Análisis de fallas y medidas correctivas en equipos de conmutación.

¿Qué es un interruptor?

El cuadro de distribución consta de uno o más cuadros de distribución de baja tensión y equipos relacionados de control, medición, señalización, protección, regulación y otros, siendo el fabricante responsable de todas las conexiones eléctricas y mecánicas internas, un ensamblaje completo de los componentes estructurales. La función principal del cuadro de distribución es abrir y cerrar, controlar y proteger los equipos eléctricos en el proceso de generación, transmisión, distribución y conversión de energía eléctrica. Los componentes del cuadro de distribución incluyen principalmente interruptores automáticos, interruptores de desconexión, interruptores de carga, mecanismos de operación, inductores mutuos y diversos dispositivos de protección.

Análisis de fallas y medidas correctivas en equipos de conmutación.
Los equipos de conmutación de 12 a 40,5 kV constituyen la mayor parte de los equipos de subestación en el sistema de red eléctrica. En los últimos años, se han producido frecuentes accidentes en estos equipos, lo que ha provocado pérdidas económicas, víctimas mortales y otras consecuencias sociales negativas.
El peligro oculto de accidentes y defectos inherentes se centra principalmente en el modo de cableado, la capacidad de liberación de arco interno, el aislamiento interno, el calor y el bloqueo anti-error, etc. Mediante la formulación de contramedidas específicas, se reduce considerablemente el número de accidentes en cuadros eléctricos y armarios de red anular, y se mejora de forma constante la fiabilidad del funcionamiento de la red eléctrica.

1. Problema oculto en el modo de cableado
1.1. Tipo de peligro oculto
1.1.1 El pararrayos en el mueble del televisor está conectado directamente al bus
Según los requisitos típicos de las especificaciones de diseño, el pararrayos del armario de TV debe ser aprobado por el bus de conexión del carro de mano de separación, la disposición de la posición del rack de TV, el modo de conexión y varios, algunos pararrayos del armario de TV a través de un carro de mano de aislamiento conectado al bus, cuando se repara el televisor, al alejar el carro de mano de aislamiento, el pararrayos todavía está cargado, lo que pone al personal de operación del almacén en riesgo de descarga eléctrica. El pararrayos en el gabinete de TV tiene principalmente las siguientes formas de cableado, como se muestra en la Figura 2:

El modo de conexión del cuadro de distribución está oculto.

1. Modo de cableado uno: el pararrayos del gabinete de TV y el televisor están instalados en el almacén trasero, el fusible está instalado en el automóvil, el pararrayos está conectado directamente al bus, el televisor está conectado al bus a través de la mano de aislamiento;
2, modo de cableado dos: el pararrayos del gabinete de TV está instalado en la sala del autobús, conectado directamente con el autobús, el TV y el fusible están instalados en el coche;
3, modo de cableado tres: el pararrayos del gabinete de TV se instala por separado en el almacén trasero o en el almacén delantero, conectado directamente con el bus, el TV y el fusible instalados en el automóvil.
4, modo de cableado cuatro: TV y fusible instalados en el compartimento del gabinete fijo de la serie XGN, pararrayos instalado por separado en otro compartimento, conectado directamente al bus;
5, modo de cableado cinco: el pararrayos, el TV y el fusible están instalados en el almacén trasero, el pararrayos está conectado directamente al bus, el TV está conectado al bus a través del vagón de mano de aislamiento;
6, modo de cableado seis: el pararrayos, el fusible y el TV se instalan en el mismo vagón de mano, el pararrayos se conecta al fusible después de la etapa.
Esta configuración se debe a un cableado incorrecto; una vez que el fusible se funde durante el funcionamiento, el equipo perderá la protección del pararrayos.

1.1.2 El armario inferior del armario de distribución no está completamente aislado del armario trasero.
Los gabinetes inferiores y traseros de algunos gabinetes de distribución de la serie KYN, como los gabinetes de distribución en línea del transformador principal, los gabinetes de distribución de acoplamiento hembra y los gabinetes de distribución de alimentadores, no están completamente aislados. Cuando el personal ingresa a los gabinetes inferiores, puede tocar accidentalmente la barra colectora o la parte activa del cabezal del cable, lo que puede provocar una descarga eléctrica.
El peligro oculto no está aislado entre el gabinete inferior y el gabinete trasero del armario de distribución, como se muestra en la Figura 3:

Figura 3. No se aísla ningún peligro oculto entre el armario inferior y el armario trasero del cuadro de distribución.

1.2, contramedidas
El armario de distribución con cableado oculto debería reformarse una vez.
El diagrama esquemático de la transformación del modo de cableado del armario de distribución se muestra en la Figura 5:

FIG. 5 Diagrama esquemático de la transformación del modo de cableado del cuadro de distribución.

1.2.1 Esquema de reforma técnica para el modo de cableado del pararrayos en el gabinete del televisor
1. Para el modo de cableado uno, retire el pararrayos del compartimento, el modo de cableado del televisor no cambia, el agujero de la pared de la sala de autobuses original se bloquea, el pararrayos se convierte en un pararrayos de fusible en el vagón de mano, y el pararrayos está en paralelo con el fusible y el circuito del televisor.
2. Para el modo de cableado dos, retire el pararrayos del compartimento del autobús, traslade el pararrayos al vagón móvil y vuelva a instalarlo en un fusible y pararrayos, añada la placa de instalación de la caja de contactos inferior, el deflector de la caja de contactos y el mecanismo de válvula, instale el TV en el compartimento trasero y conéctelo al contacto inferior del vagón de aislamiento a través del cable.
Este sistema se puede implementar en el vagón de mano original, pero también se puede considerar la posibilidad de reemplazarlo por uno nuevo.
3. Para el modo de cableado tres, retire el pararrayos del compartimento original, mueva el pararrayos al vagón móvil y vuelva a instalarlo en un fusible y pararrayos, cierre el orificio de la pared de la sala de autobuses original, agregue la placa de instalación de la caja de contacto inferior del vagón de mano, el deflector de la caja de contacto y el mecanismo de válvula, instale el TV en el compartimento trasero y conéctelo al contacto inferior a través del cable conductor.
Este sistema se puede implementar en el vagón de mano original, pero también se puede considerar la posibilidad de reemplazarlo por uno nuevo.

4. Para el modo de cableado cuatro, retire el pararrayos de las otras partes del compartimento, mueva el pararrayos a las partes del compartimento del fusible y del televisor, conéctelo al interruptor de desconexión y conéctelo en paralelo con el circuito del fusible y del televisor.
5, para el modo de cableado cinco, pararrayos, la posición de instalación del televisor sin cambios, el cable del pararrayos original se conecta directamente al contacto del automóvil de mano de aislamiento, la sala de autobuses original a través del agujero de la pared.
6. En el modo de conexión 6, la disposición de los cables corresponde a una conexión incorrecta. Una vez que el fusible se funde durante el funcionamiento, el equipo perderá la protección del pararrayos.
Retire el pararrayos y el fusible del coche original, cambie la posición del cableado, conecte el pararrayos a la parte superior del fusible y en paralelo con el fusible y el circuito de TV.

1.2.2 Precauciones para el aislamiento incompleto entre el armario inferior y el armario trasero del armario de distribución
Debido a que la estructura de este tipo de armario de distribución es fija, si se instala una placa divisoria durante la modificación, su estructura interna y la distribución del espacio se verán alteradas, y no se podrá garantizar el rendimiento de la protección interna del producto. Por lo tanto, es necesario confirmar el mantenimiento del lado de 10 kV del transformador principal y el mantenimiento del interruptor del transformador principal antes de realizar cualquier trabajo.

2. Capacidad insuficiente de liberación de arco interno
2.1 Tipos de peligros ocultos
En el funcionamiento real, el propio armario de distribución metálico cerrado presenta defectos que, junto con las malas condiciones de funcionamiento causadas por el deterioro del rendimiento del aislamiento o un funcionamiento incorrecto y otras razones, provocarán una falla de arco interno.
El arco generado por un cortocircuito tiene alta temperatura y gran energía. El arco en sí es un gas de plasma muy ligero. Bajo la acción de la energía eléctrica y el gas caliente, el arco se desplaza a gran velocidad dentro del gabinete, provocando la rápida expansión del área de falla.
En este caso, la gasificación, los materiales aislantes, la fusión del metal, la temperatura interna del armario de distribución y el aumento de presión, si no se diseña o instala un canal de liberación de presión cualificado, la gran presión provocará que el armario se deforme y se fracture gravemente, la placa, el tablero de la puerta, las bisagras y la ventana se deformen y se rompan, el arco producido por el aire a alta temperatura del armario se desplace hacia la posición de otro, provocando quemaduras graves al personal de mantenimiento y operación del equipo cercano.
Incluso potencialmente mortal.
Actualmente, existen algunos problemas, como la falta de un canal de alivio de presión, la instalación de un canal de alivio de presión inadecuado, la falta de prueba y verificación de la capacidad de liberación de arco interno y la evaluación poco rigurosa durante la prueba.

2.2, contramedidas
[Selección] El rendimiento del arco de falla interna del armario de distribución debe ser de nivel IAC, la duración permitida del arco interno no debe ser inferior a 0,5 s, la corriente de prueba es la corriente nominal de resistencia a corto plazo.
Para productos con una corriente nominal de interrupción de cortocircuito superior a 31,5 kA, se puede realizar una prueba de arco de falla interna de acuerdo con 31,5 kA.
[Modificación] Agregar o cambiar el canal de alivio de presión y realizar la prueba de arco interno y la verificación en estricta conformidad con los requisitos de la norma de prueba de tipo.
[Protección] Compresión adecuada de la diferencia de nivel de protección del transformador principal, reduce el tiempo de falla continua del arco de falla.

3. Problema de aislamiento interno
3.1 Tipo de peligro oculto
En los últimos años, se ha reducido el volumen de productos de armarios eléctricos, y han aumentado los defectos y fallos en el aislamiento de los armarios.
El rendimiento principal en: la distancia de ascenso y el espacio libre de aire no son suficientes, especialmente el gabinete manual, ahora muchos fabricantes para acortar el tamaño del gabinete, reducen en gran medida el interruptor automático instalado en el gabinete, el enchufe de aislamiento y la distancia a tierra, pero no tomaron medidas efectivas para garantizar la fuerza de aislamiento;
Proceso de ensamblaje deficiente, debido a la mala calidad del ensamblaje, un solo componente en el armario de distribución puede pasar la prueba de presión, pero todo el armario de distribución no la pasa después del ensamblaje;
La capacidad de contacto es insuficiente o el contacto es deficiente; cuando la capacidad de contacto es insuficiente o el contacto es deficiente, aumenta la temperatura local, disminuye el rendimiento del aislamiento y se produce una flacidez a tierra o de fase;
Fenómeno de condensación, el calentador incorporado es fácil de dañar, no puede funcionar normalmente, fenómeno de condensación en el armario de distribución, reduce el rendimiento del aislamiento;
Escaso rendimiento de aislamiento de los accesorios de soporte.
Para reducir costes, algunos fabricantes adoptan un nivel de aislamiento inferior en los accesorios de soporte, lo que reduce el rendimiento de aislamiento general del armario de distribución.

3.2, contramedidas
No debemos perseguir ciegamente la miniaturización de los interruptores. Debemos adquirir los interruptores adecuados según las condiciones del proyecto, el diseño de la subestación, la operación y el mantenimiento, la revisión de los equipos y otros factores.
Para equipos que utilizan aire o aire/material aislante como medio aislante, se deben considerar el espesor, la resistencia de campo de diseño y el envejecimiento del material aislante, y el fabricante debe realizar una prueba de condensación de acuerdo con los requisitos estándar;
Para componentes como el manguito de pared en el armario de distribución y el armario de red en anillo, la válvula mecánica y la curvatura de la barra colectora, si la distancia de aislamiento de aire neta es inferior a 125 mm (12 kV) y 300 mm (40,5 kV), el conductor debe estar equipado con una funda aislante.
Se deben tomar medidas como el biselado y el pulido para evitar la distorsión del campo eléctrico en las partes donde se concentra la intensidad del campo, como el buje de entrada y salida, la válvula mecánica y la esquina del bus.
La barra colectora del armario soporta algunos equipos cuya distancia de aislamiento no cumple con las condiciones antiincrustantes, como las botellas de porcelana. Se aplica un revestimiento aislante de RTV en aerosol para mejorar las condiciones técnicas de funcionamiento de los equipos antiguos.

4. Defecto de fiebre
4.1 Tipos de peligros ocultos
El contacto del punto de conexión del bucle es malo, la resistencia de contacto aumenta, el problema de calentamiento es prominente, como por ejemplo un mal contacto de aislamiento de contacto;
El diseño de la ventilación del armario blindado metálico no es razonable, el aire no circula por convección, la capacidad de disipación de calor es deficiente y los problemas de calentamiento dentro del armario son mayores;
La carcasa de la pared, el transformador de corriente y otras estructuras de instalación forman un circuito electromagnético cerrado, lo que genera corrientes parásitas y provoca un calentamiento excesivo del material deflector aislante.
En los equipos secos de armarios de distribución parcialmente cerrados (transformadores de corriente de tipo fundido, transformadores de tensión de tipo fundido, transformadores de tipo seco), el diámetro del alambre de bobinado seleccionado es insuficiente, el control del proceso de fundición no es estricto y es fácil que se produzcan daños por sobrecalentamiento.
4.2, contramedidas
Refuerce la disipación de calor del armario de distribución e instale un ventilador y un extractor de tiro inducido;
En caso de fallo eléctrico, conviene comprobar la presión de contacto de los contactos dinámicos y estáticos y, si es necesario, sustituirlos. Asimismo, conviene sustituir el muelle de contacto por fatiga.
Incrementar la investigación sobre la tecnología de medición de temperatura dentro del armario y aplicar nuevas tecnologías, como la medición inalámbrica de temperatura, para resolver el difícil problema de la medición de temperatura.

5. El bloqueo de errores no es perfecto.
5.1 Peligros potenciales
La mayoría de los armarios de distribución están equipados con un dispositivo de bloqueo anti-errores, pero su sistema de bloqueo anti-errores integral y obligatorio no cumple con los requisitos.
Parte del armario de distribución blindado en la puerta trasera se puede abrir, no tiene cierre a prueba de errores, no tiene doble barrera de aislamiento, después de abrirla se pueden tocar directamente las partes activas, y los tornillos son tornillos hexagonales comunes, es fácil abrir la puerta y provocar un accidente por descarga eléctrica en el armario activo;
Parte del transformador principal, hembra, TV, el transformador y otros interruptores sin interruptor de puesta a tierra, después de la puerta del gabinete siguiente y el interruptor de puesta a tierra no forman un bloqueo mecánico, se puede quitar el tornillo directamente después de la puerta, no está cerrada en el caso de que la puerta también puede cortar la energía, fácil de causar que el personal de mantenimiento la abra por error, ingrese al intervalo eléctrico, accidente de descarga del personal;
Las partes superior e inferior de la puerta trasera de algunos armarios de distribución no se pueden cerrar con llave de forma independiente, y la puerta superior queda bloqueada por la puerta inferior.
Cuando se cierra el interruptor de puesta a tierra del enchufe, se quita el seguro de la puerta del armario inferior y también se puede abrir la puerta del armario trasero, lo que puede provocar fácilmente un accidente por descarga eléctrica.
Como por ejemplo los interruptores KYN28;
Tras retirar algunos carros de distribución, el bloque de aislamiento se puede levantar fácilmente. Sin evitar el bloqueo accidental, el cuerpo cargado queda expuesto y el operario puede abrir por error la válvula de contacto estático del interruptor, lo que puede provocar una descarga eléctrica.

5.2, contramedidas
Debido a que la función anti-error del armario de distribución no es perfecta, la parte posterior de la puerta del armario se puede abrir y, al abrirse, se pueden tocar directamente las partes activas del armario de distribución de alta tensión con candado mecánico instalado, configure el bloqueo de bloqueo del programa anti-error de la computadora;
Instale un sistema de enclavamiento entre el interruptor de tierra y la puerta trasera del armario en armarios de distribución como GG1A y XGN, e instale un dispositivo de visualización en vivo para bloquear el funcionamiento del interruptor de tierra.
Compruebe periódicamente la fiabilidad del dispositivo anti-errores y verifique el dispositivo de enclavamiento mecánico entre la vagoneta y el interruptor de puesta a tierra, así como el interruptor de desconexión y el interruptor de puesta a tierra, aprovechando la posibilidad de un fallo eléctrico.

6, la conclusión
Los armarios de distribución son un componente fundamental de las subestaciones eléctricas. Para garantizar su funcionamiento estable, es necesario reforzar el control en todos los aspectos, como el diseño, los materiales, el proceso, las pruebas, la selección del tipo, la operación y el mantenimiento.
En estricta conformidad con los requisitos de diseño típicos, combinados con las normas nacionales e industriales, se proponen requisitos técnicos de diseño que eliminan fundamentalmente los peligros ocultos del cableado;
De acuerdo con las normas nacionales e industriales, así como con las medidas de prevención de accidentes, se formulan requisitos estrictos para los documentos de licitación de equipos, con el fin de evitar que productos no cualificados entren en funcionamiento en la red.
Reforzar la supervisión de la fabricación in situ, vigilar estrictamente los puntos clave de la producción y las pruebas de fábrica, y prohibir categóricamente que los productos que no cumplan los requisitos salgan de la fábrica;
Llevar a cabo de forma activa la gestión de defectos en los armarios de distribución y reforzar la aplicación de medidas de prevención de accidentes;
Mejorar la función anti-errores del armario de distribución, reforzar la gestión del dispositivo de bloqueo anti-errores, instalar el dispositivo de visualización en tiempo real y cooperar con el sistema de "cinco medidas de prevención" para garantizar un bloqueo anti-errores integral y obligatorio.