перевищує нормальне значення опору. По-друге, з результатів трьох тестів, результати тесту фази A сильно відрізняються і дуже нестабільні, і практично немає повторюваності у трьох тестах. По-третє, порівнюючи результати тесту між фазами A, B та C, значення мають велику різницю. По-четверте, результат тесту фази A значно зрос, порівняно з попередніми тестами. За допомогою методу тестування та аналізу отриманих даних, можна визначити, що ефект ізоляції фази A вимикача добрий, а характеристики роботи вимикача відповідають відповідним правилам. Однак, склад газу SF₆ вимикача фази A серйозно перевищує встановлені стандарти, а опір контуру перевищує встановлені стандарти. Тому, після розбору та аналізу, характеристики вимикача такі: По-перше, на контактах фази A є чорний порошок. Хоча його кількість невелика, але відчутні залишки на поверхні. По-друге, знайдено сліди дугового опалення на рухомих контактах.

2 Порушення вимикача на SF₆ та причини порушень

Наведений вище випадок є порушенням вимикача на SF₆, що проявляється як проблема з повторним замиканням. Коли аварійний вимикач продовжує використовуватися, існування такого порушення вимикача може призвести до відмови від роботи, помилкових дій та порушень ізоляції, що є дуже шкідливими.

2.1 Відмова від роботи та помилкові дії вимикача на SF₆

Відмова від роботи вимикача на SF₆, тобто відмова від відключення та замикання, означає, що вимикач не виконує відповідні дії після надіслання сигналу на відключення або замикання. Помилкова дія вимикача означає, що вимикач виконує дії на відключення або замикання без отримання команди на управління, і можливо, що дії вимикача не відповідають команді на управління. У вимикача на SF₆ може також бути проблема "незаконного відключення", тобто пристрій захисту не надсилає сигнал на дію, а вимикач автоматично відключається без ручного управління. Причини відмови від роботи або помилкових дій вимикача можуть бути різними, такими як механічні порушення вимикача, порушення електричного обладнання та порушення пристроїв релейного захисту.

2.2 Порушення ізоляції вимикача на SF₆

Якщо вимикач має порушення ізоляції, відбудеться витікання газу SF₆, що також призведе до механічних порушень, головним чином, проявляються як внутрішнє пробійне зруйнування на землю, пробійне зруйнування, спричинене наднапругою від блискавки, пробійне зруйнування конденсаторних вставок, зовнішнє пробійне зруйнування на землю, а також пробійне зруйнування фарфорових вставок та ізоляційних прутів.

2.3 Основні причини відмови від роботи та помилкових дій

Механічна причина відмови від роботи вимикача полягає в недоліках при виробництві, встановленні, налагодженні або технічному обслуговуванні вимикача, що призводить до проблем якості. Відмова від роботи вимикача, спричинена такими механічними порушеннями, становить більше 60% всіх відмов від роботи вимикача. Порушення вимикача, спричинені електричними причинами, в основному проявляються як проблеми в вторинному проводі, заклинивши відкриваючих та замикання металевих сердечників, спаленням катушок, спаленням опору контуру відключення, порушеннями пристроїв блокування релейного захисту, порушеннями джерела живлення та порушеннями допоміжних вимикачів.

2.4 Причини порушень ізоляції

Причини внутрішніх порушень ізоляції вимикача включають наявність металевих предметів всередині вимикача, що призводить до провідних та розрядних порушень; наявність плаваючого потенціалу всередині вимикача, що призводить до розрядних порушень; розрядні порушення вздовж поверхні ізоляційних частин вимикача, а також неперфектна конструкція ізоляційних частин. Причини зовнішніх порушень ізоляції вимикача полягають у тому, що відстань ползучості зовнішньої ізоляції фарфорової вставки не відповідає встановленим стандартам, і з точки зору зовнішнього вигляду, специфікації не відповідають вимогам, що може призвести до зовнішнього пробійного зруйнування фарфорової вставки. Якщо є проблеми якості при виготовленні фарфорової вставки та робоче середовище забруднене, також може відбутися пробійне зруйнування ізоляції.

3 Методи лікування порушень вимикача на SF₆
3.1 Вимірювання опору основного контуру

Коли вимикач знаходиться у стані замикання, вимірюйте опір основного контуру між входом та виходом. Сила струму може бути будь-яким значенням від 100 А до номінального струму. Якщо корпус заземлювального вимикача може бути ефективно ізольований від ізоляції, можна виміряти паралельний опір корпусу провідника, а також ДС опір корпусу провідника.

3.2 Проведення тесту на витривалість при чергуванні струму вимикача

Проведення тесту на витривалість при чергуванні струму вимикача може виявити дефекти тестового зразка. Симулюючи роботу тестового зразка, можна зрозуміти його здатність витривати наднапругу. При перевірці різних забруднень вільних провідних частин, чутливість чергування струму дуже висока.

3.3 Проведення рутинних перевірок та експериментальних тестів

Щоб уникнути порушень під час роботи вимикача, слід проводити рутинні перевірки та експериментальні тестування, включаючи перевірку номінального напруги живлення вимикача та тестування його часових характеристик. При перевірці механічних характеристик вимикача, всі механічні компоненти повинні бути перевірені, а також повинен бути перевірений зовнішній вигляд механізму управління, щоб забезпечити, що катушки відключення та замикання знаходяться в добром стані.

3.4 Тестування вимикача за допомогою розбирання та хімічного методу

При нормальній роботі вимикача, SF₆ не реагує хімічно з металевими матеріалами та органічними твердими матеріалами. Дуговий розряд може виконувати каталітичну роль, що призводить до хімічних реакцій. При виявленні продуктів розкладу газу SF₆, основні хімічні компоненти, які слід виявити, включають двоокис сернику, сульфід водню, метан та оксид вуглецю. Аналізуючи концентрацію газу, можна судити про потенційні приховані порушення вимикача на SF₆.

4 Висновок

На завершення, вимикач на SF₆ відіграє все більш важливу роль у системі електропостачання. Ефективне підтримання нормальної роботи вимикача на SF₆ є ключовим для безпечного функціонування системи. Для персоналу, що займається експлуатацією та обслуговуванням, розуміння характеристик вимикача, визначення причин порушень та знаходження раціональних методів лікування відповідно до цих причин стало необхідними професійними навичками для забезпечення безпечного функціонування системи електропостачання.