Analisis Kegagalan Pemutus Litar Gas Terkompresi SF₆ Jenis Bekas 750 kV

Kejadian Kegagalan
Maklumat Kegagalan dan Mod Operasi Sebelum Kegagalan

Pada 17:53:50, 16 Mei 2016, peranti pelindung dua set pada Laluan Jingchuan II beroperasi secara berturut-turut. Fasa B dipilih untuk penghentian, dan fasa B pemutus litar 7522 dan 7520 dibuka. Peranti pelindung pemutus litar 7522 mendeteksi kegagalan kekal pada peranti pelindung dua laluan, dengan penangguhan 0.6s. Setelah itu, tiga fasa ABC pemutus litar 7522 menghentikan operasi.

Semasa proses ini, perlindungan kegagalan fasa B pemutus litar 7522 memicu perlindungan beza Bus II, dan pemutus litar 7512 dibuka, menyebabkan gangguan elektrik pada Bus 750kV II. Mod operasi sistem sebelum kegagalan dan keadaan operasi unit ditunjukkan dalam Gambar 1. Kuasa aktif Unit #1 adalah 645MW, dan Unit #2 adalah 602MW. Laluan Jingchuan I dan II beroperasi normal. Mod kabel substansi peningkat adalah 3/2 kabel, dan substansi peningkat beroperasi dalam mod gelung-tertutup.

Kes Kejadian Kegagalan
Pemeriksaan Visual di Tempat Kejadian

Pemeriksaan di tempat kejadian pada pemutus litar 7522 menunjukkan bahawa penunjuk mekanikal buka/tutup untuk fasa A/B/C menunjukkan kedudukan terbuka, yang berada pada posisi "0". Struktur operasi hidraulik berada pada kedudukan pegas tertekan. Untuk pemutus litar WB - 2C, fasa A/B/

Untuk fasa C, pemeriksaan di tempat kejadian pada panel kotak operasi menunjukkan lampu merah penunjuk TWJ menyala. Tekanan gas SF₆ bagi tiga fasa pemutus litar A/B/C adalah 0.62MPa (tekanan relatif), dan tidak ada ketidaknormalan yang jelas pada pemutus litar 7522.

Maklumat Tindakan Perlindungan

• Peranti Pelindungan Laluan Jingchuan II IRCS - 931BM: Pada 17:53:50:404, 16 Mei 2016, perlindungan beza arus fasa B beroperasi. Perlindungan beza arus memutuskan fasa A, B, dan C pada 767ms, dan kontak kedudukan putus fasa A, B, dan C kembali pada 825ms.

• Peranti Pelindungan Laluan Jingchuan II IICS - 103C: Pada 17:53:50:454, 16 Mei 2016, perlindungan beza arus fasa B beroperasi, dan beza fasa memutuskan fasa ABC pada 790ms.

• Skrin Perlindungan Pemutus Litar 7522 PRS - 721S: Pemutus litar 7522 memutuskan fasa B. Tindakan putus susulan berlaku. Selepas 0.6s, tindakan penyambungan semula dilaksanakan, dan tindakan putus tiga kali disampaikan. Selepas 0.15s, kegagalan putus sendiri pemutus litar berlaku, dan selepas 0.25s, kegagalan putus pemutus litar bersebelahan berlaku.

• Skrin Perlindungan Pemutus Litar 7520 PRS - 721S: Pemutus litar 7520 memutuskan fasa B. Tindakan putus susulan berlaku, dan putus susulan tiga fasa dilaksanakan. Kerana penyambungan semula pemutus litar 7520 mempunyai penangguhan 0.9s (untuk menyambung semula dengan laluan rosak dan mengurangkan kesan pada unit), penyambungan semula tidak beroperasi.

• Skrin Perlindungan Pemutus Litar 7512 PRS - 721S: Pemutus litar 7512 memutuskan tiga fasa, dan masa kembali kontak kedudukan putus tiga fasa adalah 1143ms.

• Perlindungan Ibu Bus II Skrin I RCS - 915E: Pada 17:53:51:258, 16 Mei 2016, kegagalan putus bus-laluan berlaku.
  

Ujian dan Pemeriksaan Badan Pemutus Litar

Institut Penyelidikan Elektrik Ningxia dihubungi untuk menganalisis komponen gas SF₆ tiga fasa pemutus litar 7522. Komponen belerang dalam gas SF₆ fasa B serius melebihi piawai. Kandungan produk pecahan dalam ruang gas ini tinggi, menunjukkan adanya pelepasan separa tinggi, yang menyebabkan pembongkaran bahan insulasi padat, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.

Selepas mengukur lilitan putus sirkuit pemutus litar B, ia disahkan bahawa lilitan tersebut terputus, menunjukkan bahawa pemutus telah berada dalam keadaan sirkuit terbuka. Institut Penyelidikan Elektrik Ningxia menjalankan ujian pada masa pembukaan dan rintangan lilitan fasa A dan C pemutus litar 7522, dan hasil ujian sesuai dengan piawai.

Pembongkaran dan Pemeriksaan Selepas Kegagalan

Untuk pemutus litar 7522, gas SF₆ di dalam fasa B dikeluarkan, nitrogen dibuang, dan pintu badan pemutus dibuka. Debu (produk pecahan pelepasan ark) ditemui di dalam. Setelah teknisi kilang ABB tiba, isolator dibongkar, dan 2 elektrod yang patah ditemui. Elektrod yang patah terhubung ke dinding luar. Roda hubungan dan kontak bergerak menunjukkan tanda ablasan yang jelas, dan mekanisme operasi kontak bergerak memiliki produk pembongkaran leburan yang jelas. Mekanisme operasi struktur operasi spring-hidraulik pemutus litar diperiksa dan ditemukan beroperasi normal.

Analisis Sebab
Prinsip Pemadam Ark

Masa terbaik untuk memadam ark AC adalah apabila arus ark melalui sifar setiap setengah siklus. Semasa tempoh persilangan sifar arus, ark menjalani 2 proses pemulihan:

• Proses Pemulihan Ketahanan Dielektrik: Disebabkan oleh penguatan proses de-ionisasi, ketahanan dielektrik antara elektrod ark secara bertahap pulih.

• Proses Pemulihan Voltan Ark: Voltan bekalan dikenakan semula kepada kontak. Voltan ark meningkat dari voltan pemadam ark ke voltan bekalan. Jika proses pemulihan ketahanan dielektrik lebih cepat daripada proses pemulihan voltan ark, dan amplitud proses pemulihan voltan ark besar, proses pemulihan voltan ark akan lebih cepat daripada proses pemulihan ketahanan dielektrik, menyebabkan pecahan dielektrik antara elektrod, dan ark menyalakan semula. Jika proses pemulihan voltan ark bermula sebelum proses pemulihan ketahanan dielektrik bermula, ark akan menyalakan semula.

Kesimpulan

Bersama-sama dengan bentuk gelombang rekod kesalahan peranti perlindungan CSL103, selepas fasa B pemutus litar 7522 disambung semula, perlindungan mengeluarkan perintah putus tiga fasa pada 767 ms, dan tiga fasa pemutus litar 7522 sepenuhnya dibuka pada 825 ms, dengan masa tindakan 58 ms. Semasa proses pemadam ark pemutus litar fasa B, bentuk gelombang arus tidak melalui sifar, dan ark terus memberikan arus pendek di dalam pemutus litar.

Berdasarkan analisis prestasi pemadam ark gas SF₆: di bawah tindakan ark, gas SF₆ menyerap tenaga elektrik dan menghasilkan senyawa fluor rendah. Namun, apabila arus ark melalui sifar, senyawa fluor rendah dapat dengan cepat bergabung semula menjadi gas SF₆. Ketahanan dielektrik jurang ark pulih dengan relatif cepat. Karena arus ark tidak melalui sifar, prestasi pemadam ark gas SF₆ berkurang. Pada masa ini, hanya dengan mengaktifkan perlindungan kegagalan pemutus litar, pemutus litar bersebelahan 7512 dapat memotong arus kesalahan. Waktu dari kontak kedudukan putus tiga fasa pemutus litar 7522 kembali hingga kontak kedudukan putus tiga fasa pemutus litar 7512 kembali adalah 317 ms, menunjukkan bahwa ark energi tinggi fasa B pemutus litar terbakar selama 317 ms. Setelah pemutus litar 7512 dibuka, ark padam.

Kesimpulannya, perlindungan laluan dan perlindungan kegagalan pemutus litar dalam peristiwa ini beroperasi normal, dan pemutus litar memutuskan secara normal. Tindakan peralatan primer dan sekunder semua betul. Untuk fasa B pemutus litar 7522, dari analisis komposisi gas, terdapat energi intensitas tinggi di dalam ruang pemadam ark, yang cukup untuk meningkatkan tekanan gas. Namun, arus fasa B 7522 tidak melalui sifar, dan ark tidak padam. Tetapi klep ruang kompresi bawah telah dibuka, dan gas berlebihan dikeluarkan dari bagian bawah, yang mungkin membawa ark keluar dan membakar batang pengikat kontak bergerak dan kapasitor shunt.

Analisis Sebab Pembakaran Rintangan Penutup Pemutus Litar dan Kebocoran Selubung Seragam di Luar Rintangan

Operasi pemutus litar adalah sebab kebanyakan tegangan over-switching. Menyediakan rintangan penutup dapat secara efektif membatasi tegangan over semasa penutupan laluan dan penyambungan semula satu fasa. Pemutus litar gas-blast 550/800PMSF₆ yang dibuat oleh Syarikat ABB yang digunakan oleh syarikat kami mempunyai rintangan penutup yang terdiri daripada plat rintangan karbida silikon yang ditumpuk. Berdasarkan panduan pengilang, kapasiti haba rintangan penutup adalah sebagai berikut: apabila menutup 4 kali pada 1.3 kali voltan fasa nominal, selang masa antara dua kali pertama adalah 3 minit, dan selang masa antara dua kali terakhir adalah 3 minit; selang masa antara dua kumpulan ujian (depan dan belakang) tidak melebihi 30 minit.

Pemutus litar mempunyai struktur pemutusan bersiri, yang terdiri daripada 3 pemutusan utama, 1 pemutusan tambahan, dan rintangan penutup gabungan, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Ciri utama struktur pemutusan bersiri adalah semasa operasi penutupan pemutus litar, pemutusan tambahan menutup selepas pemutusan utama di dalam ruang pemadam ark, dan semasa operasi pembukaan, pemutusan tambahan juga berpisah selepas pemutusan utama di dalam ruang pemadam ark.

Itu bermaksud, urutan tindakan pemutusan tambahan adalah menutup kemudian dan membuka kemudian. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut: semasa penutupan, pemutusan utama menutup terlebih dahulu, membentuk lilitan konduksi arus yang bersiri dengan rintangan, dan rintangan penutup dikaitkan. Selepas kira-kira 8 - 11 ms (berdasarkan panduan pengilang), lilitan konduksi arus dibentuk melalui kontak penutupan pemutusan tambahan, memendekkan rintangan penutupan; semasa pembukaan, pemutusan utama berpisah terlebih dahulu, membuka lilitan arus utama, dan kemudian pemutusan tambahan berpisah.

Oleh itu, pemutusan tambahan membawa arus nominal dan arus pendek semasa pembukaan. Setelah pembukaan mekanikal fasa B, rintangan penutupan dikaitkan ke lilitan. Karena ark antara pemutusan fasa B berlangsung selama 317 ms melalui rintangan penutupan, dan arus ark kira-kira 1620 A, berdasarkan penghitungan, kapasiti haba yang ditanggung oleh rintangan penutupan lebih besar daripada kapasiti nominalnya. Ini menyebabkan kapasiti haba cincin hubungan antara rintangan penutupan dan pemutusan tambahan melebihi had, akhirnya menyebabkan peleburan, mengalir ke cincin grading dinding luar, menyebabkan kebocoran cincin grading dan hitaman rintangan.

Analisis Sebab Operasi Perlindungan Kegagalan Pemutus Litar

Dalam perlindungan kegagalan pemutus litar, apabila elemen arus diaktifkan dan memenuhi kriteria perlindungan kegagalan, perlindungan kegagalan akan dimulakan selama input trip perlindungan diterima dan arus fasa yang sesuai lebih besar daripada 0.05 In.

Seperti yang dapat dilihat dari laporan 7522, dari 775 ms apabila peranti perlindungan PRS - 721S skrin perlindungan pemutus litar 7522 menerima input isyarat trip tiga fasa dari peranti perlindungan IRC - 931BM perlindungan laluan Jingchuan II, hingga 925 ms apabila ia memutuskan pemutus litar tempatan disebabkan kegagalan, dan hingga 1025 ms apabila ia memutuskan pemutus litar bersebelahan disebabkan kegagalan, dengan penangguhan 0.15 s untuk memutuskan pemutus litar tempatan dan 0.25 s untuk memutuskan pemutus litar bersebelahan, masing-masing, yang sesuai dengan logik operasi perlindungan kegagalan, dan perlindungan beroperasi dengan betul, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3. Dalam bentuk gelombang, dapat dilihat bahawa walaupun kontak kedudukan putus fasa B 7522 telah kembali pada 825 ms, masih ada arus (ark) mengalir antara kontak bergerak dan tetap.

Kesimpulan

• Akibat distorsi yang serius pada arus kesalahan, bentuk gelombang bergeser ke sisi bawah paksi masa. Fakta bahawa bentuk gelombang tidak melalui sifar dalam masa pemadam ark yang efektif adalah sebab utama ark tidak padam. Gagalnya pemulihan isolasi jurang selepas pemutus litar dibuka dan penurunan prestasi pemadam ark gas SF₆ adalah sebab sekunder ark tidak padam.

• Tidak padamnya ark dan pengeluaran gas sisa dari ruang pemadam ark, yang membawa ark, adalah sebab utama hitaman batang pengikat insulasi dan dinding luar kapasitor.

• Setelah pembukaan mekanikal fasa B, rintangan penutup dikaitkan ke lilitan. Karena ark antara pemutusan fasa B mengalir melalui rintangan penutupan selama 317 ms, kapasiti haba menyebabkan kapasiti hubungan antara rintangan penutupan dan pemutusan tambahan pecah, akhirnya menyebabkan peleburan, mengalir ke cincin grading dinding luar, menyebabkan kebocoran cincin grading dan hitaman rintangan.

• Kehadiran arus ark di fasa B dan kepatuhannya terhadap logik operasi perlindungan kegagalan pemutus litar adalah sebab utama putusnya busbar.