Felanalys och motåtgärder av ställverk

Vad är Switchgear?

Ställverk är en sammansättning som består av en eller flera lågspänningsomkopplingsenheter och tillhörande styr-, mätnings-, signalerings-, skydds-, reglerings- och annan utrustning. Alla interna elektriska och mekaniska anslutningar görs av tillverkaren och är helt sammansatta med strukturella komponenter till en integrerad enhet.

Huvudfunktioner för ställverk

Under processerna för kraftgenerering, överföring, distribution och energiomvandling i kraftsystemet används ställverk för omkoppling, styrning och skydd av elektrisk utrustning.

Interna komponenter i ställverk

Ställverk består huvudsakligen av brytare, frånskiljare, lastbrytare, manövermekanismer, instrumenttransformatorer och olika skyddsanordningar.

12~40,5kV ställverk är den mest använda primära transformatorstationsutrustningen i elnätssystem. Under de senaste åren har frekventa olyckor med ställverk orsakat ekonomiska förluster, olyckor och andra negativa sociala konsekvenser.

Dess olycksrisker och inneboende defekter är huvudsakligen koncentrerade till aspekter som ledningskonfiguration, intern ljusbågsfrigöringsförmåga, intern isolering, överhettning och -felförregling. Genom att formulera riktade motåtgärder har antalet olyckor i ställverk och ringhuvudenheter minskat kraftigt och tillförlitligheten i driften av elnätet har stadigt förbättrats.

 

1. Dolda faror i kabelkonfiguration

1.1 Typer av dolda faror

1.1.1 Direkt anslutning av överspänningsskydd till samlingsskenor i TV-skåp

Enligt kraven i typiska konstruktionsspecifikationer måste överspänningsavledare i TV-skåp anslutas till samlingsskenor via isolerande handtruckar. Men på grund av de olika facklayouterna och ledningskonfigurationerna i TV-skåp, är överspänningsavledare i vissa TV-skåp inte anslutna till samlingsskenor genom isolerande handtruckar. När du utför underhåll på TV:n dras den isolerande handtrucken tillbaka, men överspänningsavledaren förblir strömsatt, vilket utgör en risk för elektriska stötar för personal som går in i facket för arbete. Huvudledningskonfigurationerna för överspänningsavledare i TV-skåp visas i följande figurer:

 

⑴.Kabelmetod 1: Överspänningsavledaren och TV:n i TV-skåpet är installerade i det bakre facket, säkringen är installerad på vagnen, överspänningsavledaren är direkt ansluten till samlingsskenan och TV:n är ansluten till samlingsskenan genom isoleringsvagnen.
⑵.Kopplingsmetod 2: Överspänningsavledaren i TV-skåpet installeras i samlingsskenefacket, direkt ansluten till samlingsskenan, och TV och säkring monteras på vagnen.
⑶.Kopplingsmetod 3: Överspänningsavledaren i TV-skåpet installeras separat i det bakre facket eller det främre nedre facket, direkt ansluten till samlingsskenan, och TV:n och säkringen installeras på vagnen.
⑷. Ledningsmetod 4: TV:n och säkringen installeras i facket i XGN-seriens fasta skåp, och överspänningsavledaren installeras separat i ett annat fack, direkt anslutet till samlingsskenan.
⑸. Ledningsmetod 5: Överspänningsavledaren, TV:n och säkringen är alla installerade i det bakre utrymmet, överspänningsavledaren är direkt ansluten till samlingsskenan och TV:n är ansluten till samlingsskenan genom isoleringsvagnen.
⑹. Ledningsmetod 6: Överspänningsavledaren, säkringen och TV:n är installerade på samma vagn och överspänningsavledaren ansluts efter säkringen. Denna ledningsmetod är felaktig. När säkringen går under drift kommer utrustningen att förlora skyddet från överspänningsavledaren.

 

1.1.2 Ställverkets nedre och bakre utrymme är inte helt isolerade

Vissa ställverk i KYN-serien, inklusive ställverk för huvudtransformatorer för inkommande linje, ställverk för samlingsskenor, matarställverk, etc., har inte uppnått fullständig isolering mellan det nedre utrymmet och det bakre utrymmet. Personal som går in i det nedre facket kan av misstag vidröra spänningsförande delar såsom samlingsskenor eller kabelhuvuden, vilket resulterar i elektriska stötar. Den dolda faran för den ofullständiga isoleringen mellan det nedre facket och det bakre facket på ställverket visas i figuren.

1.2 Motåtgärder

Utför primär ledningsrekonstruktion på ställverk med potentiella faror i ledningskonfiguration. Det schematiska diagrammet för kopplingsrekonstruktionen av ställverksledningar visas i figuren:

1.2.1 Teknisk eftermonteringsplan för överspänningsskyddsledningsmetoder i TV-skåp

⑴.För kopplingsmetod 1: Ta bort överspänningsavledaren inuti facket, håll TV-kabelmetoden oförändrad, täta det ursprungliga vägggenomföringshålet i samlingsskenefacket, placera överspänningsavledaren på vagnen och montera om den i en säkrings-överspänningsavledare och anslut överspänningsavledaren och TV-kretsen parallellt med säkringen.
⑵.För kopplingsmetod 2: Ta bort överspänningsavledaren i samlingsskenefacket, flytta överspänningsavledaren till vagnen och montera den i en vagn som delas av säkringen och överspänningsavledaren, lägg till en nedre kontaktboxens monteringsplatta, kontaktboxens baffel och strömförande dörrmekanism, installera TV:n i det bakre facket och anslut den till den nedre ledningskabeln på den isolerande ledningen. Denna plan kan implementeras på den ursprungliga vagnen, eller överväg att ersätta den med en ny vagn.
⑶.För kopplingsmetod 3: Ta bort överspänningsavledaren i det ursprungliga facket, flytta överspänningsavledaren till vagnen och montera den i en vagn som delas av säkringen och överspänningsavledaren, täta det ursprungliga vägggenomträngningshålet i samlingsskenefacket, lägg till en nedre kontaktbox monteringsplatta, kontaktbox baffel och strömförande dörr mekanism till den nedre vagnen och anslut den igen till vagnen kontakt genom en ledningstråd. Denna plan kan implementeras på den ursprungliga vagnen, eller överväg att ersätta den med en ny vagn.
⑷.För kopplingsmetod 4: Ta bort överspänningsavledaren inuti andra fack, flytta överspänningsavledaren till facket för säkringen och TV:n, anslut den efter att brytaren gått sönder och anslut den parallellt med säkringen och TV-kretsen.
⑸.För anslutningsmetod 5: Behåll installationspositionerna för överspänningsavledaren och TV:n oförändrade, anslut den ursprungliga överspänningsavledarens ledning direkt till den nedre kontakten på isoleringsvagnen och täta det ursprungliga vägggenomföringshålet i samlingsskenefacket.
⑹.För kopplingsmetod 6: Detta ledningsarrangemang är felaktigt. När säkringen går under drift kommer utrustningen att förlora skyddet från överspänningsavledaren. Ta bort överspänningsavledaren och säkringen från originalvagnen, ändra ledningspositionen för att ansluta överspänningsavledaren uppströms om säkringen och anslut den parallellt med säkringen och TV-kretsen.

1.2.2 Förebyggande åtgärder för ofullständig isolering mellan ställverks nedre och bakre skåp

Eftersom produktstrukturen för sådana ställverk är slutförd, kommer installation av skiljeplattor under rekonstruktion att ändra deras interna struktur och rumsliga fördelning, vilket gör det omöjligt att garantera den interna skyddsprestandan. Innan man går in i skåpet för drift måste det därför bekräftas att 10kV-sidan av huvudtransformatorn och huvudtransformatorns brytare har kopplats om till underhållsstatus innan arbetet kan utföras.

2. Interna isoleringsproblem

2.1 Typer av dolda faror

Under de senaste åren, eftersom storleken på ställverk kontinuerligt har minskat, har fler defekter och fel relaterade till intern isoleringsprestanda inträffat. De viktigaste manifestationerna är:

● Otillräckligt krypavstånd och luftfrigång. Särskilt i utdragna-ställverk har många tillverkare kraftigt reducerat fas-till-fas och fas-till-avstånden för strömbrytare och isoleringspluggar installerade i skåpen för att förkorta skåpets storlek, utan att vidta effektiva åtgärder för att säkerställa isoleringsstyrkan.

● Dålig monteringsteknik. Även om enskilda komponenter inuti ställverket kan klara spänningstestet kan det sammansatta ställverket inte klara som helhet på grund av dålig monteringskvalitet.

● Otillräcklig kontaktkapacitet eller dålig kontakt. Detta orsakar lokal temperaturhöjning och försämrad isoleringsprestanda, vilket leder till fas-till-jord eller fas-till-fasöverslag.

● Kondens. Den inbyggda-värmaren är benägen att skadas och misslyckas, vilket resulterar i kondens inuti ställverket och minskad isoleringsprestanda.

● Dålig isoleringsförmåga hos hjälpkomponenter. Vissa tillverkare använder tillbehör med låga isoleringsnivåer för att minska kostnaderna, vilket sänker ställverkets totala isoleringsprestanda.

2.2 Motåtgärder

Sträva inte blint efter miniatyrisering av ställverk. Välj lämpliga ställverk baserat på tekniska förhållanden, transformatorstationslayout, drift, underhåll och utrustningsöversyn.

● För utrustning som använder luft eller luft/isoleringsmaterial som isoleringsmedium, beakta tjockleken på isoleringsmaterial, designfältstyrka och åldring. Kräv att tillverkare utför kondenstest i enlighet med standarder.

● För vägg-genomföringar, mekaniska ventiler, skenböjar och andra delar i ställverk och ringhuvudenheter där det klara luftisoleringsavståndet är mindre än125 mm (12 kV)och300 mm (40,5 kV), applicera isoleringsmantlar på ledare.

● För områden med koncentrerad elektrisk fältstyrka som inkommande/utgående bussningar, mekaniska ventiler och skenböjar, vidta åtgärder som fasning och polering för att förhindra distorsion av elektriskt fält.

SprayRTV isolerande beläggningpå isolerande stöd såsom samlingsskenors isolatorer som inte kan uppfylla kraven mot-föroreningar, för att förbättra driftsförhållandena för gammal utrustning.

3. Ofullständig låsning mot-felfunktion

3.1 Typer av dolda faror

De flesta ställverk är utrustade med låsanordningar mot-felfunktion, men deras heltäckande och verkställbarhet uppfyller inte kraven.

Den bakre övre skåpdörren på vissa bepansrade ställverk är öppningsbar utan -felfunktionslåsning eller dubbla isoleringsbafflar. Spännande delar kan vidröras direkt efter öppning, och vanliga insexskruvar används, vilket leder till risk för elektriska stötar på grund av obehörigt intrång.

Vissa ställverk (huvudtransformator, busbindare, TV, stationstransformator etc.) utan jordningsbrytare har bakre nedre skåpsdörrar som inte är mekaniskt låsta med jordningsbrytare. Dörren kan öppnas direkt genom att ta bort skruvarna, och stängning av kraftöverföring är möjlig med dörren öppen, vilket medför risk för elektriska stötar.

De övre och nedre delarna av den bakre skåpdörren på vissa ställverk (t.ex. KYN28) kan inte låsas oberoende av varandra. När den utgående jordningsbrytaren är stängd kan både nedre och övre bakre skåpdörrarna öppnas, vilket orsakar risk för elektriska stötar.

Efter att den utdragbara-lastbilen har dragits tillbaka kan den isolerande isoleringsbaffeln enkelt skjutas upp utan att låsa-fel, vilket exponerar spänningsförande delar och leder till risk för elektriska stötar.

3.2 Motåtgärder

Installera mekaniska hänglås och mikrodatorlås mot-felfunktionsprogram på hög-ställverk vars bakre övre skåpdörrar kan öppnas för direkt åtkomst till spänningsförande delar.

Lägg till förreglingar mellan jordningsbrytare och bakre skåpsdörrar, och livedisplayenheter för att låsa jordningsbrytarens funktion på GG1A, XGN och andra ställverk.

Kontrollera regelbundet tillförlitligheten hos enheter mot-fel. Inspektera mekaniska förreglingar mellan utdragbara-truckar och jordningsbrytare, frånskiljare och jordningsbrytare under strömavbrott.

4. Otillräcklig intern ljusbågsfrigöringskapacitet

4.1 Typer av dolda faror

Interna ljusbågsfel kan uppstå i metall-slutna ställverk på grund av inneboende defekter, försämrad isolering under svåra driftsförhållanden eller felaktig funktion. Ljusbågen som genereras av kortslutning har hög temperatur och hög energi. Drivs av elektrodynamiska och termiska krafter, rör sig ljusbågen snabbt inuti skåpet och utökar felomfånget. Isoleringsmaterial förgasas, metaller smälter och inre temperatur och tryck stiger kraftigt. Utan kvalificerade tryckavlastningskanaler kan enormt tryck deformeras eller brista skiljeväggar, dörrar, gångjärn och observationsfönster. Gas med hög-temperatur som sprutas ut från skåpet kan orsaka allvarliga brännskador eller till och med dödliga skador på drift- och underhållspersonal i närheten. Nuvarande i-serviceutrustning har problem såsom ingen tryckavlastningskanal, opåverkad inre kapacitet, ej testbar inre kapacitet, ej testbar inre kapacitet, bedömning.

4.2 Motåtgärder

Urval: Internt felbågeprestanda ska varaIAC klass, tillåten varaktighet Större än eller lika med0.5s, testström lika med nominell kort-tidsmotståndsström. För produkter med märkström över 31,5 kA för kortslutning- kan internt felbågstest utföras vid 31,5 kA.

Rekonstruktion: Installera eller modifiera tryckavlastningskanaler och verifiera den interna ljusbågens prestanda i strikt enlighet med typteststandarder.

Skydd: Minska på lämpligt sätt skyddskoordinationstidsmarginalen för huvudtransformatorsektioner för att förkorta varaktigheten av ljusbågsskada.

5. Värmefel

5.1 Typer av dolda faror

Dålig kontakt vid kretsanslutningar ökar kontaktresistansen och orsakar allvarlig uppvärmning (t.ex. dålig kontakt mellan isoleringskontakter).

Orimlig ventilationsdesign av metallbepansrade skåp resulterar i dålig luftkonvektion och värmeavledning, vilket leder till frekvent intern uppvärmning.

Elektromagnetiska slutna slingor som bildas av installationsstrukturer av vägg-genom bussningar, strömtransformatorer etc. genererar virvelströmmar och orsakar kraftig uppvärmning av isoleringsbafflar.

Torra-komponenter (gjutna-typ CT, VT, torr-transformator) i vissa slutna ställverk använder otillräcklig lindningstrådsmätare och dålig gjutteknik, vilket gör dem benägna att överhettas och skadas.

5.2 Motåtgärder

Förbättra värmeavledningen genom att installera till- och frånluftsfläktar.

Inspektera kontakttrycket för fasta och rörliga kontakter under strömavbrott, byt ut slitna delar och utmattade kontaktfjädrar vid behov.

Stärka forskningen om intern temperaturmätningsteknik, och tillämpa nya teknologier som t.extrådlös temperaturövervakningför att lösa temperaturmätningssvårigheter.