Analiza neuspjeha 750 kV spremničkog tipa SF₆ stisnute plinove prekidnika struje

Pojav greške
Informacije o grešci i način rada prije pojave greške

16. svibnja 2016. u 17:53:50, zashtitni uređaji dva skupa na liniji Jingchuan II su se uzastopno aktivirali. Odabrana je faza B za isključivanje, te su se prekidaci 7522 i 7520 u fazi B isključili. Zashita prekidaca 7522 detektirala je trajnu grešku na dvostruko-putnoj zashitnoj opremi s odazivom od 0,6s. Nakon toga, prekidac 7522 tri faze (ABC) je isključen.

Tijekom ovog procesa, zashita od neuspjeha prekidaca 7522 u fazi B aktivirala je diferencijalnu zashitu busa II, te je prekidac 7512 isključen, što je dovelo do isključivanja napajanja busa II od 750kV. Način rada sustava prije pojave greške i stanje jedinica prikazani su na Slici 1. Snaga jedinice #1 bila je 645MW, a snaga jedinice #2 602MW. Linije Jingchuan I i II radile su normalno. Šema spojeva postaja podizanja bila je 3/2 spoj, a postaja podizanja radila je u zatvorenom krugu.

Situcija pri inspekciji greške
Vizualna inspekcija na mjestu

Na mjestu inspekcija prekidaca 7522 pokazala je da mehanički pokazatelji otvaranja/zatvaranja za faze A/B/C označavaju položaj otvoren, koji je bio na "0" poziciji. Hidraulička operativna struktura bila je u položaju pritiska opruge. Za WB - 2C prekidac, faze A/B/

Za fazu C, na mjestu inspekcija panela operativne kutije pokazala je da je crvena svjetiljka indikatora TWJ bila upaljena. Tlak SF₆ plina za faze A/B/C prekidaca iznosio je 0,62MPa (relativni tlak), a nisu bile vidljive očigledne anomalije na prekidacu 7522.

Informacije o akciji zashite

• Zaštitni uređaj IRCS - 931BM za liniju Jingchuan II: 16. svibnja 2016. u 17:53:50:404, diferencijalna zashita struje faze B se aktivirala. Diferencijalna zashita struje isključila je faze A, B i C nakon 767ms, a kontakti položaja isključivanja faza A, B i C se vratili su nakon 825ms.

• Zaštitni uređaj IICS - 103C za liniju Jingchuan II: 16. svibnja 2016. u 17:53:50:454, diferencijalna zashita struje faze B se aktivirala, i fazno-diferencijalno isključila su faze ABC nakon 790ms.

• Zaslon zashite prekidaca PRS - 721S za prekidac 7522: Prekidac 7522 isključen je u fazi B. Došlo je do nadoknadnog isključivanja. Nakon 0,6s, izvršena je akcija ponovnog zatvaranja, a komunikacija o trostrukom isključivanju je obavljena. Nakon 0,15s, dogodilo se isključivanje zbog neuspjeha samog prekidaca, a nakon 0,25s, isključivanje susjednih prekidaca zbog neuspjeha.

• Zaslon zashite prekidaca PRS - 721S za prekidac 7520: Prekidac 7520 isključen je u fazi B. Došlo je do nadoknadnog isključivanja, a izvršeno je trostruko nadoknadno isključivanje. Budući da je ponovno zatvaranje prekidaca 7520 imalo odaziv od 0,9s (ponovno zatvaranje s defektom linije kako bi se smanjio utjecaj na jedinicu), ponovno zatvaranje nije funkcioniralo.

• Zaslon zashite prekidaca PRS - 721S za prekidac 7512: Prekidac 7512 isključen je u tri faze, a vrijeme povratka kontakata položaja isključivanja tri faze iznosilo je 1143ms.

• Zaslon zashite matičnog busa I RCS - 915E: 16. svibnja 2016. u 17:53:51:258, došlo je do isključivanja bus-linije zbog neuspjeha.
  

Ispitivanje i provjera tijela prekidaca

Kontaktirana je istraživačka institucija Ningxia Electric Power radi analize sastavnih dijelova SF₆ plina za tri faze prekidaca 7522. Sulfuristi sastavnici u SF₆ plinu faze B su značajno premašile standard. Sadržaj proizvoda dekompozicije u tom plinskom prostoru bio je visok, što ukazuje na prisutnost visokoenergetskog parcijalnog razlaganja, što je dovelo do dekompozicije čvrstih izolacijskih materijala, kao što je prikazano u Tablici 1.

Nakon mjerenja kola prekidanja prekidaca B, potvrđeno je da je kolo otvoreno, što ukazuje da je prekidac bio u otvorenom stanju. Istraživačka institucija Ningxia Electric Power provedla je testove na vrijeme otvaranja i otpornost kola za faze A i C prekidaca 7522, a rezultati su bili u skladu sa standardima.

Razbijanje i inspekcija nakon pojave greške

Za prekidac 7522, SF₆ plin unutar faze B je ispušten, propljen je dušik, a vrata tijela prekidaca su otvorena. U njemu je pronađena prašina (proizvodi dekompozicije lukovi). Nakon dolaska tehničara iz tvrtke ABB, izolator je razbijen, a pronađene su dvije prekinute elektrode. Prekinute elektrode bile su povezane s vanjskim zidom. Vodiljak i pokretni kontakt pokazali su očigledne tragove ablacije, a mehanizam pokretanja pokretnog kontakta imao je očigledne proizvode taloženja. Mehanizam hidrauličko-sprskog mehanizma za pokretanje prekidaca bio je ispitavan, a otkriveno je da funkcionira normalno.

Analiza uzroka
Princip ugasevanja luka

Najbolje vrijeme za ugasevanje AC luka jest kada struja luka prolazi kroz nulu svakih pola ciklusa. Tijekom perioda kroz nulu, luk prolazi kroz 2 procesa oporavka:

• Proces oporavka dielektričke čvrstoće: Zbog jačanja procesa deionizacije, dielektrička čvrstoća između lukovih elektroda postupno se oporavlja.

• Proces oporavka napona luka: Napajajući napon se ponovno primjenjuje na kontakte. Napon luka se podiže s napona ugasavanja luka na napajajući napon. Ako je proces oporavka dielektričke čvrstoće brži od procesa oporavka napona luka, a amplituda procesa oporavka napona luka je velika, proces oporavka napona luka bit će brži od procesa oporavka dielektričke čvrstoće, što će dovesti do propadanja dielektričke čvrstoće između elektroda, a luk se ponovno zapali. Ako se proces oporavka napona luka počne prije nego što počne proces oporavka dielektričke čvrstoće, luk se ponovno zapali.

Zaključak

U kombinaciji s osnovnim zapisom valova zashitnog uređaja CSL103, nakon ponovnog zatvaranja faze B prekidaca 7522, zashita je izdala naredbu za trostruko isključivanje nakon 767 ms, a sve tri faze prekidaca 7522 su potpuno isključene nakon 825 ms, s vremenom reakcije od 58 ms. Tijekom procesa ugasevanja luka faze B prekidaca, val struje nije prešao kroz nulu, a luk je nastavio davati struju kratkog spoja unutar prekidaca.

Prema analizi performansi ugasevanja SF₆ plina: pod djelovanjem luka, SF₆ plin apsorbira električnu energiju i stvara niske fluorističke spojeve. No, kada struja luka prelazi kroz nulu, niske fluorističke spojeve mogu brzo rekomponirati u SF₆ plin. Dielektrična čvrstoća luksora luka se relativno brzo oporavlja. Budući da struja luka nije prešla kroz nulu, performanse ugasevanja SF₆ plina su se smanjile. Tada se može aktivirati zashita od neuspjeha prekidaca kako bi susjedni prekidac 7512 prekinuo struju kratkog spoja. Vrijeme od povratka kontakta položaja isključivanja tri faze prekidaca 7522 do povratka kontakta položaja isključivanja tri faze prekidaca 7512 iznosilo je ukupno 317 ms, što ukazuje da je visokoenergetski luk faze B prekidaca goreo 317 ms. Nakon što je prekidac 7512 isključen, luk se ugasio.

Zaključno, zashita linije i zashita od neuspjeha prekidaca u ovom događaju su obje funkcionirale normalno, a prekidac se isključio normalno. Rad osnovne i sekundarne opreme bio je ispravan. Za fazu B prekidaca 7522, s analizom sastavnih dijelova plina, prisutan je bio visoko intenzitetni energetski tok u prostoru ugasevanja luka, dovoljan da poveća tlak plina. No, struja faze B prekidaca 7522 nije prešla kroz nulu, a luk se nije ugasio. Ali je ventil donjeg kompresijskog prostora bio otvoren, a višak plina je ispušten s donje strane, što može nositi luk van i sagoriti izolacijski vezni štap pokretnog kontakta i shunt kondenzator.

Analiza uzroka za gorižu otpornosti zatvaranja prekidaca i propadanja uniformnog štitnog poklopca na vanjskoj strani otpornosti

Rad prekidaca je uzrok većine prenapona pri prekidanju. Instalacija otpornosti zatvaranja može efikasno ograničiti prenapone tijekom zatvaranja linije i jednofaznog ponovnog zatvaranja. 550/800PMSF₆ plinskih eksplozivnih prekidaca proizvedenih od strane tvrtke ABB koje koristimo u našoj tvrtki sastoje se od slojeva silicij-karbida otpornih ploča. Prema uputama proizvođača, toplotna kapacitetna otpornost zatvaranja je sljedeća: kada se zatvori 4 puta na 1,3 nominalne faze napona, interval između prvih dvaju puta je 3 minute, a interval između zadnjih dvaju puta je 3 minute; interval između dvije grupe testova (ispred i iza) ne smije premašiti 30 minuta.

Prekidac ima serijsku strukturu presjeka, koja se sastoji od 3 glavnih presjeka, 1 pomoćnog presjeka i kombinirane otpornosti zatvaranja, kao što je prikazano na Slici 2. Glavna karakteristika serijske strukture presjeka jest da tijekom operacije zatvaranja prekidaca, pomoćni presjek zatvori nakon glavnog presjeka u prostoru ugasevanja luka, a tijekom operacije otvaranja, pomoćni presjek se razdvaja nakon glavnog presjeka u prostoru ugasevanja luka.

To jest, redoslijed radnje pomoćnog presjeka je kasnije zatvaranje i kasnije otvaranje. Njegov radni princip jest sljedeći: tijekom zatvaranja, prvi se zatvori glavni presjek, formirajući strujni krug u seriji s otpornosti, a povezan je s otpornosti zatvaranja. Nakon oko 8-11 ms (prema uputama proizvođača), formiran je strujni krug kroz kontakt zatvaranja pomoćnog presjeka, kraćući otpornost zatvaranja; tijekom otvaranja, prvi se razdvoji glavni presjek, otvarajući glavni strujni krug, a zatim se razdvoji pomoćni presjek.

Stoga, pomoćni presjek nosi nominalnu struju i struju kratkog spoja tijekom otvaranja. Nakon mehaničkog otvaranja faze B, otpornost zatvaranja povezana je s krugom. Budući da je luk između presjeka faze B trajao 317 ms kroz otpornost zatvaranja, a struja luka bila je približno 1620 A, prema izračunu, toplotna kapacitetna opterećenja otpornosti zatvaranja bila je veća od njenog nominalnog kapaciteta. To je dovelo do preopterećenja toplotne kapacitete veze između otpornosti zatvaranja i pomoćnog presjeka, što je konačno dovelo do taloženja, ispuštanja na vanjski zid graduiranog prstena, što je dovelo do propadanja graduiranog prstena i tamnjenja otpornosti.

Analiza uzroka za rad zashite od neuspjeha prekidaca

U zashiti od neuspjeha prekidaca, kada se element struje aktivira i ispuni kriterije zashite od neuspjeha, zashita od neuspjeha će se aktivirati ako se primi ulaz o isključivanju zaštite i odgovarajuća struja faze bude veća od 0,05 In.

Kao što je vidljivo iz izvještaja 7522, od 775 ms kada je zaslon zashite prekidaca 7522 primio ulaz o trostrukom isključivanju s zashitnog uređaja IRC - 931BM zashite linije Jingchuan II, do 925 ms kada je lokalni prekidac isključen zbog neuspjeha, i do 1025 ms kada je susjedni prekidac isključen zbog neuspjeha, s odazivom od 0,15 s za isključivanje lokalnog prekidaca i 0,25 s za isključivanje susjednog prekidaca, što je u skladu s logikom rada zashite od neuspjeha, a zashita je ispravno funkcionirala, kao što je prikazano na Slici 3. U oscilogramu može se vidjeti da iako je kontakt položaja isključivanja faze B 7522 vratila se na 825 ms, još je tekla struja (luk) između pokretnog i fiksiranim kontakta.

Zaključci

• Zbog teške distorzije struje greške, valna forma se pomaknula na donju stranu vremenske osi. Činjenica da valna forma nije prešla kroz nulu unutar učinkovitog vremena ugasevanja luka prekidaca bila je glavni razlog za neprekidan luk. Neuspjeh oporavka izolacije prije otvaranja prekidaca i pad performansi ugasevanja luka SF₆ plina bili su sekundarni razlozi za neprekidan luk.

• Neprekidan luk i ispuštanje ostatka plina iz prostora ugasevanja luka, koji je nosio luk, bili su glavni razlozi za tamnjenje veznog štapa izolacije i vanjskog zida kondenzatora.

• Nakon mehaničkog otvaranja faze B, otpornost zatvaranja povezana je s krugom. Budući da je luk između presjeka faze B trajao 317 ms kroz otpornost zatvaranja, toplotna kapacitetna opterećenja dovela je do taloženja veze između otpornosti zatvaranja i pomoćnog presjeka, što je konačno dovelo do taloženja, ispuštanja na vanjski zid graduiranog prstena, što je dovelo do propadanja graduiranog prstena i tamnjenja otpornosti.

• Prisustvo struje luka u fazi B i njegovo odgovaranje logici rada zashite od neuspjeha prekidaca bili su glavni razlozi za isključivanje busa.