750 kV téglatestes SF₆ nyomásos gáz átmenetkötő hibájának elemzése

Hibajelenség
Hiba előtti információk és működési mód

2016. május 16-án, 17:53:50-kor a Jingchuan II vonal két védelmi eszköze egymást követve működött. A B fázisra történt húzás, és a 7522-es és 7520-as átkapcsolók B fázisa nyílt meg. A 7522-es átkapcsoló védelme észlelte a kétvonalas védelmi eszközön lévő végleges hibát, 0,6 másodperces késéssel. Ezután a 7522-es átkapcsoló ABC három fázisa húzódott le.

Ebben a folyamatban a 7522-es átkapcsoló B fázisának hibavédelme aktiválta a II buszból származó differenciális védelmet, és a 7512-es átkapcsoló nyílt meg, ami a 750 kV II busz teljes lehúzását eredményezte. A rendszer hiba előtti működési módja és az egységek működési állapota a 1. ábrán látható. Az 1. egység aktív teljesítménye 645 MW, a 2. egységé pedig 602 MW volt. A Jingchuan I. és II. vonalak normálisan működtek. A növelőállomás csatlakozási módja 3/2-es volt, és a növelőállomás zárva működött.

Hiba vizsgálata
Helyszíni látványos vizsgálat

A 7522-es átkapcsoló helyszíni vizsgálata során az A/B/C fázisok mechanikus nyitva-zárva jelzői a nyitva („0”) pozíciót mutatták. A hidraulikus működési szerkezet a rugó összenyomásában volt. A WB-2C átkapcsoló A/B fázisai esetén

A C fázis esetén a vezérlő doboz paneljének helyszíni vizsgálata során a TWJ indikátor piros lámpája világított. Az A/B/C három fázisú átkapcsoló SF₆ gáznyomása 0,62 MPa (relatív nyomás) volt, és a 7522-es átkapcsolón nem voltek nyilvánvaló anomáliák.

Védelem működési információk

• Jingchuan II vonal védelme IRCS-931BM védelmi eszköz: 2016. május 16-án, 17:53:50:404-kor a B fázis alatti áramdifferenciális védelem működött. Az áramdifferenciális védelem 767 ms múlva húzta le az A, B, C fázisokat, és az A, B, C fázisok húzási kapcsolói 825 ms múlva tértek vissza.

• Jingchuan II vonal védelme IICS-103C védelmi eszköz: 2016. május 16-án, 17:53:50:454-kor a B fázis alatti áramdifferenciális védelem működött, és 790 ms múlva húzta le az ABC fázisokat.

• 7522-es átkapcsoló védelmi képernyő PRS-721S védelmi eszköz: A 7522-es átkapcsoló B fázisának húzása történt. Következő húzási művelet történt. 0,6 s múlva a húzás ismétlése történt, és a három húzás műveletet kommunikált. 0,15 s múlva a saját hibahúzás történt, és 0,25 s múlva a szomszédos átkapcsoló hibahúzása történt.

• 7520-as átkapcsoló védelmi képernyő PRS-721S védelmi eszköz: A 7520-as átkapcsoló B fázisának húzása történt. Következő húzási művelet történt, és háromfázisú követő húzás történt. Mivel a 7520-as átkapcsoló húzásának ismétlése 0,9 s késéssel történt (a hibás vonallal együtt zárva húzva, hogy minimalizálja a hatást az egységre), a húzás nem történt.

• 7512-es átkapcsoló védelmi képernyő PRS-721S védelmi eszköz: A 7512-es átkapcsoló három fázisának húzása történt, és a három fázisú húzási kapcsoló visszatérése 1143 ms múlva történt.

• II-buszmama védelem I képernyő RCS-915E védelmi eszköz: 2016. május 16-án, 17:53:51:258-kor a busz-vonal hibahúzása történt.
  

Átkapcsoló teste vizsgálata és ellenőrzése

Kapcsolatba léptünk a Ningxia Elektroművészeti Kutatóintézettel a 7522-es három fázisú átkapcsoló SF₆ gáz komponenseinek elemzésére. A B fázis SF₆ gázában a szénhidrogén komponensek nagy mértékben meghaladták a szabványt. A gáz kamrában a bomlási termék tartalma magas volt, ami azt jelezte, hogy magasenergias részleges kilövés történt, ami szilárd izoláló anyagok bomlását okozta, ahogy az 1. táblázatban látható.

A 7522-es B fázisú átkapcsoló lehúzó áramkörének mérésével megerősítettük, hogy a kör nyitva van, ami azt jelenti, hogy a kapcsoló nyitva állapotban volt. A Ningxia Elektroművészeti Kutatóintézet ellenőrizte a 7522-es A és C fázisainak nyitási időt és áramkör ellenállását, és a teszt eredményei a szabványokkal összhangban voltak.

Hiba utáni felbontás és ellenőrzés

A 7522-es átkapcsoló B fázisának SF₆ gázát kioltottuk, dinitrogént töltöttünk be, és megnyitottuk a kapcsoló testjének ajtaját. Porszem (ív-leolvasztási bomlási termékek) található volt belül. Az ABB gyártechnikusok érkezése után felbontottuk a izolátort, és 2 törött elektrodát találtunk. A törött elektrodák a külső falhoz voltak csatlakoztatva. A csapágy és a mozgó kapcsoló nyilvánvaló leolvasztási jeleket mutatt, és a mozgó kapcsoló működési mechanizmusának nyilvánvalóan leolvadó bomlási termékei voltak. A hidraulikus rugó típusú működési szerkezet ellenőrzése során a kapcsoló működése normálisnak bizonyult.

Okaelemzés
Ívkioltás elve

Az AC ív legjobb kioltási ideje minden fél ciklusban, amikor az ív áramja nullán megy át. Az áramnulla időszakban az ív keresztül halad két helyreállási folyamaton:

• Izoláló erejének helyreállási folyamata: A deionizálási folyamat erősödésének köszönhetően az ív elektrodái közötti izoláló erejük fokozatosan helyreáll.

• Ív feszültségének helyreállási folyamata: Az ellátó feszültség újra alkalmazva a kapcsolókon. Az ív feszültsége az ívkioltási feszültségtől a tápegység feszültségéig emelkedik. Ha az izoláló erejének helyreállási folyamata gyorsabb, mint az ív feszültségének helyreállási folyamata, és az ív feszültségének helyreállási folyamata nagy amplitúdójú, akkor az ív feszültségének helyreállási folyamata gyorsabb lesz, mint az izoláló erejének helyreállási folyamata, ami az elektrodák közötti izoláló bontódását eredményezi, és az ív újra fog elkezdődni. Ha az ív feszültségének helyreállási folyamata kezdődik, mielőtt az izoláló erejének helyreállási folyamata elkezdődne, az ív újra fog elkezdődni.

Következtetés

A CSL103 védelmi eszköz hibarekordoló hullámforma kombinálva, a 7522-es B fázisú átkapcsoló újraindítása után a védelem 767 ms múlva adott háromfázisú húzási parancsot, és a 7522-es átkapcsoló három fázisa 825 ms múlva teljesen lehúzódott, 58 ms működési idővel. Az ívkioltási folyamat során a 7522-es B fázisú átkapcsoló áramhullámformája nem átlépett a nulla értéken, és az ív továbbra is rövidzárlat-áramot biztosított a kapcsolóban.

Az SF₆ gáz ívkioltási teljesítményének elemzése szerint: az ív hatására az SF₆ gáz elektrikus energiát absorál, és alacsony-fluor-szénhidrogéneket generál. Azonban, amikor az ív áramja átlépi a nullát, az alacsony-fluor-szénhidrogének gyorsan újra kombinálódnak SF₆ gázzá. Az ív régió izoláló ereje viszonylag gyorsan helyreáll. Mivel az ív áramja nem átlépett a nullát, az SF₆ gáz ívkioltási teljesítménye csökkent. Ebben az időben csak a kapcsoló hibavédelmének aktiválása lehetett, hogy a szomszédos 7512-es átkapcsoló elvágja a hibás áramot. A 7522-es átkapcsoló háromfázisú húzási kapcsoló visszatérése és a 7512-es átkapcsoló háromfázisú húzási kapcsoló visszatérése közötti idő 317 ms volt, ami azt jelenti, hogy a 7522-es B fázisú átkapcsoló magasenergias íve 317 ms-ig éggetett. A 7512-es átkapcsoló nyitása után az ív kioltódott.

Összefoglalva, ebben az eseményben a vonalvédelem és a kapcsoló hibavédelem mindkettő jól működött, és a kapcsoló normálisan húzódott. A primáris és sekunderes berendezések működése helyes volt. A 7522-es B fázisú átkapcsoló esetében a gáz összetétele alapján a kioltási kamrában magasenergias hatás volt, ami elegendő volt a gáznyomás növeléséhez. Azonban a 7522-es B fázisú átkapcsoló áramja nem átlépett a nullát, és az ív nem kioltódott. De a alsó nyomásos kamrában lévő szivattyú nyitva volt, és a túlmaradó gáz a kamra alsó részén keresztül kiszivárgott, ami az ívet kivehette és leégthette a mozgó kapcsoló izoláló gerincét és a párhuzamos kondenzátort.

A kapcsoló záróellenállásának leégésének és a rezisztencia külső oldali egyenletes védelmi fedele alakulásának okaelemzése

A kapcsoló működése a legtöbb váltófeszültség okozó tényező. A záróellenállás telepítése hatékonyan korlátozza a vonal zárása és egyfázisú újraindítása során fellépő túlfeszültségeket. A cégünkben használt ABB Company 550/800PMSF₆ gázleseltető átkapcsoló záróellenállása szilíciumkarbid ellenálláslapokból áll. A gyártó utasításai szerint a záróellenállás hőkapacitása a következő: 4 zárás 1,3-szeres a nominális fázisfeszültségnél, az első két zárás közötti idő 3 perc, a második két zárás közötti idő 3 perc, a két tesztkör (előtti és utáni) közötti idő nem haladhatja meg a 30 percet.

A kapcsoló soros törési szerkezete 3 fő törést, 1 segéd törést és egy kombinált záróellenállást tartalmaz, ahogy a 2. ábra mutatja. A soros törési szerkezet fő jellemvonása, hogy a kapcsoló zárása során a segéd törés a fő törés után záródik, és a kapcsoló nyitása során a segéd törés a fő törés után nyílik meg.

Tehát a segéd törés működési sorrendje, hogy később záródik és később nyílik meg. Működési elve a következő: a zárás során a fő törés először záródik, egy áramvezető hurokot formál a záróellenállással, és a záróellenállás csatlakozik. Körülbelül 8-11 ms múlva (a gyártó utasításai szerint) a segéd törés zárókapcsolója áramvezető hurokot formál, és a záróellenállást kihagyja; a nyitás során a fő törés először nyílik meg, a fő áramhurokot nyitja, majd a segéd törés nyílik meg.

Tehát a segéd törés a nominális áramot és a rövidzárlat-áramot viseli a nyitás során. A B fázisú mechanikai nyitása után a záróellenállás csatlakozik a hurokhoz. Mivel a B fázisú törések közötti ív 317 ms-tartamú volt a záróellenálláson keresztül, és az ív áramja körülbelül 1620 A volt, a számítás szerint a záróellenállás által viselt hőkapacitás nagyobb volt, mint a nominális kapacitása. Ez a kapcsoló gyűrű hőkapacitásának túllépését okozta, végül fúródást, és a külső falon lévő grádiáló gyűrűre történő leütést, ami a grádiáló gyűrű és a rezisztencia sötétedését eredményezte.

A kapcsoló hibavédelmének működésének okaelemzése

A kapcsoló hibavédelme esetén, ha az áramelem aktiválódik és a hibavédelmi feltételeknek megfelel, a hibavédelem akkor aktiválódik, ha a védelmi húzási bemenetet kap, és a megfelelő fázis árama nagyobb, mint 0,05 In.

A 7522-es jelentések alapján, a 7522-es átkapcsoló védelmi képernyőjének PRS-721S védelmi eszköze 775 ms múlva kapta a Jingchuan II vonal védelmi IRC-931BM védelmi eszközéből a háromfázisú húzási jel bemenetet, 925 ms múlva húzta a helyi átkapcsolót hiba miatt, és 1025 ms múlva húzta a szomszédos átkapcsolót hiba miatt, a helyi átkapcsoló húzása 0,15 s, a szomszédos átkapcsoló húzása 0,25 s késéssel történt, ami a hibavédelem működési logikájával összhangban van, és a védelem helyesen működött, ahogy a 3. ábra mutatja. A hullámforma alapján látható, hogy bár a 7522-es B fázisú húzási kapcsoló 825 ms múlva visszatért, még mindig áram (ív) folyt a mozgó és a rögzített kapcsoló között.

Következtetések

• A hibaáram súlyos torzulása miatt a hullámforma a idő-tengely alsó részére tolódott. A hullámforma nem átlépte a nullát a kapcsoló hatásos ívkioltási időszakában, ami az ív nemkioltásának fő oka volt. A kapcsoló nyitása után a régió izolálásának nem helyreállása és az SF₆ gáz ívkioltási teljesítményének csökkenése az ív nemkioltásának másodlagos oka volt.

• Az ív nemkioltása és a maradék gáz kiszivárgása az ívkioltási kamrából, ami az ívet kivehette, a fő oka volt az izoláló gerinc és a kondenzátor külső falának sötétedésének.

• A B fázisú mechanikai nyitása után a záróellenállás csatlakozott a hurokhoz. Mivel a B fázisú törések közötti ív 317 ms-tartamú volt a záróellenálláson keresztül, a hőkapacitás a záróellenállás és a segéd törés közötti kapcsoló gyűrűt megrongálta, végül fúródást, és a külső falon lévő grádiáló gyűrűre történő leütést okozta, ami a grádiáló gyűrű és a rezisztencia sötétedését eredményezte.

• A B fázisban lévő íváram és a kapcsoló hibavédelmének működési logikájának betartása a fő oka volt a busz húzásának.