Analisi dei guasti e contromisure degli apparecchi di manovra

Che cos'è un quadro elettrico?

Il quadro elettrico è costituito da uno o più quadri di bassa tensione e dalle relative apparecchiature di controllo, misurazione, segnalazione, protezione, regolazione e altro, con il produttore responsabile di tutti i collegamenti elettrici e meccanici interni, e rappresenta un assemblaggio completo di componenti strutturali. La funzione principale del quadro elettrico è quella di aprire e chiudere, controllare e proteggere le apparecchiature elettriche nei processi di generazione, trasmissione, distribuzione e conversione dell'energia elettrica. I componenti all'interno del quadro elettrico includono principalmente interruttori automatici, sezionatori, interruttori di carico, meccanismi di azionamento, induttori e vari dispositivi di protezione.

Analisi dei guasti e contromisure degli apparecchi di manovra
Le apparecchiature di commutazione da 12 a 40,5 kV rappresentano la maggior parte delle apparecchiature di sottostazione nel sistema di rete elettrica. Negli ultimi anni, si sono verificati frequentemente incidenti alle apparecchiature di commutazione, con conseguenti perdite economiche, vittime e altri gravi impatti sociali.
Il pericolo nascosto di incidenti e difetti intrinseci riguarda principalmente la modalità di cablaggio, la capacità di rilascio dell'arco interno, l'isolamento interno, il calore e la protezione contro gli errori di blocco, ecc. Grazie alla formulazione di contromisure mirate, il numero di incidenti nei quadri elettrici e negli armadi di rete ad anello si riduce notevolmente e l'affidabilità del funzionamento della rete elettrica migliora costantemente.

1. Problema nascosto nella modalità di cablaggio
1.1. Tipo di pericolo nascosto
1.1.1 Il limitatore di sovratensione nel mobile TV è collegato direttamente al bus
Secondo i requisiti tipici delle specifiche di progettazione, lo scaricatore di sovratensione per TV deve essere approvato dal bus di connessione del carrello di collegamento, dalla disposizione della posizione del rack TV, dalla modalità di connessione e da vari altri aspetti. Alcuni scaricatori di sovratensione per TV sono collegati al bus tramite un carrello di isolamento; quando si ripara un televisore, il carrello di isolamento viene rimosso e lo scaricatore di sovratensione rimane carico, esponendo il personale operativo del magazzino al rischio di scosse elettriche. Lo scaricatore di sovratensione nel mobile TV presenta principalmente le seguenti forme di cablaggio, come mostrato in Figura 2:

La modalità di connessione del quadro elettrico è nascosta

1, modalità di cablaggio uno: il parafulmine del mobile TV e il televisore sono installati nel magazzino posteriore, il fusibile è installato sul veicolo, il parafulmine è collegato direttamente al bus, il televisore è collegato al bus tramite il cavo di isolamento;
2, modalità di cablaggio due: il parafulmine del mobile TV è installato nella sala autobus, collegato direttamente all'autobus, il televisore e il fusibile sono installati sul veicolo;
3, modalità di cablaggio tre: il parafulmine del mobile TV è installato separatamente nel magazzino posteriore o nel magazzino anteriore, collegato direttamente al bus, al TV e al fusibile installati sul veicolo.
4, modalità di cablaggio quattro: TV e fusibile installati nel vano fisso dell'armadio della serie XGN, scaricatore installato separatamente in un altro vano, collegato direttamente al bus;
5, modalità di cablaggio cinque: il parafulmine, il TV e il fusibile sono installati nel magazzino posteriore, il parafulmine è collegato direttamente al bus, il TV è collegato al bus tramite il carrello di isolamento;
6, modalità di cablaggio sei: il parafulmine, il fusibile e il TV sono installati nello stesso veicolo manuale, il parafulmine è collegato al fusibile dopo lo stadio.
Questa configurazione corrisponde a un cablaggio errato; se il fusibile si brucia durante il funzionamento, l'apparecchiatura perderà la protezione del limitatore di sovratensione.

1.1.2 Il mobile inferiore del quadro elettrico non è completamente isolato dal mobile posteriore
I vani inferiori e posteriori di alcuni quadri elettrici della serie KYN, come ad esempio i quadri di commutazione in linea per trasformatori principali, i quadri di commutazione per accoppiatori femmina e i quadri di commutazione per linee di alimentazione, non sono completamente isolati. Quando il personale accede ai vani inferiori, potrebbe toccare accidentalmente la sbarra o la parte sotto tensione del capocavo, con conseguente rischio di scossa elettrica.
Il pericolo nascosto non è isolato tra il mobile inferiore e il mobile posteriore del quadro elettrico, come mostrato nella Figura 3:

Figura 3 Nessun pericolo nascosto è isolato tra il mobile inferiore e il mobile posteriore del quadro elettrico

1.2, contromisure
Il quadro elettrico con cablaggio nascosto deve essere riconfigurato una volta.
La figura 5 mostra lo schema di trasformazione della modalità di cablaggio del quadro elettrico:

FIG. 5 Schema di trasformazione della modalità di cablaggio del quadro elettrico

1.2.1 Schema di riforma tecnica per la modalità di cablaggio del parafulmine nel mobile TV
1. Per la modalità di cablaggio uno, rimuovere il parafulmine nel vano, la modalità di cablaggio della TV rimane invariata, il foro originale nella parete della sala bus viene bloccato, il parafulmine viene convertito in un limitatore di sovratensione sul carrello, e il parafulmine è in parallelo con il fusibile e il circuito TV.
2. Per la modalità di cablaggio due, rimuovere il parafulmine nel vano autobus, spostare il parafulmine nel vagone mobile e rimontarlo in un fusibile e parafulmine, aggiungere la piastra di installazione della scatola di contatto inferiore, il deflettore della scatola di contatto e il meccanismo della valvola, installare il televisore nel vano posteriore e collegarlo al contatto inferiore del vagone manuale di isolamento tramite il cavo.
Questo schema può essere implementato sul carrello a mano originale, ma si può anche valutare la possibilità di sostituirlo con uno nuovo.
3. Per la modalità di cablaggio tre, rimuovere il parafulmine del vano originale, spostare il parafulmine sul vagone mobile e rimontarlo in un fusibile e parafulmine, chiudere il foro nella parete del vano autobus originale, aggiungere la piastra di installazione della scatola di contatto inferiore del vagone di servizio, il deflettore della scatola di contatto e il meccanismo della valvola, installare il televisore nel vano posteriore e collegarlo al contatto inferiore tramite il cavo.
Questo schema può essere implementato sul carrello a mano originale, ma si può anche valutare la possibilità di sostituirlo con uno nuovo.

4. Per la modalità di cablaggio quattro, rimuovere il limitatore di sovratensione dagli altri vani, spostare il limitatore di sovratensione nel vano fusibili e TV, collegarlo all'interruttore di sezionamento e collegarlo in parallelo al circuito fusibili e TV.
5, per la modalità di cablaggio cinque, scaricatore di sovratensione, posizione di installazione TV invariata, il cavo dello scaricatore di sovratensione originale è collegato direttamente al contatto di isolamento manuale dell'auto, la cabina bus originale passa attraverso il foro nel muro.
6. Per la modalità di connessione 6, la modalità di layout corrisponde alla connessione errata. Una volta che il fusibile si è bruciato durante il funzionamento, l'apparecchiatura perderà la protezione del limitatore di sovratensione.
Rimuovere il parafulmine e il fusibile dall'auto originale, modificare la posizione dei cavi, collegare il parafulmine a monte del fusibile e in parallelo con il fusibile e il circuito TV.

1.2.2 Precauzioni per l'isolamento incompleto tra il mobile inferiore e il mobile posteriore del quadro elettrico
Poiché la struttura di questo tipo di armadio elettrico è fissa, se durante la trasformazione viene installata una piastra divisoria, la forma della struttura interna e la distribuzione dello spazio cambieranno, e le prestazioni di protezione interna del prodotto non potranno essere garantite. Pertanto, è necessario confermare la manutenzione del lato 10 kV del trasformatore principale e la manutenzione dell'interruttore del trasformatore principale prima di poter eseguire i lavori.

2. Capacità insufficiente di rilascio dell'arco interno
2.1 Tipologie di pericoli nascosti
Durante il funzionamento effettivo, il quadro elettrico metallico chiuso presenta difetti che, uniti a condizioni operative sfavorevoli causate dal deterioramento delle prestazioni di isolamento, da un utilizzo improprio o da altri fattori, possono provocare un guasto da arco elettrico interno.
L'arco generato da un cortocircuito ha temperatura e energia elevate. L'arco stesso è costituito da un gas plasma molto leggero. Sotto l'azione della corrente elettrica e del gas caldo, l'arco si propaga ad alta velocità all'interno del quadro elettrico, causando una rapida espansione dell'area di guasto.
In questo caso, la gassificazione, i materiali isolanti, la fusione del metallo, l'aumento di temperatura e pressione all'interno del quadro elettrico, se non è progettato o installato un canale di sfogo della pressione qualificato, la grande pressione farà sì che il quadro si sposti su un altro pannello, pannello della porta, cerniere, finestra, grave deformazione e frattura, l'arco prodotto dall'aria ad alta temperatura del quadro si sposti in un'altra posizione, causando gravi ustioni al personale addetto alla manutenzione delle apparecchiature vicine,
Addirittura potenzialmente letale.
Attualmente, si riscontrano alcuni problemi, come ad esempio la mancanza di un canale di sfogo della pressione, la presenza di un canale di sfogo della pressione non adeguato, la mancata verifica e collaudo della capacità di rilascio dell'arco interno e la scarsa rigorosità della valutazione durante il test.

2.2, contromisure
[Selezione] Le prestazioni dell'arco di guasto interno del quadro elettrico devono essere di livello IAC, la durata consentita dell'arco interno non deve essere inferiore a 0,5 s, la corrente di prova è la corrente di tenuta nominale a breve termine.
Per i prodotti con corrente di interruzione di cortocircuito nominale superiore a 31,5 kA, è possibile eseguire il test dell'arco di guasto interno secondo il valore di 31,5 kA.
[Modifica] Aggiungere o modificare il canale di sfogo della pressione ed eseguire il test e la verifica dell'arco interno in stretta conformità con i requisiti dello standard di prova di tipo.
[Protezione] Compressione appropriata della differenza di livello di protezione del trasformatore principale, riduzione del tempo di guasto continuo dell'arco di guasto.

3. Problema di isolamento interno
3.1 Tipo di pericolo nascosto
Negli ultimi anni, il volume dei prodotti per armadi elettrici si è ridotto, mentre le prestazioni di isolamento degli armadi sono peggiorate e i difetti e i guasti sono aumentati.
Prestazioni principali in: distanza di salita e spazio libero in aria non sufficienti, soprattutto per l'armadio manuale, ora molti produttori per ridurre le dimensioni dell'armadio, riducono notevolmente l'interruttore automatico installato nell'armadio, la spina di isolamento e la distanza tra terra, ma non hanno adottato misure efficaci per garantire la forza di isolamento;
Processo di assemblaggio scadente: a causa della scarsa qualità dell'assemblaggio, un singolo componente nell'armadio elettrico può superare il test di pressione, ma l'intero armadio elettrico non lo supera dopo l'assemblaggio;
La capacità di contatto è insufficiente o il contatto è difettoso; quando la capacità di contatto è insufficiente o il contatto è difettoso, si verifica un aumento della temperatura locale, un calo delle prestazioni di isolamento e si possono verificare fenomeni di infiammabilità verso terra o tra le fasi.
Il fenomeno della condensa, il riscaldatore integrato si danneggia facilmente e non può funzionare normalmente; il fenomeno della condensa nell'armadio dell'interruttore riduce le prestazioni di isolamento;
Scarse prestazioni di isolamento degli accessori di supporto.
Per ridurre i costi, alcuni produttori adottano un livello di isolamento inferiore per gli accessori di supporto, riducendo le prestazioni di isolamento complessive del quadro elettrico.

3.2, contromisure
Non dovremmo perseguire ciecamente la miniaturizzazione dei quadri elettrici. Dovremmo acquistare quadri elettrici adeguati in base alla situazione del progetto, alla configurazione della sottostazione, alle operazioni e alla manutenzione, alla revisione delle apparecchiature e ad altri fattori.
Per le apparecchiature che utilizzano aria o aria/materiale isolante come mezzo isolante, occorre considerare lo spessore, la rigidità dielettrica di progetto e l'invecchiamento del materiale isolante, e il produttore deve eseguire la prova di condensazione secondo i requisiti standard;
Per parti quali il manicotto a muro nell'armadio elettrico e nell'armadio della rete ad anello, la valvola meccanica e la curva della sbarra collettiva, se la distanza netta di isolamento in aria è inferiore a 125 mm (12 kV) e 300 mm (40,5 kV), il conduttore deve essere dotato di guaina isolante.
Occorre adottare misure quali smussatura e lucidatura per prevenire la distorsione del campo elettrico nelle parti in cui l'intensità del campo è concentrata, come la boccola di ingresso e di uscita, la valvola meccanica e l'angolo della sbarra.
La barra di distribuzione all'interno del quadro elettrico supporta alcune apparecchiature la cui distanza di isolamento non soddisfa le condizioni anti-incrostazione, come ad esempio le bottiglie di porcellana. Spruzzare un rivestimento isolante RTV per migliorare le condizioni tecniche di funzionamento delle vecchie apparecchiature.

4. Difetto della febbre
4.1 Tipologie di pericoli nascosti
Il punto di connessione del circuito è di scarsa qualità, la resistenza di contatto aumenta, il problema del riscaldamento è evidente, ad esempio un contatto di isolamento inadeguato;
Il design delle prese d'aria degli armadi blindati in metallo non è razionale, l'aria non convoglia correttamente, la capacità di dissipazione del calore è scarsa e i problemi di surriscaldamento all'interno dell'armadio sono maggiori;
Il rivestimento della parete, il trasformatore di corrente e altre strutture di installazione formano un circuito elettromagnetico chiuso, con conseguente generazione di correnti parassite che causano un grave fenomeno di riscaldamento del materiale isolante del deflettore;
Nei quadri elettrici parzialmente chiusi (trasformatori di corrente in fusione, trasformatori di tensione in fusione, trasformatori a secco), il diametro del filo di avvolgimento selezionato è insufficiente, il controllo del processo di fusione non è rigoroso, con conseguente rischio di danni da surriscaldamento.
4.2, contromisure
Potenziare la dissipazione del calore del quadro elettrico e installare un ventilatore di aerazione forzata e un sistema di ventilazione forzata;
In caso di interruzione di corrente, è necessario verificare la pressione di contatto dei contatti dinamici e statici e, se necessario, sostituirli. Contestualmente, è opportuno sostituire la molla di contatto a fatica.
Intensificare la ricerca sulla tecnologia di misurazione della temperatura all'interno dei contenitori termici e applicare nuove tecnologie, come la misurazione della temperatura senza fili, per risolvere il difficile problema della misurazione della temperatura.

5. Prevenire il blocco degli errori non è perfetto
5.1 Rischi potenziali
La maggior parte degli armadi di commutazione è dotata di un dispositivo di blocco anti-errore, ma il suo blocco anti-errore completo e obbligatorio non soddisfa i requisiti.
Parte del quadro elettrico blindato sul retro della porta può essere aperta, non c'è un sistema di bloccaggio a prova di errore, non c'è un doppio deflettore di isolamento, una volta aperto è possibile toccare direttamente le parti sotto tensione e le viti sono normali viti esagonali, è facile aprire la porta e provocare una scossa elettrica all'interno del quadro elettrico;
Parte del trasformatore principale, femmina, TV, trasformatore e altri interruttori senza interruttore di messa a terra, dopo che lo sportello dell'armadio e l'interruttore di messa a terra non hanno formato un blocco meccanico, è possibile rimuovere la vite direttamente aprendo lo sportello, se non chiuso nel caso in cui lo sportello possa anche chiudere l'alimentazione, facile causare l'apertura errata da parte del personale di manutenzione, entrare nell'intervallo elettrico, incidente di scossa elettrica al personale;
In alcuni armadi elettrici, la parte superiore e quella inferiore dello sportello posteriore non possono essere bloccate indipendentemente, e lo sportello superiore viene bloccato da quello inferiore.
Quando l'interruttore di messa a terra della presa è chiuso, la serratura dello sportello inferiore del mobiletto viene rimossa e anche lo sportello posteriore può essere aperto, con conseguente rischio di scosse elettriche.
Ad esempio, i quadri elettrici KYN28;
Dopo aver trascinato fuori alcuni carrelli di manovra, il blocco di isolamento può essere facilmente spinto verso l'alto. Senza impedire il bloccaggio accidentale, il corpo carico è esposto e il personale è soggetto ad aprire per errore il deflettore della valvola di contatto statica dell'interruttore, con conseguente rischio di scossa elettrica.

5.2, contromisure
Poiché la funzione anti-errore del quadro elettrico non è perfetta, poiché la parte posteriore dello sportello del quadro può essere aperta e, una volta aperta, può toccare direttamente le parti sotto tensione del quadro elettrico ad alta tensione. È installato un lucchetto meccanico e si configura il blocco di sicurezza tramite programma anti-errore del computer;
Installare un dispositivo di interblocco tra l'interruttore di terra e lo sportello posteriore dell'armadio elettrico, ad esempio nei modelli GG1A e XGN, e installare un dispositivo di visualizzazione dello stato per bloccare il funzionamento dell'interruttore di terra.
Verificare regolarmente l'affidabilità del dispositivo anti-errore e, in caso di interruzione di corrente, controllare il dispositivo di bloccaggio meccanico tra il carrello e l'interruttore di messa a terra, nonché tra l'interruttore di sezionamento e l'interruttore di messa a terra.

6, la conclusione
Le apparecchiature degli armadi di commutazione sono un elemento fondamentale delle sottostazioni primarie della rete elettrica. Per garantirne il funzionamento stabile, è necessario rafforzare il controllo in tutti gli aspetti, quali progettazione, materiali, processi, collaudi, selezione dei tipi, funzionamento e manutenzione.
Nel rigoroso rispetto dei requisiti di progettazione tipici, combinati con gli standard nazionali e industriali, vengono definiti i requisiti tecnici di progettazione, eliminando in modo sostanziale i pericoli nascosti del cablaggio;
In conformità con gli standard nazionali e industriali, nonché con le misure di prevenzione degli incidenti, vengono formulati requisiti rigorosi per i documenti di gara delle apparecchiature, al fine di impedire che prodotti non conformi entrino in funzione nella rete;
Rafforzare la supervisione della produzione in loco, monitorare rigorosamente i punti chiave della produzione e i test in fabbrica e vietare categoricamente che i prodotti non conformi lascino lo stabilimento;
Attuare attivamente la gestione dei difetti degli armadi elettrici e rafforzare l'attuazione delle misure di prevenzione degli incidenti;
Migliorare la funzione anti-errore del quadro elettrico, rafforzare la gestione del dispositivo di blocco anti-errore, installare il dispositivo di visualizzazione in tempo reale e collaborare con il sistema di "cinque misure di prevenzione" per garantire un blocco anti-errore completo e obbligatorio.