750 kV säiliömuotoisen SF₆-painehajotteen epäonnistumisen analyysi

Häiriön ilmiö
Häirintiedot ja toimintatila ennen häiriötä

16. toukokuuta 2016 kello 17:53:50 Jingchuan II -linjan suojalaitteet toimivat peräkkäin. Valittiin vaihe B katkaisuun, ja katkaisijoiden 7522 ja 7520 B-vaihe avattiin. Katkaisijan 7522 suoja havaitsema pysyvä vika kaksiviivassuojalaitteessa tapahtui 0,6 sekunnin viiveellä. Tämän jälkeen katkaisija 7522 katkaisi ABC kolme vaihetta.

Tässä prosessissa katkaisijan 7522 B-vaiheen epäonnistumissuoja aktivoi Bus II:n differentiaalisuojan, ja katkaisija 7512 avattiin, mikä johti 750 kV Bus II:n sähkökatkokseen. Järjestelmän toimintatila ennen häiriötä ja yksiköiden toimintatilat on näkyvissä kuvassa 1. Yksikkö #1 tuotti 645 MW ja yksikkö #2 602 MW. Jingchuan I ja II -linjat toimivat normaalisti. Pienennyslaitoksen kytkentätapa oli 3/2-kytkentä, ja pienennyslaitos toimi suljetulla rengasratalla.

Häirinhallinta
Paikan päällä tehty silmämääräinen tarkastus

Katkaisija 7522:n paikan päällä tehdyn tarkastuksen mukaan A/B/C-vaiheiden mekaaniset avaaminen/sulkeutuminen ilmaisimet osoittivat auki-asetelmaa, joka oli "0" -paikassa. Hydraulinen toimintarakennelma oli kehän puristamispäällä. WB-2C-katkaisijalle vaiheet A/B/

Vaiheelle C paikan päällä tehty operaatiopaneelin tarkastus osoitti, että TWJ-indikaattorin punainen valo oli päällä. A/B/C kolmen vaiheen katkaisijoiden SF₆-kaasupaine oli 0,62 MPa (suhteellinen paine), eikä katkaisija 7522:ssa ollut huomattavia poikkeamia.

Suojatoiminnon tiedot

• Jingchuan II -linjan suojalaitteen IRCS-931BM suojalaitteessa: 16. toukokuuta 2016 kello 17:53:50:404 B-vaiheen virtaerodifferenssisuojalaitteessa tapahtui toiminto. Virtaerodifferenssisuoja katkaisi vaiheet A, B ja C 767 ms:n kuluttua, ja vaiheiden A, B ja C katkaisukontaktit palasivat 825 ms:n kuluttua.

• Jingchuan II -linjan suojalaitteen IICS-103C suojalaitteessa: 16. toukokuuta 2016 kello 17:53:50:454 B-vaiheen virtaerodifferenssisuojalaitteessa tapahtui toiminto, ja vaiheero katkaisi vaiheet ABC 790 ms:n kuluttua.

• Katkaisija 7522:n suojapaneelin PRS-721S suojalaitteessa: Katkaisija 7522 katkaisi B-vaiheessa. Seuraavan toiminnon jälkeen 0,6 sekunnin kuluttua uudelleenyhdistäminen toteutettiin, ja kolmekertainen katkaisutoiminto kommunikoitiin. 0,15 sekunnin kuluttua katkaisija itsensä epäonnistumiskatkaisu tapahtui, ja 0,25 sekunnin kuluttua naapurikatkaisijoiden epäonnistumiskatkaisu tapahtui.

• Katkaisija 7520:n suojapaneelin PRS-721S suojalaitteessa: Katkaisija 7520 katkaisi B-vaiheessa. Seuraavan toiminnon jälkeen kolmen vaiheen seuraava katkaisutoiminto toteutettiin. Koska katkaisija 7520:n uudelleenyhdistämisessä oli 0,9 sekunnin viive (yhdistää virheelliseen linjaan ja vähentää vaikutusta yksikköön), uudelleenyhdistäminen ei toiminut.

• Katkaisija 7512:n suojapaneelin PRS-721S suojalaitteessa: Katkaisija 7512 katkaisi kolme vaihetta, ja kolmen vaiheen katkaisukontaktien paluuaika oli 1143 ms.

• Bus II:n äidinsuojan I paneelin RCS-915E suojalaitteessa: 16. toukokuuta 2016 kello 17:53:51:258 bus-line epäonnistumiskatkaisu tapahtui.
  

Katkaisijan ruumiin testaus ja tarkastus

Ningxia Electric Power Research Institute pyydettiin analysoimaan 7522:n kolmen vaiheen katkaisijan SF₆-kaasun komponentteja. Vaiheen B SF₆-kaasussa olevat rikkiyhdisteet olivat vakavasti yli standardin. Tämän kaasukammion hajotusainepitoisuus oli korkea, mikä osoitti, että korkean energian osittainen sähkövirta aiheutti kiinteän eristämateriaalin hajoamisen, kuten taulukossa 1 on näkyvissä.

Katkaisija B:n katkaisukierroksen mittauksen jälkeen vahvistettiin, että kierros oli auki, mikä osoitti, että katkaisija oli ollut auki-asetelmassa. Ningxia Electric Power Research Institute suoritti testejä vaiheiden A ja C avaamisaikaan ja piirit vastustukseen katkaisijassa 7522, ja testitulokset olivat standardien mukaisia.

Purkaminen ja tarkastus häirin jälkeen

Katkaisija 7522:n vaiheen B sisällä oleva SF₆-kaasu päästettiin ulos, typpigas syöttäytyi, ja katkaisijan ruumiin ovi avattiin. Sisällä löydetään pöly (kaarenpoisto hajoamistuotteita). Kun ABB-teknikerit saapuivat, eriste purkitettiin, ja löydettiin 2 katkaistua elektrodia. Katkaistut elektrodit liittyivät ulkovarrenaan. Liittymäputki ja liikekontaktissa oli selvästi hajaannuspäällyste, ja liikekontaktin toimintamekanismilla oli selvästi sulanut hajoamistuotteita. Katkaisijan hydraulisen kehänpuristin toimintarakennelman toimintaa tarkastettiin, ja se toimi normaalisti.

Syyanalyysi
Kaarenpoiston periaate

AC-kaaren paras poistoaika on, kun kaaren virta kulkee nollan läpi joka puolikierto. Nollan ylityskaudella kaara kokee 2 palautumisprosessia:

• Erityisvoiman palautumisprosessi: Deioniointiprosessin vahvistumisen ansiosta kaarenpään välillä oleva erityisvoima palautuu asteittain.

• Kaaren jännitepalautumisprosessi: Virtalähde jännite toistetaan kontakteihin. Kaaren jännite nousee kaarenpoistojännitteestä virtalähteen jännitteeseen. Jos erityisvoiman palautumisprosessi on nopeampi kuin kaaren jännitepalautumisprosessi, ja kaaren jännitepalautumisprosessin amplitudi on suuri, kaaren jännitepalautumisprosessi on nopeampi kuin erityisvoiman palautumisprosessi, mikä johtaa elektrodidenvälisten dielektristen materiaalien rikkoutumiseen, ja kaara syttyy uudelleen. Jos kaaren jännitepalautumisprosessi alkaa ennen erityisvoiman palautumisprosessin alkua, kaara syttyy uudelleen.

Yhteenveto

Yhdistettynä CSL103-suojalaitteen häirintiedostoon, kun 7522:n B-vaihe uudelleenyhdistettiin, suoja antoi kolmen vaiheen katkaisukomento 767 ms:n kuluttua, ja 7522:n kolme vaihetta avattiin kokonaan 825 ms:n kuluttua, toiminta-aika 58 ms. B-vaiheen katkaisijan kaarenpoistoprosessissa virta-kuva ei ylittänyt nollaa, ja kaara jatkoi lyhytsulun virtatuotantoa katkaisijan sisällä.

SF₆-kaasun kaarenpoisto-ominaisuuksien analyysin mukaan: kaaren vaikutuksessa SF₆-kaasu absorboi sähköenergian ja luo alifluoriyhdyskuntia. Mutta kun kaaren virta ylittää nollan, alifluoriyhdyskunnat voivat nopeasti rekombinoitua takaisin SF₆-kaasuksi. Kaarenpään välillä oleva erityisvoima palautuu suhteellisen nopeasti. Koska kaaren virta ei ylittänyt nollaa, SF₆-kaasun kaarenpoisto-ominaisuus heikkeni. Tällöin vain katkaisijan epäonnistumissuojan aktivoinnilla naapurikatkaisija 7512 voisi katkaista virhevirtauksen. 7522:n kolmen vaiheen katkaisukontaktin paluusta 7512:n kolmen vaiheen katkaisukontaktin paluuhun meni yhteensä 317 ms, mikä osoitti, että B-vaiheen katkaisijan korkean energian kaara paloi 317 ms. Kun 7512 katkaisija avattiin, kaara sammuttiin.

Yhteenvetona tässä tapauksessa linjasuojat ja katkaisijan epäonnistumissuoja toimivat normaalisti, ja katkaisija katkaisi normaalisti. Ensimmäisen ja toisen asteen laitteiden toimet olivat kaikki oikein. 7522:n B-vaiheen katkaisijan kaasuyhdistelmäanalyysin mukaan kaarenpoisto-osastossa oli korkean intensiteetin energia, joka riitti lisätä kaasupaineen. Mutta 7522B-vaiheen virta ei ylittänyt nollaa, ja kaara ei sammuttanut. Mutta alapuolen puristuskammion venttiili oli avattu, ja ylijäämäkaasu purkautui alaosasta, mikä voi kuljettaa kaaran ulos ja polttaa liikekontaktin eristävän varren ja shuntikapasitorin.

Katkaisijan sulamisresistorin palamisen ja sen ulkopuolelle asetetun tasaisen suojakansi muodostaman yhdenmuotoisen suojakansi rikkoutumisen syyanalyysi

Katkaisijan toiminta on useimpien kytkentäylikirjoitusten syy. Sulamisresistorin asentaminen voi tehokkaasti rajoittaa ylikirjoituksia linjan sulatessa ja yhden vaiheen uudelleenyhdistäessä. Yrityksemme käyttämä ABB:n 550/800PMSF₆-kaasupurkujen katkaisija koostuu pinottujen siirikonstaattiresistorilevyjen sulamisresistoreista. Valmistajan ohjeen mukaan sulamisresistorin lämpökappalekapasiteetti on seuraava: kun suljetaan 4 kertaa 1,3 kertaa nomin. vaihejännitteellä, ensimmäisten kahden kerran välinen aika on 3 minuuttia, ja viimeisten kahden kerran välinen aika on 3 minuuttia; kahden ryhmän testien (ennen ja jälkeen) välinen aika ei ylitä 30 minuuttia.

Katkaisijalla on sarja-asentoinen katkaisurakenne, joka koostuu 3 pääkatkaisijasta, 1 apukatkaisijasta ja yhdistelmä-sulamisresistorista, kuten kuvassa 2. Sarja-asentoinen katkaisuominaisuuden pääpiirre on, että katkaisijan sulatessa apukatkaisija sulkeutuu pääkatkaisijan jälkeen kaarenpohjassa, ja katkaisijan avaamisessa apukatkaisija erotetaan pääkatkaisijan jälkeen kaarenpohjassa.

Toisin sanoen apukatkaisijan toiminta on sulkeutuminen myöhempään ja avaaminen myöhempään. Toimintaperiaate on seuraava: sulatessa pääkatkaisija sulkeutuu ensin, muodostaa virtayhdyssilmukan, jossa on resistori, ja sulamisresistori yhdistetään. Noin 8-11 ms:n kuluttua (valmistajan ohjeen mukaan) virtayhdyssilmukka muodostetaan apukatkaisijan sulkeutumiskontaktin kautta, lyhytinnoittaa sulamisresistori; avaamisessa pääkatkaisija erotetaan ensin, avaa päävirtayhdyssilmukan, ja sitten apukatkaisija erotetaan.

Siispä apukatkaisija kantaa nomin. virtaa ja lyhytsulun virtaa avaamisessa. B-vaiheen mekaanisen avaamisen jälkeen sulamisresistori yhdistettiin piiriin. Koska B-vaiheen katkaisijoiden välillä oleva kaara jatkui 317 ms:n ajan sulamisresistorin kautta, ja kaaren virta oli noin 1620 A, laskelmien mukaan sulamisresistorin kantama lämpökappale kapasiteetti oli suurempi kuin sen nomin. kapasiteetti. Tämä johti sulamisresistorin ja apukatkaisijan välisen yhdistymärengas ylityskapasiteetin rikkoutumiseen, lopulta johtamalla sulkemiseen, purkautumiseen ulkovarrenaan tasaisen suojakansiin, mikä johti suojakansi rikkoutumiseen ja resistanssin mustenemiseen.

Katkaisijan epäonnistumissuojan toiminnan syyanalyysi

Katkaisijan epäonnistumissuojassa, kun virtaelementti aktivoituu ja täyttää epäonnistumissuojan kriteerit, epäonnistumissuoja aloitetaan, jos suojakatkaisukomento vastaanotetaan ja vastaava vaiheen virta on suurempi kuin 0,05 In.

Kuten 7522:n raporteista voidaan nähdä, 7522:n katkaisijan suojapaneelin PRS-721S-suojalaitteesta saadusta Jingchuan II -linjan suojalaitteen IRC-931BM-suojalaitteesta kolmen vaiheen katkaisukomento 775 ms:stä, kun se katkaisi paikallisen katkaisijan epäonnistumisen vuoksi 925 ms:stä, ja kun se katkaisi naapurikatkaisijan epäonnistumisen vuoksi 1025 ms:stä, 0,15 s:n viive paikallisen katkaisijan katkaisemiseksi ja 0,25 s:n viive naapurikatkaisijan katkaisemiseksi, mikä on yhteensopiva epäonnistumissuojan toimintalogiikan kanssa, ja suoja toimi oikein, kuten kuvassa 3. Oskillogrammista voidaan nähdä, että vaikka 7522:n B-vaiheen katkaisukontakti oli palannut 825 ms:ään, virtaa (kaaraa) virtasi edelleen liike- ja staattisen kontaktin välillä.

Yhteenveto

• Virhevirtauksen vakava vääristyminen siirtyi akselissa alemmas. Kuvaajan ei ylittänyt nollaa katkaisijan tehokkaan kaarenpoistoaikana, mikä oli kaaren ei-sammutumisen pääsyy. Katkaisijan avaamisen jälkeen katkaisijan välivalon erityisvoiman palautumisen epäonnistuminen ja SF₆-kaasun kaarenpoisto-ominaisuuksien heikentyminen olivat toissijaisia syitä kaaren ei-sammutumiselle.

• Kaaren ei-sammutuminen ja jäännöskaasun purkautuminen kaarenpoisto-osastosta, joka kuljetti kaaren, olivat pääsyyt eristävän varren ja kondensaattorin ulkovarren mustenemiseen.

• B-vaiheen mekaanisen avaamisen jälkeen sulamisresistori yhdistettiin piiriin. Koska B-vaiheen katkaisijoiden välillä oleva kaara virtasi sulamisresistorin kautta 317 ms, lämpökappale kapasiteetti aiheutti sulamisresistorin ja apukatkaisijan välisen yhdistymärengas rikkoutumisen, lopulta johtamalla sulkemiseen, purkautumiseen ulkovarrenaan, mikä johti tasaiseen suojakansiin rikkoutumiseen ja resistanssin mustenemiseen.

• B-vaiheen kaarenvirta ja sen yhteensopivuus katkaisijan epäonnistumissuojan toimintalogiikan kanssa olivat pääsyyt bussin katkaisuun.