Análisis de fallas y contramedidas de aparamenta

¿Qué es el aparamenta?

Un dispositivo de distribución es un conjunto compuesto por uno o más dispositivos de conmutación de bajo-voltaje y equipos asociados de control, medición, señalización, protección, regulación y otros equipos. Todas las conexiones eléctricas y mecánicas internas las completa el fabricante y está completamente ensamblado con componentes estructurales en una unidad integrada.

Funciones principales de la aparamenta

Durante los procesos de generación, transmisión, distribución y conversión de energía en el sistema eléctrico, los equipos de distribución se utilizan para la conmutación, control y protección de equipos eléctricos.

Componentes internos de la aparamenta

Los equipos de distribución se componen principalmente de disyuntores, seccionadores, interruptores de carga, mecanismos operativos, transformadores de medida y diversos dispositivos de protección.

La aparamenta de 12 ~ 40,5 kV es el equipo de subestación primaria más utilizado en los sistemas de redes eléctricas. En los últimos años, los frecuentes accidentes que involucran aparamenta han causado pérdidas económicas, víctimas y otros impactos sociales adversos.

Sus riesgos de accidente y defectos inherentes se concentran principalmente en aspectos como la configuración del cableado, la capacidad de liberación de arco interno, el aislamiento interno, el sobrecalentamiento y el enclavamiento anti-error. Mediante la formulación de contramedidas específicas, se ha reducido considerablemente el número de accidentes en aparamentas y unidades principales de anillo, y se ha mejorado constantemente la confiabilidad del funcionamiento de la red eléctrica.

 

1. Peligros ocultos en la configuración del cableado

1.1 Tipos de peligros ocultos

1.1.1 Conexión directa de pararrayos a barras colectoras en gabinetes de TV

Según los requisitos de las especificaciones de diseño típicas, los descargadores de sobretensiones en armarios de televisión deben conectarse a las barras colectoras mediante carretillas aislantes. Sin embargo, debido a los diversos diseños de compartimentos y configuraciones de cableado en los gabinetes de TV, los descargadores de sobretensiones en algunos gabinetes de TV no están conectados a las barras colectoras mediante carretillas de mano aislantes. Al realizar el mantenimiento del televisor, se retira la carretilla aislante, pero el disipador de sobretensiones permanece energizado, lo que representa un riesgo de descarga eléctrica para el personal que ingresa al compartimiento para trabajar. Las principales configuraciones de cableado de los descargadores de sobretensiones en gabinetes de TV se muestran en las siguientes figuras:

 

⑴.Método de cableado 1: El disipador de sobretensiones y el televisor en el gabinete del televisor se instalan en el compartimiento trasero, el fusible se instala en el carro, el disipador de sobretensiones se conecta directamente a la barra colectora y el televisor se conecta a la barra colectora a través del carro aislante.
⑵.Método de cableado 2: El protector contra sobretensiones en el gabinete del televisor se instala en el compartimiento de la barra colectora, se conecta directamente a la barra colectora, y el televisor y el fusible se instalan en el carro.
⑶.Método de cableado 3: El protector contra sobretensiones en el gabinete del televisor se instala por separado en el compartimiento trasero o en el compartimiento inferior delantero, se conecta directamente a la barra colectora, y el televisor y el fusible se instalan en el carro.
⑷.Método de cableado 4: El televisor y el fusible se instalan en el compartimiento del gabinete fijo de la serie XGN, y el descargador de sobretensiones se instala por separado en otro compartimiento, conectado directamente a la barra colectora.
⑸.Método de cableado 5: El disipador de sobretensiones, el televisor y el fusible están instalados en el compartimento trasero, el disipador de sobretensiones está conectado directamente a la barra colectora y el televisor está conectado a la barra colectora a través del carro aislante.
⑹.Método de cableado 6: El disipador de sobretensiones, el fusible y el televisor se instalan en el mismo carro, y el disipador de sobretensiones se conecta después del fusible. Este método de cableado es incorrecto. Una vez que el fusible se funde durante la operación, el equipo perderá la protección del descargador de sobretensiones.

 

1.1.2 El compartimiento inferior y el compartimiento trasero del tablero no están completamente aislados

Algunas celdas de la serie KYN, incluidas las celdas de línea entrante del transformador principal, las celdas de acoplamiento de barras, las celdas de alimentación, etc., no han logrado un aislamiento completo entre el compartimiento inferior y el compartimiento trasero. El personal que entre en el compartimento inferior puede tocar accidentalmente piezas activas, como barras colectoras o cabezales de cables, lo que provocará una descarga eléctrica. El peligro oculto del aislamiento incompleto entre el compartimento inferior y el compartimento trasero del cuadro se muestra en la figura.

1.2 Contramedidas

Realice la reconstrucción del cableado primario en celdas con peligros potenciales en la configuración del cableado. El diagrama esquemático de la reconstrucción del cableado de la celda se muestra en la figura:

1.2.1 Plan de modernización técnica para métodos de cableado de supresores de sobretensiones en gabinetes de TV

⑴.Para el método de cableado 1: Retire el protector contra sobretensiones dentro del compartimiento, mantenga el método de cableado del televisor sin cambios, selle el orificio de penetración de la pared original en el compartimiento de la barra colectora, coloque el protector contra sobretensiones en el carro y vuelva a instalarlo en un fusible-carrito de protección contra sobretensiones, y conecte el protector contra sobretensiones en paralelo con el fusible y el circuito de TV.
⑵.Para el método de cableado 2: Retire el pararrayos en el compartimiento de la barra colectora, mueva el pararrayos al carro y vuelva a instalarlo en un carro compartido por el fusible y el pararrayos, agregue una placa de montaje de la caja de contactos inferior, un deflector de la caja de contactos y un mecanismo de puerta activa, instale el televisor en el compartimiento trasero y conéctelo al contacto inferior del carro aislante a través de un cable. Este plan se puede implementar en el carro original o considerar reemplazarlo por un carro nuevo.
⑶.Para el método de cableado 3: Retire el pararrayos en el compartimiento original, mueva el pararrayos al carro y vuelva a instalarlo en un carro compartido por el fusible y el pararrayos, selle el orificio de penetración de la pared original en el compartimiento de la barra colectora, agregue una placa de montaje de la caja de contactos inferior, un deflector de la caja de contactos y un mecanismo de puerta activa para el carro, instale el televisor en el compartimiento trasero y conéctelo al contacto inferior a través de un cable. Este plan se puede implementar en el carro original o considerar reemplazarlo por un carro nuevo.
⑷.Para el método de cableado 4: Retire el disipador de sobretensiones dentro de otros compartimentos, mueva el disipador de sobretensiones al compartimento del fusible y del televisor, conéctelo después de que se rompa el interruptor aislante y conéctelo en paralelo con el fusible y el circuito del televisor.
⑸.Para el método de cableado 5: Mantenga sin cambios las posiciones de instalación del disipador de sobretensiones y del televisor, conecte el cable principal del disipador de sobretensiones original directamente al contacto inferior del carro aislante y selle el orificio de penetración de la pared original en el compartimiento de la barra colectora.
⑹.Para el método de cableado 6: esta disposición del cableado es incorrecta. Una vez que el fusible se funde durante la operación, el equipo perderá la protección del descargador de sobretensiones. Retire el pararrayos y el fusible del carro original, cambie la posición del cableado para conectar el pararrayos aguas arriba del fusible y conéctelo en paralelo con el fusible y el circuito de TV.

1.2.2 Medidas preventivas para el aislamiento incompleto entre los gabinetes inferior y trasero del tablero

Dado que la estructura del producto de dichos tableros está finalizada, la instalación de placas divisorias durante la reconstrucción cambiará su estructura interna y distribución espacial, lo que hará imposible garantizar el desempeño de la protección interna. Por lo tanto, antes de ingresar al gabinete para su operación, se debe confirmar que el lado de 10 kV del transformador principal y el disyuntor del transformador principal hayan sido cambiados al estado de mantenimiento antes de que se puedan realizar los trabajos.

2. Problemas de aislamiento interno

2.1 Tipos de peligros ocultos

En los últimos años, a medida que el tamaño de las celdas ha disminuido continuamente, se han producido más defectos y fallas relacionadas con el rendimiento del aislamiento interno. Las principales manifestaciones son:

● Distancia de fuga y espacio libre de aire insuficientes. Especialmente en los cuadros-extraíbles, muchos fabricantes han reducido en gran medida las distancias entre fases-a-fase y entre fases-a-tierra de los disyuntores y enchufes aislantes instalados en los gabinetes para acortar el tamaño del gabinete, sin tomar medidas efectivas para garantizar la resistencia del aislamiento.

● Mala tecnología de montaje. Aunque los componentes individuales dentro del tablero pueden pasar la prueba de tensión soportada, el tablero ensamblado no puede pasar en su conjunto debido a la mala calidad del ensamblaje.

● Capacidad de contacto insuficiente o contacto deficiente. Esto provoca un aumento de temperatura local y una degradación del rendimiento del aislamiento, lo que provoca una descarga eléctrica de fase-a-tierra o de fase-a-fase.

● Condensación. El calentador-incorporado es propenso a sufrir daños y fallas, lo que resulta en condensación dentro del tablero y reducción del rendimiento del aislamiento.

● Mal rendimiento de aislamiento de los componentes auxiliares. Algunos fabricantes utilizan accesorios con bajos niveles de aislamiento para reducir costos, lo que reduce el rendimiento general del aislamiento del tablero.

2.2 Contramedidas

No busque ciegamente la miniaturización de los cuadros. Seleccione los tableros de distribución adecuados según las condiciones de ingeniería, el diseño de la subestación, la operación, el mantenimiento y la revisión del equipo.

● Para equipos que utilizan aire o aire/materiales aislantes como medio aislante, considere el espesor de los materiales aislantes, la intensidad del campo de diseño y el envejecimiento. Exigir a los fabricantes que realicen pruebas de condensación de acuerdo con las normas.

● Para casquillos pasantes de pared-, válvulas mecánicas, codos de barras colectoras y otras piezas en tableros de distribución y unidades principales de anillo donde la distancia de aislamiento de aire libre es menor que125 mm (12 kV)y300 mm (40,5 kV), aplique fundas aislantes a los conductores.

● Para áreas con intensidad de campo eléctrico concentrado, como casquillos de entrada/salida, válvulas mecánicas y curvas de barras colectoras, tome medidas como biselado y pulido para evitar la distorsión del campo eléctrico.

PulverizaciónRevestimiento aislante RTVsobre soportes aislantes, como aisladores de barras que no pueden cumplir con los requisitos anti-contaminación, para mejorar las condiciones de funcionamiento de los equipos antiguos.

3. Bloqueo anti-mal funcionamiento incompleto

3.1 Tipos de peligros ocultos

La mayoría de los cuadros están equipados con dispositivos de bloqueo anti-mal funcionamiento, pero su amplitud y aplicabilidad no cumplen con los requisitos.

La puerta trasera superior del gabinete de algunos tableros blindados se puede abrir sin bloqueo anti-mal funcionamiento ni deflectores de doble aislamiento. Las piezas bajo tensión se pueden tocar directamente después de abrirlas y se utilizan tornillos de cabeza hexagonal comunes, lo que genera riesgos de descarga eléctrica debido a una entrada no autorizada.

Algunos interruptores (transformador principal, enlace de bus, TV, transformador de estación, etc.) sin seccionadores de tierra tienen puertas traseras inferiores del gabinete que no se enclavan mecánicamente con seccionadores de tierra. La puerta se puede abrir directamente quitando los tornillos y es posible cerrar la transmisión de energía con la puerta abierta, lo que provoca riesgos de descarga eléctrica.

Las partes superior e inferior de la puerta trasera del gabinete de algunos tableros (p. ej., KYN28) no se pueden bloquear de forma independiente. Cuando el seccionador de puesta a tierra de salida está cerrado, se pueden abrir las puertas traseras inferior y superior del gabinete, lo que genera peligro de descarga eléctrica.

Una vez retirado el camión-extraíble, el deflector de aislamiento se puede empujar fácilmente hacia arriba sin bloqueo anti-mal funcionamiento, lo que expone piezas vivas y genera riesgos de descarga eléctrica.

3.2 Contramedidas

Instale candados mecánicos y cerraduras de programas anti-mal funcionamiento de microcomputadoras en tableros de distribución de alto-voltaje cuyas puertas traseras superiores del gabinete se puedan abrir para acceder directamente a las partes activas.

Agregue enclavamientos entre los seccionadores de tierra y las puertas traseras del gabinete, y dispositivos de visualización en vivo para bloquear el funcionamiento del seccionador de tierra en GG1A, XGN y otros interruptores.

Verifique periódicamente la confiabilidad de los dispositivos anti-mal funcionamiento. Inspeccione los enclavamientos mecánicos entre-carretillas extraíbles y seccionadores de tierra, seccionadores y seccionadores de tierra durante cortes de energía.

4. Capacidad insuficiente de liberación del arco interno

4.1 Tipos de peligros ocultos

Pueden ocurrir fallas de arco interno en tableros-en gabinetes metálicos debido a defectos inherentes, aislamiento deteriorado en condiciones de operación severas o mal funcionamiento. El arco generado por el cortocircuito tiene alta temperatura y gran energía. Impulsado por fuerzas electrodinámicas y térmicas, el arco se mueve rápidamente dentro del gabinete y expande el alcance de la falla. Los materiales aislantes se gasifican, los metales se funden y la temperatura y presión internas aumentan bruscamente. Sin canales de alivio de presión calificados, una presión enorme puede deformar o romper particiones, puertas, bisagras y ventanas de observación. El gas a alta-temperatura expulsado del gabinete puede causar quemaduras graves o incluso lesiones fatales al personal de operación y mantenimiento cercano. El equipo actual en-servicio tiene problemas como falta de canal de alivio de presión, diseño irrazonable, capacidad de liberación de arco interno no probada y evaluación de pruebas laxa.

4.2 Contramedidas

Selección: El rendimiento del arco de falla interna debe serclase IAC, duración permitida Mayor o igual a0.5s, corriente de prueba igual a la corriente nominal soportada-de corta duración. Para productos con corriente nominal de interrupción de cortocircuito-superior a 31,5 kA, la prueba de arco de falla interna se puede realizar a 31,5 kA.

Reconstrucción: Instale o modifique canales de alivio de presión y verifique el rendimiento del arco interno en estricta conformidad con los estándares de prueba de tipo.

Protección: Reducir adecuadamente el margen de tiempo de coordinación de protección de las secciones principales del transformador para acortar la duración del daño del arco.

5. Defectos de calentamiento

5.1 Tipos de peligros ocultos

Un contacto deficiente en las conexiones del circuito aumenta la resistencia del contacto y causa un calentamiento grave (p. ej., contacto deficiente de los contactos aislantes).

El diseño irrazonable de ventilación de los gabinetes blindados metálicos da como resultado una convección del aire y una disipación de calor deficientes, lo que provoca un calentamiento interno frecuente.

Los bucles cerrados electromagnéticos formados por estructuras de instalación de pared-a través de casquillos, transformadores de corriente, etc., generan corrientes parásitas y provocan un calentamiento severo de los deflectores de aislamiento.

Los componentes de tipo seco (-tipo fundido-CT, VT, transformador de tipo seco-) en algunos tableros cerrados utilizan un calibre de cable de bobinado insuficiente y una tecnología de fundición deficiente, lo que los hace propensos a sobrecalentarse y dañarse.

5.2 Contramedidas

Mejore la disipación de calor instalando ventiladores de suministro y extracción.

Inspeccione la presión de contacto de los contactos fijos y móviles durante cortes de energía, reemplace las piezas desgastadas y los resortes de contacto fatigados si es necesario.

Fortalecer la investigación sobre tecnología de medición de temperatura interna y aplicar nuevas tecnologías comomonitoreo inalámbrico de temperaturapara resolver las dificultades de medición de temperatura.