Hoch-- und Nieder-Spannungsschaltanlagen sind weit verbreitete und verteilte Schaltanlagen in Energiesystemen. Trotz erheblicher Verbesserungen ihrer technischen Fähigkeiten und Sicherheitsleistung kommt es aufgrund verschiedener Faktoren immer noch zu Unfällen während des Feldeinsatzes. Feldstatistiken zufolge machen 6-10-kV-Schaltanlagenunfälle über 50 % aller Unfälle mit Schaltanlagen aller Spannungsebenen aus und stellen eine ernsthafte Bedrohung für den sicheren Betrieb von Stromnetzen dar. Daher ist der sichere und zuverlässige Betrieb von Schaltanlagen ein entscheidender Aspekt für den sicheren Betrieb von Energiesystemen. Zu den Hauptfaktoren, die den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Schaltanlagen beeinflussen, gehören Isolierung, mechanische Eigenschaften und Strombelastbarkeit, die im Folgenden erörtert werden.
Isolierung
Es gibt viele Faktoren, die Isolationsunfälle in Schaltanlagen verursachen. Neben Mängeln in der Isolationsstruktur und der Qualität des Isolationsmaterials der Schaltanlage selbst gibt es auch viele andere Gründe, wie z. B. die Betriebsumgebungsbedingungen der Schaltanlage (wie Temperatur, Feuchtigkeit und Schmutz), die Struktur des Verteilungssystems usw.
1.Das Isoliermaterial ist schlecht. Die Außenisolierung der luft-isolierten Schaltanlage nutzt die Atmosphäre als Hauptisolierung, und die tragenden Isolierteile bestehen aus Porzellanmaterialien und organischen Materialien (wie Epoxidharz usw.). Wenn das Isoliermaterial von schlechter Qualität ist, nimmt es leicht Feuchtigkeit auf und die dielektrischen Eigenschaften nehmen in einer feuchten und kondensierenden Umgebung ab. Bei der Kondensationsprüfung kommt es zu einer starken Büschelentladung der Isoliertrennwand, die zu einem lokalen Verbrennen der Kante und schließlich zu einem Funkenüberschlag führt. Die Isolierung aus Epoxidharz weist eine schlechte Hydrophobie auf und ist nicht flammhemmend. Es ist ein polares Medium. Bei feuchter und verschmutzter Oberfläche erhöht sich die Oberflächenleitfähigkeit deutlich. Wenn die elektrische Feldstärke einen bestimmten Wert erreicht, kommt es zu einer lokalen Entladung. Da die Epoxidharzisolierung bei hohen Frequenzen schlechte elektrische Eigenschaften aufweist, beschleunigt eine lokale Entladung die Verschlechterung der Isolierung an dieser Stelle, bis es zu einem Oberflächenüberschlag kommt, der einen Unfall verursacht. Die Epoxidharz-Isolierwände im Schaltschrank werden mit Metallschrauben verbunden und montiert, wodurch ein hohes Schwebepotenzial entsteht und es leicht zu Dendritenentladungen kommt.
2.Der Isolationsaufbau ist unzumutbar. Wenn der Luftisolationsabstand zwischen den Leitern und dem Leiter zum Boden gering ist, entspricht der Impulsisolationsgrad nicht der Norm. Wenn sich eine scharfe Elektrode auf der Oberfläche des Leiters befindet, verringert sich der Impulsisolationsgrad. Zweitens: Wenn im Schaltschrank vom Typ Trolley{3}} die zusammengesetzte Isolationsgröße aus geladenem Körper, Luftspalt, zusammengebauter Isolationstrennwand und Erdungskörper, die zur Reduzierung der Größe des Geräts verwendet wird, unangemessen ist, z. B. wenn der Luftspalt zu klein ist, nimmt das Isolationsniveau in rauen Umgebungen ab und kann den Umgebungsbedingungen hoher Luftfeuchtigkeit und starker Verschmutzung vor Ort nicht gerecht werden.
3.Die Kriechstrecke ist zu klein. Bei Bauteilen mit einer kleinen Oberflächenkriechstrecke sinken die Netzfrequenzüberschlagsspannung und die Impulsüberschlagsspannung unter Kondensation und schmutzigen Umgebungsbedingungen erheblich und erfüllen nicht die spezifizierten Spannungsfestigkeitsanforderungen. Wenn die Oberflächenkriechstrecke der in Schaltern und Sammelschienen verwendeten Stützisolatoren klein ist, ist die Entladungsspannung bei Verschmutzung und Kondensation relativ niedrig, wodurch es leicht zu Kriechüberschlägen und Teilentladungen der externen Isolierung kommt, die zu Stromausfällen und Kurzschlüssen führen können.
4.Die Betriebsumgebung ist rau. Die Schaltanlage ist im Betrieb den Einflüssen von Betriebsspannung, innerer Überspannung und atmosphärischer Überspannung ausgesetzt. Wenn die Qualität der Komponenten schlecht ist und sich bestimmte Parameter des Stromnetzes ändern, verschlechtern sich die Betriebsbedingungen. Bei Schadstoffen und konstanter Luftfeuchtigkeit kann es leicht zu einem Schadstoffüberschlag kommen. Verunreinigungen wirken sich nicht nur auf die Netzfrequenzeigenschaften der äußeren Isolierung aus, sondern auch auf die Stoßentladungsspannung. Unter Verschmutzungsbedingungen wird die Stoßspannungsfestigkeit der äußeren Isolierung stark reduziert. Einschlägige Tests zeigen, dass sie in der Regel um 30 bis 40 % sinken kann. Daher sollte die Isolationsfestigkeit von Innenschaltanlagen über einen ausreichenden Spielraum verfügen. Feuchtigkeit und Kondensation sind ebenfalls nicht zu vernachlässigende Faktoren. Wenn sich die äußere Umgebung stark ändert oder der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht zu groß ist, beeinträchtigt feuchtes Wetter die Isolationsleistung des Geräts, was zu einem Anstieg des Leckstroms führt, der sich von Teilentladung zu Kriechstrom entwickelt und schließlich zu einem Flashover-Unfall führt.
5.Teilentladung. Unter Teilentladung versteht man die Entladung oder den Zusammenbruch im lokalen Bereich des Isoliermediums, der durch eine ungleichmäßige elektrische Feldverteilung und ein übermäßiges lokales elektrisches Feld in der Isolierstruktur verursacht wird. Es kann in den Poren fester Isolierungen, in Blasen flüssiger Isolierungen oder zwischen Isolationsschichten mit unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften auftreten. Ist die elektrische Feldstärke höher als der spezifische Wert des Dielektrikums, kann sie auch bei flüssiger oder fester Isolierung auftreten. Nach und nach kommt es zu einer lokalen Entladung, die das umgebende Isoliermedium kontinuierlich erodiert und schließlich zum Ausfall des gesamten Isoliersystems führen kann. Daher sind lokale Entladungen die Hauptursache für die Verschlechterung der Isolierung. Es ist auch ein wichtiges Zeichen und Ausdruck einer Verschlechterung der Isolierung. Es steht in engem Zusammenhang mit dem Alterungs- und Ausfallprozess des Isoliermaterials und kann effektiv den Ausfall der inneren Isolierung der Energieausrüstung widerspiegeln.
Teilentladungen werden im Allgemeinen in interne Entladungen, Oberflächenentladungen und Koronaentladungen unterteilt. Eine Teilentladung führt nicht zu einem sofortigen Ausfall von Hochspannungs-Systemkomponenten. Beispielsweise kann die Entladung zwischen dem Innenleiterkern und dem Kabelschirm lange, sogar mehrere Jahre andauern, bevor das feste Dielektrikum versagt. Eine Teilentladung führt zu dendritischen Entladungen im festen Dielektrikum. Aufgrund der schädigenden Wirkung der dendritischen Entladung auf das Kabel wird die dielektrische Spannungsfestigkeit verringert. Wenn es längere Zeit in einem starken elektrischen Feld arbeitet, wird die Isolationsspannung immer geringer, bis es ausfällt. Löcher in dielektrischen Materialien, metallische Verunreinigungen dielektrischer Materialien und Grenzflächenvorsprünge dielektrischer Halbleitermaterialien können dendritische Entladungen verursachen.
Mechanische Fehler
Mechanische Ausfälle treten hauptsächlich im Betriebsmechanismus auf und äußern sich darin, dass Leistungsschalter sich nicht öffnen oder schließen lassen. Ein erheblicher Teil der Ausfälle von Schaltanlagen ist auf die Nichteröffnung von Konten zurückzuführen. Die Hauptursachen für Ausfälle von Leistungsschaltern sind:
1. Blockierter Antriebsmechanismus, hauptsächlich aufgrund schlechter Fertigungsqualität, gefolgt von unsachgemäßer Installation und Inbetriebnahme. Eine unsachgemäße Einstellung des vier-Antriebsmechanismus oder eine übermäßige Post-Tot-Zentrierung der Zwischenwelle der Verbindungsplatte können ebenfalls zu Ausfällen des Leistungsschalters führen.
2. Verformung, Verschiebung oder Beschädigung der Komponente. Die Verformung oder Verschiebung von Bauteilen kann auf Design- oder Materialprobleme hinweisen. Darüber hinaus kann das Versäumnis, den Auslösemechanismus nach dem Öffnen des Schalters zurückzusetzen, das Versäumnis, die Halterung nach der Betätigung zurückzusetzen, ein festsitzender Kern des Öffnungselektromagneten oder Vibrationen, die dazu führen, dass der Öffnungskern beim Öffnen zurückspringt, zu Ausfällen des Leistungsschalters beitragen.
3. Öffnungskern klemmt, Hilfsschalter defekt. Schlechte Qualität und schlechter Kontakt im Hilfsschalter können zum Ausfall des Leistungsschalters führen. Die mechanischen Ursachen für das Versagen des Leistungsschalters beim Schließen ähneln denen für das Versagen beim Öffnen. Die elektrischen Gründe sind hauptsächlich der Ausfall des Schließschützes des elektromagnetischen Antriebsmechanismus, ein Ausfall der Sekundärverkabelung und eine niedrige Versorgungsspannung.
Aktuelles Tragen
Auch der leitende Stromkreis (stromführender Stromkreis) ist eine häufige Fehlerstelle innerhalb von Schaltanlagen. Der leitfähige Stromkreis in ortsfesten Schaltanlagen besteht hauptsächlich aus festen Verbindungen zwischen Komponenten. Die Zuverlässigkeit dieser Verbindungen wird durch die Bedingungen zum Zeitpunkt der Erstverbindung bestimmt und bleibt durch den Betrieb weitgehend unbeeinflusst, wobei die ursprünglichen Betriebsbedingungen erhalten bleiben. Der Stromkreis in herausnehmbaren Schaltanlagen und Schaltanlagen in Schubladenbauweise wird jedoch nicht nur von der Zuverlässigkeit der Verbindungspunkte zwischen den Bauteilen beeinflusst, sondern hängt auch maßgeblich von den Kontaktbedingungen der primären Trennkontakte im Betrieb ab.
Unebene oder unebene Sammelschienenoberflächen, ölige oder oxidierte Oberflächen, unzureichende Überlappungsfläche, unzureichender Kontaktdruck oder die fehlende Behandlung mit einer speziellen leitfähigen Paste können den Kontaktwiderstand an den Sammelschienenverbindungspunkten erhöhen und zu Erwärmung führen. Eine unzureichende Kontaktfläche oder ein unzureichender Kontaktdruck zwischen Kabeln und Schalterkomponenten oder sogar das Fehlen eines Kupfer--Aluminium-Übergangs zwischen der Aluminium-Sammelschiene und dem abgehenden Kabel können zu einer Erwärmung der Kabelverbindungen führen.
Ermüdung oder Rost und Alterung der Druckfedern der primären Trennkontaktfinger können deren Funktion beeinträchtigen und zu unzureichendem Kontaktdruck und unzureichendem Kontakt zwischen den Fingern führen. Dies erhöht den Kontaktwiderstand, verringert den effektiven stromführenden Querschnitt- und führt zu einer Erwärmung. Darüber hinaus wird die Druckfeder des Kontaktfingers im Betrieb dauerhaft komprimiert, wodurch unter Stromeinwirkung Wärme entsteht. In Kombination mit Lichtbögen, die beim Öffnen und Schließen des Kontakts entstehen, kann dies mit der Zeit zu einer Verschlechterung der Elastizität der Feder führen. Dies wiederum führt zu einem unzureichenden Druck auf die Druckfeder des Kontaktfingers, was zu einem unzureichenden Kontakt zwischen den beweglichen und statischen Kontakten führt. Dies verstärkt die Erwärmung, was zu einer immer stärkeren Kontakterwärmung und sogar zum Bruch der Druckfeder führt, wodurch die Kontakte auseinanderfallen, was zu schlechtem Kontakt und Verbrennungen führt.
Wenn der Hub des Trolley-Betätigungsmechanismus nicht korrekt ist, kann der Trolley nicht vollständig in die voreingestellte Position vorgeschoben werden, was zu einer unzureichenden Einstecktiefe zwischen den beweglichen und statischen Kontakten und einer unzureichenden Kontaktfläche führt, was zu einer Erwärmung führen kann.
