Ανάλυση της Αποτυχίας ενός 750 kV Τύπου Στεγνής Σφαίρης SF₆ Συμπιεσμένου Αερίου Εναλλακτικού

Φαινόμενο Αποτυχίας
Πληροφορίες Αποτυχίας και Λειτουργικό Καθεστώς Πριν την Αποτυχία

Στις 17:53:50 της 16ής Μαΐου 2016, τα συστήματα προστασίας των δύο σειρών της Γραμμής Jingchuan II λειτουργήσαν ακολουθικά. Επιλέχθηκε η φάση B για το κατακόρυφο, και οι φάσεις B των διαχωριστών 7522 και 7520 άνοιξαν. Το σύστημα προστασίας του διαχωριστή 7522 ανίχνευσε μια μόνιμη βλάβη στο σύστημα προστασίας της διπλής γραμμής, με χρονικό καθυστέρηση 0,6s. Στη συνέχεια, οι φάσεις ABC του διαχωριστή 7522 κατακόρυφαν.

Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η προστασία αποτυχίας της φάσης B του διαχωριστή 7522 ενεργοποίησε τη διαφορική προστασία της Δεύτερης Λεωφορίας, και ο διαχωριστής 7512 άνοιξε, οδηγώντας σε παύση ρεύματος της 750kV Δεύτερης Λεωφορίας. Το προ-αποτυχίας λειτουργικό καθεστώς του συστήματος και οι συνθήκες λειτουργίας των μονάδων είναι δεικτικά στο Σχήμα 1. Η ενεργός ισχύς της Μονάδας #1 ήταν 645MW, και η της Μονάδας #2 602MW. Οι Γραμμές Jingchuan I και II λειτουργούσαν κανονικά. Το σύστημα σύνδεσης του επισταθμίου ήταν 3/2 σύνδεση, και το επισταθμίο λειτουργούσε με κλειστό κύκλο.

Κατάσταση Έλεγχου Βλάβης
Οπτικός Έλεγχος Επιτόπου

Ένας επιτόπιος έλεγχος του διαχωριστή 7522 έδειξε ότι οι μηχανικοί δείκτες ανοίγματος/κλείσιμου για τις φάσεις A/B/C έδειξαν τη θέση ανοιχτή, η οποία ήταν στη θέση "0". Η υδραυλική λειτουργική δομή ήταν στη θέση συμπίεσης της ελατήρα. Για τον διαχωριστή WB - 2C, οι φάσεις A/B/

Για τη φάση C, ο επιτόπιος έλεγχος της πάνελ του κιβωτίου λειτουργίας έδειξε ότι το κόκκινο φως του δείκτη TWJ ήταν αναμμένο. Η πίεση SF₆ των διαχωριστών των τριών φάσεων A/B/C ήταν 0,62MPa (σχετική πίεση), και δεν υπήρχαν σαφή ανωμαλίες στον διαχωριστή 7522.

Πληροφορίες Λειτουργίας Προστασίας

• Σύστημα προστασίας IRCS - 931BM Γραμμής Jingchuan II: Στις 17:53:50:404 της 16ής Μαΐου 2016, η διαφορική προστασία φάσης B λειτουργήσει. Η διαφορική προστασία κατακόρυφε τις φάσεις A, B και C σε 767ms, και οι επαφές των θέσεων κατάκορυφης των φάσεων A, B και C επέστρεψαν σε 825ms.

• Σύστημα προστασίας IICS - 103C Γραμμής Jingchuan II: Στις 17:53:50:454 της 16ής Μαΐου 2016, η διαφορική προστασία φάσης B λειτουργήσει, και η φάση-διαφορική κατακόρυφε τις φάσεις ABC σε 790ms.

• Πίνακας προστασίας PRS - 721S διαχωριστή 7522: Ο διαχωριστής 7522 κατακόρυφε τη φάση B. Εκτελέστηκε η επακόλουθη ενέργεια κατάκορυφης. Μετά από 0,6s, εκτελέστηκε η ενέργεια επανασύνδεσης, και επικοινωνήθηκε η ενέργεια τριπλής κατάκορυφης. Μετά από 0,15s, η αποτυχία-κατάκορυφη του ίδιου διαχωριστή έγινε, και μετά από 0,25s, η αποτυχία-κατάκορυφη των γειτονικών διαχωριστών έγινε.

• Πίνακας προστασίας PRS - 721S διαχωριστή 7520: Ο διαχωριστής 7520 κατακόρυφε τη φάση B. Εκτελέστηκε η επακόλουθη ενέργεια κατάκορυφης, και εκτελέστηκε η επακόλουθη τριφασική κατάκορυφη. Επειδή η επανάσύνδεση του διαχωριστή 7520 είχε χρονικό καθυστέρηση 0,9s (για να επανασυνδεθεί με τη βλαμμένη γραμμή και να μειωθεί η επίδραση στη μονάδα), η επανάσύνδεση δεν λειτουργήσει.

• Πίνακας προστασίας PRS - 721S διαχωριστή 7512: Ο διαχωριστής 7512 κατακόρυφε τις τρεις φάσεις, και η επιστροφή των επαφών των θέσεων κατάκορυφης των τριών φάσεων ήταν 1143ms.

• Πίνακας προστασίας RCS - 915E Δεύτερης Λεωφορίας: Στις 17:53:51:258 της 16ής Μαΐου 2016, η αποτυχία-κατάκορυφη της λεωφορίας-γραμμής έγινε.
  

Δοκιμή και Έλεγχος Σώματος Διαχωριστή

Επικοινωνήθηκε με το Ινστιτούτο Ηλεκτρικής Ενέργειας Ningxia για την ανάλυση των συστατικών SF₆ των τριφασικών διαχωριστών 7522. Τα συστατικά σε θειώδη σύνθετα στο SF₆ της φάσης B υπερέβησαν σοβαρά τα πρότυπα. Το περιεχόμενο των προϊόντων διάσπασης σε αυτό το χώρο αέριου ήταν υψηλό, δείχνοντας την ύπαρξη υψηλής ενέργειας τοπικής εκτοξευτικής, η οποία οδήγησε στη διάσπαση των αλληλοσυνδεδεμένων απομονωτικών υλικών, όπως φαίνεται στο Πίνακα 1.

Μετά το μέτρημα του κύκλου διακοπής του διαχωριστή B, επιβεβαιώθηκε ότι ο κύκλος ήταν ανοιχτός, δείχνοντας ότι ο διαχωριστής ήταν σε κατάσταση ανοιχτού κυκλώματος. Το Ινστιτούτο Ηλεκτρικής Ενέργειας Ningxia διεξήγαγε δοκιμές χρόνου ανοίγματος και αντίστασης κυκλώματος των φάσεων A και C του διαχωριστή 7522, και τα αποτελέσματα των δοκιμών ήταν σύμφωνα με τα πρότυπα.

Αποσυναρμολόγηση και Έλεγχος Μετά την Αποτυχία

Για τον διαχωριστή 7522, το SF₆ gas μέσα στη φάση B αποβλήθηκε, και εισήχθη νίτρο. Το πύλη του σώματος του διαχωριστή άνοιξε. Βρέθηκε σκόνη (προϊόντα διάσπασης της τόξου) μέσα. Μετά την άφιξη τεχνικών της ABB, αποσυναρμολογήθηκε ο απομονωτής, και βρέθηκαν 2 σπασμένα ηλεκτρόδη. Οι σπασμένοι ηλεκτρόδη συνδέονταν με τον εξωτερικό τοίχο. Το σύνδεσμα και ο κινητός επαφής έδειξαν σαφή σημάδια εκτοξευτικής, και ο μηχανισμός λειτουργίας του κινητού επαφής είχε σαφή προϊόντα διάσπασης. Ο μηχανισμός λειτουργίας της υδραυλικής ελατηριαίας δομής του διαχωριστή ελέγχθηκε και βρέθηκε ότι λειτουργούσε κανονικά.

Ανάλυση Αιτίας
Αρχή Εξαφάνισης Τόξου

Η καλύτερη στιγμή για την εξαφάνιση ενός τόξου AC είναι όταν η ροή τόξου διασχίζει το μηδέν κάθε μισού κύκλου. Κατά τη διάρκεια της περιόδου μηδενικής ροής, το τόξο υποστέλλεται μέσω 2 διεργασιών ανάκαμψης:

• Διαδικασία Ανάκαμψης Ηλεκτρικής Αντίστασης: Λόγω της ενίσχυσης της διαδικασίας αποιονίωσης, η ηλεκτρική αντίσταση μεταξύ των ηλεκτρόδων τού τόξου επανακτά σταδιακά την αρχική της τιμή.

• Διαδικασία Ανάκαμψης Τάσης Τόξου: Η τάση της πηγής επαναφέρεται στις επαφές. Η τάση τού τόξου αυξάνεται από την τάση εξαφάνισης τού τόξου στην τάση της πηγής. Εάν η διαδικασία ανάκαμψης της ηλεκτρικής αντίστασης είναι πιο γρήγορη από τη διαδικασία ανάκαμψης της τάσης τού τόξου, και η αμπλιτούδα της διαδικασίας ανάκαμψης της τάσης τού τόξου είναι μεγάλη, η διαδικασία ανάκαμψης της τάσης τού τόξου θα είναι πιο γρήγορη από τη διαδικασία ανάκαμψης της ηλεκτρικής αντίστασης, οδηγώντας στην εξαφάνιση της ηλεκτρικής αντίστασης μεταξύ των ηλεκτρόδων, και το τόξο επαναφέρεται. Εάν η διαδικασία ανάκαμψης της τάσης τού τόξου ξεκινά πριν από τη διαδικασία ανάκαμψης της ηλεκτρικής αντίστασης, το τόξο επαναφέρεται.

Συμπέρασμα

Σε συνδυασμό με τον καταγραμμένο κύμα της προστασίας CSL103, μετά την επανάσύνδεση της φάσης B του διαχωριστή 7522, η προστασία έδωσε εντολή τριφασικής κατάκορυφης στις 767 ms, και οι τρεις φάσεις του διαχωριστή 7522 άνοιξαν εντελώς στις 825 ms, με χρονική διάρκεια 58 ms. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εξαφάνισης του τόξου της φάσης B, το κύμα ροής δεν διασχίστηκε το μηδέν, και το τόξο συνέχισε να παρέχει ροή σύνδεσης μέσα στον διαχωριστή.

Σύμφωνα με την ανάλυση της εξαφανιστικής απόδοσης του SF₆ gas: υπό την επίδραση του τόξου, το SF₆ gas απορροφά ηλεκτρική ενέργεια και παράγει χαμηλοφθοριούχα σύνθετα. Ωστόσο, όταν η ροή τόξου διασχίζει το μηδέν, τα χαμηλοφθοριούχα σύνθετα μπορούν να επανασυνδυαστούν γρήγορα σε SF₆ gas. Η ηλεκτρική αντίσταση του χάσματος τού τόξου ανακτάται σχετικά γρήγορα. Επειδή η ροή τόξου δεν διασχίστηκε το μηδέν, η εξαφανιστική απόδοση του SF₆ gas μειώθηκε. Σε αυτή τη στιγμή, μόνο με την ενεργοποίηση της προστασίας αποτυχίας διαχωριστή, ο γειτονικός διαχωριστής 7512 μπορούσε να κόψει την ροή σύνδεσης. Ο χρόνος από την επιστροφή των επαφών των θέσεων κατάκορυφης του διαχωριστή 7522 μέχρι την επιστροφή των επαφών των θέσεων κατάκορυφης του διαχωριστή 7512 ήταν συνολικά 317 ms, δείχνοντας ότι το υψηλής ενέργειας τόξου της φάσης B καίγεται για 317 ms. Μετά την ανοίξιμη του διαχωριστή 7512, το τόξο εξαφανίστηκε.

Συμπερασματικά, η προστασία της γραμμής και η προστασία αποτυχίας διαχωριστή σε αυτό το γεγονός λειτουργήσαν κανονικά, και ο διαχωριστής κατακόρυφε κανονικά. Οι ενέργειες των πρωτογενών και δευτερογενών εξοπλισμών ήταν όλες σωστές. Για τη φάση B του διαχωριστή 7522, από την ανάλυση της σύνθεσης του αερίου, υπήρξε υψηλή ένταση ενέργειας στο χώρο εξαφάνισης τού τόξου, η οποία ήταν αρκετή για να αυξήσει την πίεση του αερίου. Ωστόσο, η ροή της φάσης B 7522 δεν διασχίστηκε το μηδέν, και το τόξο δεν εξαφανίστηκε. Ωστόσο, η βάλβα του κατώτερου κατειλημμένου χώρου ήταν ανοιχτή, και το υπερβατικό αέριο αποβλήθηκε από το κάτω μέρος, το οποίο μπορεί να μεταφέρει το τόξο και να καίει τον απομονωτικό στέγαστρο της κινητής επαφής και τον παράλληλο καπασίτορα.

Ανάλυση των Αιτιών της Καύσης της Αντίστασης Κλεισίματος του Διαχωριστή και της Διάβρωσης του Ομοιόμορφου Φραγμού Στέγαστρου στην Εξωτερική Πλευρά της Αντίστασης

Η λειτουργία του διαχωρι