Analisi dei guasti e contromisure dei quadri

Cos'è il quadro elettrico?

Il quadro è un assieme composto da uno o più dispositivi di commutazione a bassa-tensione e relative apparecchiature di controllo, misurazione, segnalazione, protezione, regolazione e altre apparecchiature. Tutti i collegamenti elettrici e meccanici interni sono completati dal produttore ed è completamente assemblato con componenti strutturali in un'unità integrata.

Principali funzioni del quadro

Durante i processi di generazione, trasmissione, distribuzione e conversione dell'energia nel sistema energetico, i quadri vengono utilizzati per la commutazione, il controllo e la protezione delle apparecchiature elettriche.

Componenti interni del quadro

I quadri sono costituiti principalmente da interruttori automatici, sezionatori, interruttori di carico, meccanismi di comando, trasformatori di misura e vari dispositivi di protezione.

Il quadro da 12 ~ 40,5 kV è l'apparecchiatura primaria per sottostazioni più utilizzata nei sistemi di rete elettrica. Negli ultimi anni, i frequenti incidenti che hanno coinvolto i quadri hanno causato perdite economiche, vittime e altri impatti sociali negativi.

I rischi di incidenti e i difetti intrinseci si concentrano principalmente in aspetti quali la configurazione del cablaggio, la capacità di rilascio dell'arco interno, l'isolamento interno, il surriscaldamento e l'interblocco anti-errore. Formulando contromisure mirate, il numero di incidenti nei quadri elettrici e nelle unità principali ad anello è stato notevolmente ridotto e l’affidabilità del funzionamento della rete elettrica è stata costantemente migliorata.

 

1. Pericoli nascosti nella configurazione del cablaggio

1.1 Tipi di pericoli nascosti

1.1.1 Collegamento diretto degli scaricatori di sovratensione alle sbarre collettrici nei mobili TV

Secondo i requisiti delle specifiche di progettazione tipiche, gli scaricatori di sovratensione negli armadi TV devono essere collegati alle sbarre tramite carrelli manuali isolanti. Tuttavia, a causa della diversa disposizione dei compartimenti e delle configurazioni di cablaggio nei mobili TV, gli scaricatori di sovratensione in alcuni mobili TV non sono collegati alle sbarre collettrici tramite carrelli manuali isolanti. Quando si esegue la manutenzione sul televisore, il carrello manuale isolante viene ritirato, ma lo scaricatore di sovratensione rimane sotto tensione, con rischio di scossa elettrica per il personale che entra nel compartimento per lavoro. Le principali configurazioni di cablaggio degli scaricatori di sovratensione nei mobili TV sono mostrate nelle seguenti figure:

 

⑴. Metodo di cablaggio 1: lo scaricatore di sovratensione e la TV nel mobile TV sono installati nel vano posteriore, il fusibile è installato sul carrello, lo scaricatore di sovratensione è collegato direttamente alla sbarra collettrice e la TV è collegata alla sbarra collettrice tramite il carrello isolante.
⑵.Metodo di cablaggio 2: lo scaricatore di sovratensione nel mobile TV è installato nel vano sbarre, collegato direttamente alla sbarra, e la TV e il fusibile sono installati sul carrello.
⑶.Metodo di cablaggio 3: Lo scaricatore di sovratensione nel mobile TV è installato separatamente nel vano posteriore o nel vano anteriore inferiore, collegato direttamente alla sbarra collettrice, e la TV e il fusibile sono installati sul carrello.
⑷.Metodo di cablaggio 4: TV e fusibile sono installati nel compartimento dell'armadio fisso della serie XGN e lo scaricatore di sovratensione è installato separatamente in un altro compartimento, direttamente collegato alla sbarra collettrice.
⑸.Metodo di cablaggio 5: lo scaricatore di sovratensione, la TV e il fusibile sono tutti installati nel vano posteriore, lo scaricatore di sovratensione è collegato direttamente alla sbarra collettrice e la TV è collegata alla sbarra collettrice tramite il carrello isolante.
⑹.Metodo di cablaggio 6: lo scaricatore di sovratensione, il fusibile e la TV sono installati sullo stesso carrello e lo scaricatore di sovratensione è collegato dopo il fusibile. Questo metodo di cablaggio non è corretto. Una volta che il fusibile si brucia durante il funzionamento, l'apparecchiatura perderà la protezione dello scaricatore di sovratensione.

 

1.1.2 Il compartimento inferiore e il compartimento posteriore del quadro non sono completamente isolati

Alcuni quadri della serie KYN, inclusi i quadri della linea di ingresso del trasformatore principale, i quadri di accoppiamento delle sbarre collettrici, i quadri di alimentazione, ecc., non hanno raggiunto il completo isolamento tra il compartimento inferiore e il compartimento posteriore. Il personale che entra nel vano inferiore può toccare accidentalmente parti sotto tensione come sbarre o teste di cavi, provocando scosse elettriche. Il pericolo nascosto dell'isolamento incompleto tra cella inferiore e cella posteriore del quadro è mostrato in figura.

1.2 Contromisure

Eseguire la ricostruzione del cablaggio primario sui quadri con potenziali pericoli nella configurazione del cablaggio. Lo schema della ricostruzione del cablaggio del quadro è mostrato nella figura:

1.2.1 Piano tecnico di adeguamento per i metodi di cablaggio degli scaricatori di sovratensione negli armadi TV

⑴.Per il metodo di cablaggio 1: rimuovere lo scaricatore di sovratensione all'interno del compartimento, mantenere invariato il metodo di cablaggio della TV, sigillare il foro di penetrazione nel muro originale nel compartimento sbarre collettrici, posizionare lo scaricatore di sovratensione sul carrello e installarlo in un carrello scaricatore di sovratensione con fusibile-e collegare lo scaricatore di sovratensione in parallelo con il fusibile e il circuito TV.
⑵.Per il metodo di cablaggio 2: rimuovere lo scaricatore di sovratensione nel compartimento sbarre collettrici, spostare lo scaricatore di sovratensione sul carrello e installarlo in un carrello condiviso dal fusibile e dallo scaricatore di sovratensione, aggiungere una piastra di montaggio della scatola contatti inferiore, un deflettore della scatola contatti e un meccanismo della porta sotto tensione, installare la TV nel compartimento posteriore e collegarla al contatto inferiore del carrello isolante tramite un cavo. Questo piano può essere implementato sul carrello originale o prendere in considerazione la sostituzione con un nuovo carrello.
⑶.Per il metodo di cablaggio 3: rimuovere lo scaricatore di sovratensione nel compartimento originale, spostare lo scaricatore di sovratensione sul carrello e installarlo in un carrello condiviso dal fusibile e dallo scaricatore di sovratensione, sigillare il foro di penetrazione nella parete originale nel compartimento delle sbarre collettrici, aggiungere una piastra di montaggio della scatola dei contatti inferiore, il deflettore della scatola dei contatti e il meccanismo della porta attiva per il carrello, installare la TV nel compartimento posteriore e collegarla al contatto inferiore tramite un cavo. Questo piano può essere implementato sul carrello originale o prendere in considerazione la sostituzione con un nuovo carrello.
⑷.Per il metodo di cablaggio 4: rimuovere lo scaricatore di sovratensione all'interno degli altri compartimenti, spostare lo scaricatore di sovratensione nel compartimento del fusibile e della TV, collegarlo dopo l'interruzione dell'interruttore di isolamento e collegarlo in parallelo con il fusibile e il circuito TV.
⑸.Per il metodo di cablaggio 5: mantenere invariate le posizioni di installazione dello scaricatore di sovratensione e della TV, collegare il cavo originale dello scaricatore di sovratensione direttamente al contatto inferiore del carrello di isolamento e sigillare il foro di penetrazione nella parete originale nel compartimento delle sbarre collettrici.
⑹.Per il metodo di cablaggio 6: questa disposizione di cablaggio non è corretta. Una volta che il fusibile si brucia durante il funzionamento, l'apparecchiatura perderà la protezione dello scaricatore di sovratensione. Rimuovere lo scaricatore di sovratensione e il fusibile dal carrello originale, modificare la posizione del cablaggio per collegare lo scaricatore di sovratensione a monte del fusibile e collegarlo in parallelo al fusibile e al circuito TV.

1.2.2 Misure preventive per l'isolamento incompleto tra gli armadi inferiori e posteriori del quadro

Poiché la struttura del prodotto di tali quadri è completata, l'installazione di piastre divisorie durante la ricostruzione ne modificherà la struttura interna e la distribuzione spaziale, rendendo impossibile garantire le prestazioni di protezione interna. Pertanto, prima di entrare nell'armadio per il funzionamento, è necessario confermare che il lato 10 kV del trasformatore principale e l'interruttore automatico del trasformatore principale siano stati commutati in stato di manutenzione prima che il lavoro possa essere eseguito.

2. Problemi di isolamento interno

2.1 Tipi di pericoli nascosti

Negli ultimi anni, con la continua diminuzione delle dimensioni dei quadri, si sono verificati più difetti e guasti legati alle prestazioni di isolamento interno. Le principali manifestazioni sono:

● Distanza superficiale e spazio d'aria insufficienti. Soprattutto nei quadri estraibili-, molti produttori hanno notevolmente ridotto le distanze tra fase-e-fase e tra fase-e-terra degli interruttori automatici e delle spine isolanti installate negli armadi per ridurre le dimensioni dell'armadio, senza adottare misure efficaci per garantire la resistenza dell'isolamento.

● Scarsa tecnologia di assemblaggio. Sebbene i singoli componenti all'interno del quadro possano superare la prova di tensione di tenuta, il quadro assemblato non può superarla nel suo insieme a causa della scarsa qualità dell'assemblaggio.

● Capacità di contatto insufficiente o contatto scarso. Ciò provoca un aumento della temperatura locale e un peggioramento delle prestazioni dell'isolamento, con conseguente scarica di fase-a-terra o da fase-a-fase.

● Condensa. Il riscaldatore integrato-è soggetto a danni e guasti, con conseguente formazione di condensa all'interno del quadro e prestazioni di isolamento ridotte.

● Scarse prestazioni di isolamento dei componenti ausiliari. Alcuni produttori utilizzano accessori con bassi livelli di isolamento per ridurre i costi, diminuendo le prestazioni di isolamento complessive del quadro.

2.2 Contromisure

Non perseguire ciecamente la miniaturizzazione dei quadri. Selezionare i quadri appropriati in base alle condizioni ingegneristiche, al layout della sottostazione, al funzionamento, alla manutenzione e alla revisione delle apparecchiature.

● Per le apparecchiature che utilizzano aria o aria/materiali isolanti come mezzo isolante, considerare lo spessore dei materiali isolanti, l'intensità del campo di progetto e l'invecchiamento. Richiedere ai produttori di condurre test di condensa in conformità con gli standard.

● Per passanti a parete-, valvole meccaniche, curve di sbarre collettrici e altre parti in quadri e unità principali ad anello dove la distanza di isolamento dall'aria libera è inferiore a125 mm (12 kV)E300 mm (40,5 kV), applicare guaine isolanti ai conduttori.

● Per le aree con intensità di campo elettrico concentrata, come boccole in entrata/uscita, valvole meccaniche e curve di sbarre collettrici, adottare misure come smussatura e lucidatura per prevenire la distorsione del campo elettrico.

SprayRivestimento isolante RTVsu supporti isolanti come isolatori di sbarre che non possono soddisfare i requisiti ant-inquinamento, per migliorare le condizioni di funzionamento delle vecchie apparecchiature.

3. Blocco anti-malfunzionamenti incompleto

3.1 Tipi di pericoli nascosti

La maggior parte dei quadri sono dotati di dispositivi di blocco anti-malfunzionamenti, ma la loro completezza e applicabilità non soddisfa i requisiti.

La porta posteriore superiore dell'armadio di alcuni quadri corazzati è apribile senza blocco anti-manomissione o deflettori a doppio isolamento. Le parti sotto tensione possono essere toccate direttamente dopo l'apertura e vengono utilizzate normali viti a esagono incassato, con conseguenti rischi di scossa elettrica dovuti all'ingresso non autorizzato.

Alcuni quadri (trasformatore principale, congiuntore, TV, trasformatore di stazione, ecc.) senza sezionatore di terra hanno le porte posteriori inferiori dell'armadio non interbloccate meccanicamente con sezionatori di terra. La porta può essere aperta direttamente rimuovendo le viti e la trasmissione della forza di chiusura è possibile con la porta aperta, con rischio di scossa elettrica.

Le parti superiore e inferiore della porta posteriore dell'armadio di alcuni quadri (ad esempio KYN28) non possono essere bloccate in modo indipendente. Quando il sezionatore di terra in uscita è chiuso, sia la porta inferiore che quella posteriore dell'armadio superiore possono essere aperte, causando pericolo di scossa elettrica.

Dopo che il carrello estraibile-è stato ritirato, il deflettore di isolamento può essere facilmente spinto verso l'alto senza che si blocchi anti-malfunzionamento, esponendo parti sotto tensione e comportando rischi di scosse elettriche.

3.2 Contromisure

Installa lucchetti meccanici e programmi di blocco anti-malfunzionamenti del microcomputer sui quadri ad alta-tensione le cui porte posteriori superiori dell'armadio possono essere aperte per accedere direttamente alle parti sotto tensione.

Aggiungere interblocchi tra sezionatori di terra e porte posteriori dell'armadio e dispositivi di visualizzazione sotto tensione per bloccare il funzionamento del sezionatore di terra su GG1A, XGN e altri quadri.

Controlla regolarmente l'affidabilità dei dispositivi anti-operazioni errate. Ispezionare gli interblocchi meccanici tra i carrelli estraibili-e gli interruttori di terra, i sezionatori e gli interruttori di terra durante le interruzioni di corrente.

4. Capacità di rilascio dell'arco interno insufficiente

4.1 Tipi di pericoli nascosti

Possono verificarsi guasti da arco interno nei quadri con custodia metallica- a causa di difetti intrinseci, isolamento deteriorato in condizioni operative severe o funzionamento errato. L'arco generato dal cortocircuito ha una temperatura elevata e una grande energia. Spinto dalle forze elettrodinamiche e termiche, l'arco si muove rapidamente all'interno dell'armadio ed espande la portata del guasto. I materiali isolanti gassificano, i metalli si sciolgono e la temperatura interna e la pressione aumentano notevolmente. Senza canali di scarico della pressione qualificati, un'enorme pressione potrebbe deformare o rompere partizioni, porte, cerniere e finestre di osservazione. Il gas ad alta-temperatura espulso dall'armadio può causare gravi ustioni o addirittura lesioni mortali al personale operativo e di manutenzione nelle vicinanze. Le attuali apparecchiature in-servizio presentano problemi come assenza di canale di scarico della pressione, disposizione irragionevole, capacità di rilascio dell'arco interno non testata e valutazione del test lassista.

4.2 Contromisure

Selezione: Le prestazioni dell'arco di guasto interno devono essereClasse IAC, durata consentita Maggiore o uguale a0.5s, testare una corrente pari alla corrente nominale-di resistenza per breve tempo. Per i prodotti con corrente di interruzione nominale di cortocircuito- superiore a 31,5 kA, il test dell'arco di guasto interno può essere eseguito a 31,5 kA.

Ricostruzione: Installare o modificare i canali di scarico della pressione e verificare le prestazioni dell'arco interno in stretta conformità con gli standard di prova del tipo.

Protezione: Ridurre opportunamente il margine temporale di coordinamento della protezione delle sezioni principali del trasformatore per ridurre la durata del danno da arco.

5. Difetti di riscaldamento

5.1 Tipi di pericoli nascosti

Uno scarso contatto alle connessioni del circuito aumenta la resistenza di contatto e provoca un grave riscaldamento (ad esempio, uno scarso contatto dei contatti isolanti).

Una progettazione irragionevole delle aperture di ventilazione degli armadi corazzati in metallo determina una scarsa convezione dell'aria e una scarsa dissipazione del calore, con conseguente frequente riscaldamento interno.

I circuiti chiusi elettromagnetici formati da strutture di installazione a parete-attraverso passanti, trasformatori di corrente, ecc., generano correnti parassite e causano un forte riscaldamento dei deflettori di isolamento.

I componenti di tipo-a secco (TA di tipo-fuso, TV, trasformatore di tipo-a secco) in alcuni quadri chiusi utilizzano una sezione del filo dell'avvolgimento insufficiente e una tecnologia di fusione inadeguata, il che li rende soggetti a surriscaldamento e danni.

5.2 Contromisure

Migliorare la dissipazione del calore installando ventilatori di alimentazione e di scarico.

Ispezionare la pressione dei contatti fissi e mobili durante le interruzioni di corrente, sostituire le parti usurate e le molle di contatto affaticate, se necessario.

Rafforzare la ricerca sulla tecnologia di misurazione della temperatura interna e applicare nuove tecnologie comemonitoraggio della temperatura senza filiper risolvere le difficoltà di misurazione della temperatura.