Analise van die Kragbrak van Ondersteuningsklemme in Buitentenhoogspanningskoppelers by 'n Onderstasie

Die operasionele status en betroubaarheid van toerusting binne onderstasies beïnvloed direk die veiligheid en stabiliteit van die kragnet. Die meeste toerusting in onderstasies bestaan uit metaalkomponente gemaak van verskeie materiale soos suiwer koper, karbonstaal, en roestvry staal. Tydens langtermynbedryf lei die degradasie van hierdie metalliese materiale dikwels tot toerustingfaalures, wat 'n bedreiging vorm vir die veilige en stabiele operasie van onderstasies.

Buite-huiskragontrekkers is 'n goeie voorbeeld hiervan. Hul regte funksionering is krities nie net vir die betroubaarheid, veiligheid, en stabiliteit van die stroomvoorsiening in onderstasies, maar ook omdat hul faalure potensieel 'n instorting van die hele kragnet kan veroorsaak. Dit is dus van groot belang om aktief die worteloorsoke van algemene toerustingfaalures in onderstasies te ontleed en gerigte beskermende maatreëls voor te stel.

1. Inleiding tot Buite-huiskragontrekkers

Die buite-huiskragontrekkers by 'n sekere 330 kV-onderstasie is vroeë-model GW4-reeksprodukte vervaardig deur 'n voormalige hoëspanningsuitskakeltoerustingfabriek. Hulle het 'n dubbelkolom horisontale struktuur met links-reghs simmetrie en bestaan uit 'n basis, steunbragtes, isolators, en 'n hoofgeleiende samestellings. Die hoofgeleiende samestellings sluit in flexibele verbinders, terminalklampe, geleidingsstae, kontakvlakke, kontakvingers, veere, en reënafdekkers.

In September 2017, tydens routinematige instandhouding, het operateurs ontdek dat sommige van hierdie buite-onttrekkers verskillende grade van spalk in hul steunbragtes vertoon, vergezeld van ernstige korrusie. Dit het 'n ernstige veiligheidsrisiko teweegbring tydens handmatige operasie. Gevolglik is 'n makroskopiese ondersoek van die spalkmorphologie uitgevoer. Daarbenewens is 'n mikroskopiese metallurgiese analise op kontamineerde materialen van beide die klamp- en terminal-kant van die steunbragtes gedoen. Verder is 'n spektrometer gebruik om 'n omvattende chemiese samestelling-analise van die steunbragtes, geleidingsstae, en geassosieerde kontamineerders te doen.

2. Inspeksieresultate van Steunbragtspalk

2.1 Makroskopiese Morfologie

Die oppervlakverf van die onttrekkers se steunbragte het afgebladder, wat ernstige korrusie getoon het. Duidelike korrusieprodukte is tussen die brug en die geleidingsstaaf waargeneem. Die spalks het kenmerke van brosheidsbreek vertoon, met skerpsnoerkronkel ("haringbeen") patrone sichtbaar op die breekvlakke. Die oorsprong en verspreidingszones van die spalks het swart of donker grijs verskyn.

Afmetings van die verbuiging het 'n vervorming van 3,0 mm aan die terminalplaat-kant en 2,0 mm aan die klamp-kant getoon, wat 'n beduidende strukturele vervorming van die brug bevestig het.

2.2 Mikroskopiese Morfologie

Mikroskopiese metallurgiese analise het 'n kontamineerlaagdikte van 1,1–3,3 mm aan die klamp-kant en 3,2–3,5 mm aan die terminalplaat-kant van die steunbrug onthul.

2.3 Spektraalanalise

Spektrum-analise van die steunbrug, geleidingsstaaf, en kontamineerders het die volgende sleutelbevindings opgelewer (sien Tabel 1):

• Die steunbrug het 94,3% aluminium bevat, wat aandui dat dit van gegose aluminiumlegering gemaak is.

• Die geleidingsstaaf het 92,7% koper bevat, saam met sporelemente, wat dit bevestig as 'n koperlegeringbuis.

• Die kontamineerders het ook 94,3% aluminium bevat.

Onder vochtige atmosferiese toestande vorm die aluminium (van die brug) en koper (van die geleidingsstaaf) 'n galvaniese span, wat 'n elektrokemiese (galvaniese) korrusiereaksie veroorsaak. Hierdie proses genereer aluminium-ionryke korrusieprodukte—geïdentifiseer as die primêre kontamineerder wat materiaaldegredasie en uiteindelike spalk veroorsaak.

3. Oorsaak Analise en Beskermende Maatreëls

3.1 Analise van Oorsake vir Die Spleting van die Ondersteuningsbrug

Algemeen kan metaalmateriaalfalings toegeskryf word aan twee kategorieë van faktore:

• Interne faktore: verband hou met materiaalkwaliteit en vervaardigingsprosesse;

• Eksterne faktore: verband hou met bedieningsomstandighede soos meganiese belasting, tyd, temperatuur, en omgewingsmedia.

3.1.1 Interne Faktor Analise

In kragnetprojekte ondergaan metaalkomponente tipies streng kwaliteitsinspeksies—insluitend materiaalsamenstelling en verwagte leeftyd—voor inrigting. Veldervaring wys dat buitehuise hoëspanningsverwyders in harde omgewings funksioneer, en hul betroubaarheid word hoofsaaklik beheer deur eksterne bedieningsomstandighede eerder as inherente materiaaldefekte. Daarom is die spleting wat by hierdie verwyder se ondersteuningsbrug waargeneem is, nie as gevolg van swak materiaalkwaliteit nie, maar word dit primêr gedryf deur blootstelling aan die omgewing.

3.1.2 Eksterne Faktor Analise

Die 330 kV onderstasie is geleë in 'n noordweselike streek met 'n tipiese gematigde semi-droogtetterklimaat—gekenmerk deur droë lug, oorvloedige sonskyn, en groot daaglikse en jaarlikse temperatuursvariasies. Winters is lank en koud met min neerslag, terwyl somers kort maar warm is.

Die verwyder se alumiiniumlegering ondersteuningsbrug is voortdurend blootgestel aan hierdie streng atmosferiese omgewing, onderworpe aan sterke wind, termiese siklies, ysakkumulasie, en gelegentlike reën—omstandighede wat baie gunstig is vir spanningskorrosie-spleting (SCC).

SCC verwys na die broshe breek van 'n gespanne metaalkomponent in 'n korrosiewe omgewing. Sy voorkoms vereis twee essensiële voorwaardes: spangspanning en 'n spesifieke korrosiemedium.

In hierdie geval:

• Spangspannings bestaan afwaarts aan albei kante van die brug se onderste middellijn en opwaarts in die middel, wat ongelyke spanningsverspreiding veroorsaak.

• Hierdie ongelyke belasting veroorsaak plastiese spasie en dislokasie-gly in die metaal, wat die begin, verspreiding, en uiteindelike breek van SCC bespoedig.

Die brug is gemaak van gegose alumiiniumlegering. In die teenwoordigheid van vochtigheid en luggebore stofdeeltjies wat oplosbare kontaminate vorm, vind galvaniese en nis-korrosie maklik plaas—spesifiek aan die klamp-kantige gap, waar water of ys kan akkumuleer.

Die sinergistiese effek van spangspanning en korrosie-aanval het uiteindelik tot spleting gelei.

Makroskopies wys SCC-breekvlakke tipies swart of graatbruin breek-oorbruggings en -verspreidingsgebiede as gevolg van korrosie, met plotselinge broshe breekareas wat straalpatrone of wigvormige ("houtvis") merkeringe vertoon—precies ooreenstemmend met die waargenome breekmorfologie van die verwyderbrug. Dit bevestig sterk dat die foute-meganisme spanningskorrosie-spleting was.

3.2 Beskermende Tegnologie teen Brug Spleting

As die meeste getalde toerustingstipe in onderstasies, staan buitehuise verwyders in groot risiko wanneer hulle langtermyn in blootgestelde omgewings funksioneer—veral met die toenemende inrigging van onbemande onderstasies, wat hoër betroubaarheid eis. Die volgende vier beskermende strategieë word voorgestel:

3.2.1 Installeer Beskermende Behuisinge

Aangesien buitehuise verwyders direk blootgestel is aan atmosferiese omstandighede—andersins kwetsbaar in ekstreme klimaate (bv. bergkou, hoë hitte, kus-saliniteit, of yszones)—kan die installasie van isolasieskilte of beskermende behuisinge 'n beheerde mikro-omgewing skep, wat korrosie aansienlik verminder.

3.2.2 Versterk Gewone Inspeksies

Gegewe dat ongelyke spanningsverspreiding saam met harde omgewingsomstandighede SCC getrig het, moet operateurs visuele en meganiese inspeksies van kritiese komponente—spesifiek basisondersteuning en klampstrukture—intensifiseer om vroeë tekens van vervorming, korrosie, of spleting te ontdek en sekondêre skade of veiligheidsinsidente te voorkom.

3.2.3 Versterk Korrosie Monitering

Toestandmonitering van onderstasietoerusting is nie net 'n doeltreffende manier om onderhoudseffektiwiteit te verbeter nie, maar ook 'n hoeksteen van volledige lewensiklus batesbestuur. Geavanceerde korrosie-opsporing en real-time moniteringstegnologieë moet aktief ingespan word vir periodieke, gerigte assessering van buitehuise verwyders en hul bykomende dele.

3.2.4 Pas Hoogpresterende Anti-Korrosie Bedekking toe

Die toepassing van hoëkwaliteit anti-korrosie bedekking is een van die mees effektiewe maniere om korrosie op onderstasietoerusting te inhibeer. Op verwyder ondersteuningsbrugge, bied bedekking met uitsonderlike weerstand teen die indringing van suurstof, vochtigheid, en ioniese kontaminante effektiewe isolasie van die metaaloppervlak van korrosieagtige agente. So 'n bedekking bied 'n robuuste fisiese barrièrebeskerming, wat 'n betroubare eerste lyn van verdediging teen omgewingsdegenerasie vestig.

4. Gevolgtrekking

Gebaseer op omvattende toetsing en analise van die ondersteuningsbrug, geleidende staaf, en kontaminante van die 330 kV onderstasie se buitehuise hoëspanningsverwyder, word die volgende gevolgtrekkings getrek:

(1) Die primêre oorsaak van die ondersteuningsbrug se spleting is spanningskorrosie-spleting (SCC). Ongelyke spangspanning by die brugbasis, gekombineer met nis-korrosie in die klamp-kantige gap onder wisselende klimatiese omstandighede, het materiaaldegenerasie bespoedig en uiteindelik tot breek gelei.

(2) Aanbevole beskermingsmaatreëls sluit die installasie van isolasiekasins in, die toepassing van hoogvervaardigde korrosiebestendige bedekkings, die versterking van routinematige inspeksies en die implementering van sistematiese korrosiemonitoring. Vir spesifieke stande moet 'n omvattende, stedelike korrosieverminderingstrategie ontwikkel word om die veilige, stabiele en betroubare operasie van onderstasiewerktuurstukke te verseker.