Анализа на неуспешноста на прекинувач со сеченичарска гасна средина SF₆ од 750 кВ во котел тип

Феномен на неуспех
Информации за неуспешноста и оперативен модус пред неуспешноста

На 17:53:50 на 16 мај 2016 година, защитните уреди на два комплекта на линијата Јингчуан II се активираа последователно. Избрана беше фаза B за прекин, и фазата B на прекинувачите 7522 и 7520 беше отворена. Защитата на прекинувачот 7522 детектираше постојана грешка на двојна линиска заштитна уредба, со забостава од 0,6с. Последователно, трифазниот прекинувач 7522 се прекинува.

Токму во овој процес, заштитата против неуспешност на фазата B на прекинувачот 7522 активираше диференцијалната заштита на Бус II, и прекинувачот 7512 беше отворен, што доведе до прекин на напонот на 750кВ Бус II. Оперативниот модус на системот пред неуспешноста и условите на работа на единиците се прикажани на Слика 1. Активната моќ на Единица #1 беше 645МВ, а на Единица #2 беше 602МВ. Линиите Јингчуан I и II работеа нормално. Конфигурацијата на повисочестотската подстанција беше 3/2 конфигурација, и повисочестотската подстанција работеше во затворен циклус.

Ситуација со испитување на грешката
Визуелно испитување на местото

Визуелното испитување на прекинувачот 7522 покажа дека механичките индикатори за отворено/затворено за фазите A/B/C указуваа позиција за отворено, која е „0“ позиција. Хидравличката оперативна структура беше во притиснато положение. За прекинувачот WB - 2C, фазите A/B/

За фазата C, визуелното испитување на панелот на оперативната кутија покажа дека црвената светла на индикаторот TWJ беше вклучена. Притисокот на гасот SF₆ на трифазниот прекинувач 7522 беше 0,62МПа (релативен притисок), и немаше очигледни аномалии на прекинувачот 7522.

Информации за акцијата на заштитата

• Заштитен уред IRCS - 931BM на линијата Јингчуан II: На 17:53:50:404 на 16 мај 2016 година, диференцијалната заштита на фазата B на токот функционираше. Диференцијалната заштита на токот прекинува фазите A, B и C на 767мс, и контактите на положението за прекин на фазите A, B и C се враќаа на 825мс.

• Заштитен уред IICS - 103C на линијата Јингчуан II: На 17:53:50:454 на 16 мај 2016 година, диференцијалната заштита на фазата B на токот функционираше, и фазно-диференцијалната заштита прекинува фазите ABC на 790мс.

• Заштитна плочка PRS - 721S на прекинувачот 7522: Прекинувачот 7522 се прекинуваше во фазата B. Поступил следен прекин. После 0,6с, изврши се поновно затворање, и комуницирани се три прекини. После 0,15с, се случи прекин поради неуспешност на самиот прекинувач, и после 0,25с, се случи прекин поради неуспешност на соседните прекинувачи.

• Заштитна плочка PRS - 721S на прекинувачот 7520: Прекинувачот 7520 се прекинуваше во фазата B. Поступил следен прекин, и извршен е трофејен следен прекин. Бидејќи повторното затворање на прекинувачот 7520 имаше забостава од 0,9с (за да се затвори со грешливата линија и да се намали влијанието на единицата), повторното затворање не функционираше.

• Заштитна плочка PRS - 721S на прекинувачот 7512: Прекинувачот 7512 се прекинуваше во три фази, и времето на враќање на контактите за прекин на три фази беше 1143мс.

• Заштитен уред RCS - 915E на Материчната Бус II: На 17:53:51:258 на 16 мај 2016 година, се случи прекин поради неуспешност на магистралната линија.
  

Тестирање и испитување на телото на прекинувачот

Беше контактиран Институтот за истражување на електричната енергија во Њинџја за анализирање на компонентите на гасот SF₆ на трифазниот прекинувач 7522. Сулфурните компоненти во гасот SF₆ на фазата B сериозно надминуваа стандардите. Содржината на продуктите од дефинитивната декомпозиција во оваа камерата беше висока, што покажува дека има високоенергетска парцијална разрядка, што доведе до декомпозиција на чврсти изолациони материјали, како што е прикажано во Табела 1.

После мерење на прекинувачкиот луп на фазата B, беше потврдено дека лупот беше отворен, што значи дека прекинувачот бил во состојба на отворен луп. Институтот за истражување на електричната енергија во Њинџја провеждаше тестови на времето за отварање и опората на лупот на фазите A и C на прекинувачот 7522, и резултатите од тестовите беа во согласност со стандардите.

Демонтажа и испитување по грешката

За прекинувачот 7522, гасот SF₆ во фазата B беше изведен, натриум беше изпуштен, и вратата на телото на прекинувачот беше отворена. Во него беше пронајдена прашевина (продукти од декомпозиција на дуг). Кога техничарите од заводот ABB пристигнаа, извадени беа изолаторите, и пронајдени беа 2 сломени електроди. Сломените електроди беа поврзани со надворешната стена. Соединителната трака и движечкиот контакт покажуваа очигледни знакови на аблативна повреда, и механизмот за работа на движечкиот контакт имаше очигледни топли декомпозициони производи. Механизмот за работа на хидравличката спрингерска структура на прекинувачот беше испитан и беше пронајден во нормална работа.

Анализа на причините
Принцип на угашување на дуг

Оптималното време за угашување на алтернативен дуг е кога токот на дугот минува низ нула секоја половина циклус. Во периодот на нулта преминување на токот, дугот подлегува на 2 процеси на восстановување:

• Процес на восстановување на диелектричната јачина: Збоголемувањето на процесот на деионизација, диелектричната јачина помеѓу електродите на дугот постепено се восстановува.

• Процес на восстановување на напонот на дугот: Напонот на изворот се повторно применува на контактите. Напонот на дугот се зголемува од напонот на угашување на дугот до напонот на изворот. Ако процесот на восстановување на диелектричната јачина е побрз од процесот на восстановување на напонот на дугот, и амплитудата на процесот на восстановување на напонот на дугот е голема, процесот на восстановување на напонот на дугот ќе биде побрз од процесот на восстановување на диелектричната јачина, што ќе доведе до пробој на диелектрикот меѓу електродите, и дугот ќе се возобнови. Ако процесот на восстановување на напонот на дугот почне пред да започне процесот на восстановување на диелектричната јачина, дугот ќе се возобнови.

Заклучок

Комбинирано со записот на грешката на CSL103 заштитен уред, после повторното затворање на фазата B на прекинувачот 7522, заштитата издала командата за прекин на три фази на 767 мс, и три фазите на прекинувачот 7522 беа целосно прекинати на 825 мс, со временски интервал од 58 мс. Токму во процесот на угашување на дугот на прекинувачот на фазата B, формата на токот не премина низ нула, и дугот продолжи да доставува краткосречен ток во прекинувачот.

Според анализа на перформансите на угашување на гасот SF₆: под влијание на дугот, гасот SF₆ апсорбира електрична енергија и генерира нискофлуоридни соединенија. Но, кога токот на дугот минува низ нула, нискофлуоридните соединенија можат брзо да се рекомбинираат во гас SF₆. Диелектричната јачина на прозорот на дугот се восстановува релативно брзо. Бидејќи токот на дугот не премина низ нула, перформансите на угашување на гасот SF₆ се намалуваа. Тогаш, само активирајќи заштитата против неуспешност на прекинувачот, соседниот прекинувач 7512 можеше да прекине грешливата течејќа. Времето од враќањето на контактите за прекин на три фази на прекинувачот 7522 до враќањето на контактите за прекин на три фази на прекинувачот 7512 беше 317 мс вкупно, што покажува дека високоенергетскиот дуг на прекинувачот на фазата B гореше 317 мс. После отварањето на прекинувачот 7512, дугот беше угашен.

Заклучувајќи, заштитата на линијата и заштитата против неуспешност на прекинувачот во овој случај функционираа нормално, и прекинувачот се прекинуваше нормално. Акциите на основното и вторично опрема беа коректни. За прекинувачот на фазата B на 7522, од анализа на составот на гасот, имаше висок интензитет на енергија во камерата за угашување на дугот, што беше доволно да зголеми притисокот на гасот. Меѓутоа, токот на фазата B на 7522 не премина низ нула, и дугот не беше угашен. Но, вентилот на долуната компресионна камера беше отворен, и превишокот гас беше изведен од долуната страна, што можеби го изнесе дугот и го изгори изолаторот на движечкиот контакт и паралелниот кондензатор.

Анализа на причините за изгарувањето на резистивноста на затворање на прекинувачот и пробојот на униформниот штитен покров на надворешната страна на резистивноста

Операцијата на прекинувачот е причината за повеќето прекини на напон. Инсталирањето на резистивност за затворање може ефективно да ограничи прекините на напон при затворање на линијата и еднофазно повторно затворање. Прекинувачот 550/800PMSF₆ гасна ракета произведена од компанијата ABB, која се користи во нашата компанија, има резистивност за затворање состојана од стекирани плати од силитрид силициум. Според упатството на производителот, теплинската капацитет на резистивноста за затворање е следнава: кога се затворува 4 пати при 1,3 пати од номиналниот фазен напон, временскиот интервал помеѓу првите две пати е 3 минути, и временскиот интервал помеѓу последните две пати е 3 минути; временскиот интервал помеѓу двата теста (пред и по) не треба да надмине 30 минути.

Прекинувачот има серијска структура на прекин, која се состои од 3 главни прекини, 1 помошен прекин и комбинирана резистивност за затворање, како што е прикажано на Слика 2. Главната карактеристика на серијскиот прекин е тоа што, во текот на операцијата на затворање на прекинувачот, помошниот прекин се затворува после главниот прекин во камерата за угашување на дугот, и во текот на операцијата на отварање, помошниот прекин се одделува после главниот прекин во камерата за угашување на дугот.

Тоа значи дека редоследот на акциите на помошниот прекин е позно затворање и позно отварање. Нејзината работна принцип е следниве: во текот на затворањето, главниот прекин се затворува прв, формирајќи проводен луп во серија со резистивноста, и резистивноста за затворање се поврзува. После околу 8-11 мс (според упатството на производителот), формира се проводен луп преку контактот за затворање на помошниот прекин, кратирувајќи резистивноста за затворање; во текот на отварањето, главниот прекин се одделува прв, отварајќи главниот проводен луп, а потоа се одделува помошниот прекин.

Значи, помошниот прекин носи номинален ток и краткосречен ток во текот на отварањето. По механичкото отварање на фазата B, резистивноста за затворање се поврзува со лупот. Бидејќи дугот помеѓу прекините на фазата B текеше низ резистивноста за затворање за 317 мс, и токот на дугот беше околу 1620 А, според пресметката, теплинската капацитет која носеше резистивноста за затворање беше поголема од неговата номинална капацитет. Тоа доведе до прекин на врската помеѓу резистивноста за затворање и помошниот прекин, со последно фузирање, излез на надворешниот градирни покров, што доведе до пробој на градирниот покров и замуркување на резистивноста.

Анализа на причините за функционирањето на заштитата против неуспешност на прекинувачот

Во заштитата против неуспешност на прекинувачот, кога елементот на токот се активира и задоволува критериите за неуспешност, заштитата против неуспешност ќе се активира само ако се прими сигнал за прекин од заштитата и соодветниот фазен ток е поголем од 0,05 In.

Како што може да се види од извештајите на 7522, од 775 мс кога заштитниот уред PRS - 721S на плочата за заштита на прекинувачот 7522 прими сигнал за прекин на три фази од заштитниот уред IRC - 931BM на заштитата на линијата Јингчуан II, до 925 мс кога прекинувачот локално се прекинуваше поради неуспешност, и до 1025 мс кога прекинувачот соседно се прекинуваше поради неуспешност, со забостава од 0,15 с за прекинување на локалниот прекинувач и 0,25 с за прекинување на соседниот прекинувач, што е во согласност со логиката на функционирање на заштитата против неуспешност, и заштитата функционираше правилно, како што е прикажано на Слика 3. Во осцилографот, може да се види дека иако контактот за прекин на фазата B на 7522 се враќаше на 825 мс, все уште имаше ток (дуг) кој текеше помеѓу движечкиот и статичкиот контакт.

Заклучоци

• Збоголемувањето на грешката на токот доведе до значајна дисторзија, и формата се премести на нижата страна на временската оска. Фактот дека формата не премина низ нула во ефективното време за угашување на дугот на прекинувачот беше главната причина за недугасувањето на дугот. Неспособноста на диелектрикот да се восстанови по отварањето на прекинувачот и намалувањето на перформансите на угашување на гасот SF₆ беа второстепени причини за недугасувањето на дугот.

• Недугасувањето на дугот и излевувањето на преостанатиот гас од камерата за угашување на дугот, кој го изнесе дугот, беа главните причини за замуркувањето на изолаторот и надворешната стена на кондензаторот.

• После механичкото отварање на фазата B, резистивноста за затворање се поврзува со лупот. Бидејќи дугот помеѓу прекините на фазата B текеше низ резистивноста за затворање за 317 мс, теплинската капацитет ја прекинува врската помеѓу резистивноста за затворање и помошниот прекин, со последно фузирање, излез на надворешниот градирни покров, што доведе до пробој на градирниот покров и замуркување на резистивноста.

• Присуството на ток на дугот во фазата B и неговата согласност со логиката на функционирање на заштитата против неуспешност на прекинувачот беа главните причини за прекинувањето на магистралната линија.