Analyse av feilen i en 750 kV tanktype SF₆-komprimert gassbryter

Feiloppførsel
Feilinformasjon og driftsmodus før feilen

Klokken 17:53:50 den 16. mai 2016, fungerte beskyttelsesenheter for to sett på Jingchuan II-linjen etter hverandre. Fase B ble valgt for utslag, og fase B av brytere 7522 og 7520 ble åpnet. Beskyttelsen av bryter 7522 oppdaget en permanent feil i de to kretsbanebeskyttelsesenheter, med en forsinkelse på 0,6 sekunder. Deretter ble faser ABC av bryter 7522 utslått.

Under denne prosessen aktiverte feilbeskyttelsen av fase B av bryter 7522 differensialbeskyttelsen av Bus II, og bryter 7512 ble åpnet, som resulterte i strømbrudd på 750kV Bus II. Driftsmodusen før feilen og enhetsdriftsforholdene er vist i figur 1. Effektiv effekt for Enhets #1 var 645MW, og for Enhets #2 var 602MW. Jingchuan I- og II-linjene fungerte normalt. Koblemodusen for spenningsøkerstasjonen var 3/2-kobling, og spenningsøkerstasjonen fungerte i en sluten løkke-modus.

Feilinspeksjonssituasjon
Stedlig visuell inspeksjon

En stedlig inspeksjon av bryter 7522 viste at mekaniske åpne/lukke-indikatorer for faser A/B/C indikerte åpen posisjon, som var på "0" posisjon. Hydraulisk operasjonsstruktur var i fjærkomprimeringsposisjon. For WB - 2C-bryter, faser A/B/

For fase C, viste stedlig inspeksjon av operasjonsbokspanel at rødt lyssignal for TWJ-indikatoren var på. SF₆-gasspresset for tre-fase brytere A/B/C var 0,62MPa (relativt trykk), og det var ingen tydelige unormaliteter ved bryter 7522.

Beskyttelsesaksjoninformasjon

• Jingchuan II-linje IRCS - 931BM beskyttelsesenhet: Klokken 17:53:50:404 den 16. mai 2016, fungerte fasen B strømdifferensialbeskyttelsen. Strømdifferensialbeskyttelsen utslåtte faser A, B og C ved 767ms, og utslagskontaktene for faser A, B og C returnerte ved 825ms.

• Jingchuan II-linje IICS - 103C beskyttelsesenhet: Klokken 17:53:50:454 den 16. mai 2016, fungerte fasen B strømdifferensialbeskyttelsen, og fasendifferensial utslåtte faser ABC ved 790ms.

• Bryter 7522 beskyttelseskort PRS - 721S beskyttelsesenhet: Bryter 7522 utslåtte i fase B. Det fulgte et etterfølgende utslagsaksjon. Etter 0,6 sekunder utførtes en rekombinasjonshandling, og tre-tripp-handlingen ble kommunisert. Etter 0,15 sekunder forekom selvforsvaret utslag av bryteren, og etter 0,25 sekunder forekom nabo-bryterselvforsvaret utslag.

• Bryter 7520 beskyttelseskort PRS - 721S beskyttelsesenhet: Bryter 7520 utslåtte i fase B. Det fulgte et etterfølgende utslagsaksjon, og tre-fase etterfølgende utslag ble utført. Siden rekombinasjonen av bryter 7520 hadde en forsinkelse på 0,9 sekunder (for å rekombinere med den defekte linjen og redusere påvirkningen på enheten), ble rekombinasjonen ikke utført.

• Bryter 7512 beskyttelseskort PRS - 721S beskyttelsesenhet: Bryter 7512 utslåtte i tre faser, og retur-tiden for tre-fase utslagskontaktposisjonene var 1143ms.

• Bus II-moderbeskyttelsesskjerm I RCS - 915E beskyttelsesenhet: Klokken 17:53:51:258 den 16. mai 2016, forekom buslinje-selvforsvaret utslag.
  

Brytertest og -inspeksjon

Ningxia elektriske forskningsinstitutt ble kontaktet for å analysere SF₆-gasskomponentene i de tre-fase brytere av 7522. Svovelforbindelseskomponentene i SF₆-gassen for fase B overgikk alvorlig standarden. Dekomponeringsproduktsinnholdet i denne gasskammeret var høyt, noe som indikerte tilstedeværelse av høyenergi-delvis uflukt, som førte til dekomponering av faste isoleringsmaterialer, som vist i tabell 1.

Etter måling av bryter B's brytningsløkke, ble det bekreftet at løkken var åpen, noe som indikerte at bryteren hadde vært i åpen sirkuits tilstand. Ningxia elektriske forskningsinstitutt gjennomførte tester på åpentid og sirkuitmotstand for faser A og C av bryter 7522, og testresultatene var i samsvar med standardene.

Demontasje og inspeksjon etter feilen

For bryter 7522 ble SF₆-gassen inni fase B tappet ut, nitrogen ble purget, og døren til bryterkroppen ble åpnet. Støv (bue-dekomponeringsprodukter) ble funnet inni. Etter at ABB fabrikkteknikere ankom, ble isolatoren demontert, og 2 brutte elektroder ble funnet. De brutte elektrodene var koblet til ytre veggen. Koplingsleddet og bevegelig kontakt viste tydelige ablasjonmerker, og bevegelig kontakt-operasjonsmekanisme hadde tydelige smeltingdekomponeringsprodukter. Operasjonsmekanismen for bryterens hydrauliske fjærtype-operasjonsstruktur ble inspisert og ble funnet å fungere normalt.

Årsaksanalyse
Bueutslukningsprinsipp

Den optimale tiden for å slukke en AC-bue er når buestrømmen passerer null hver halvperiode. Under null-passeringen undergår bue to gjenopprettelsesprosesser:

• Dielektrisk styrkegjenopprettingsprosess: På grunn av forsterkingen av deioniseringsprosessen, gjenopprettes dielektrisk styrke mellom bueelektrodene gradvis.

• Buespanningsgjenopprettingsprosess: Forsyningspanningen blir igjen lagt på kontakten. Buespanningen stiger fra bueutslukningspanningen til forsyningspanningen. Hvis dielektrisk styrkegjenopprettingsprosessen er raskere enn buespanningsgjenopprettingsprosessen, og amplituden av buespanningsgjenopprettingsprosessen er stor, vil buespanningsgjenopprettingsprosessen være raskere enn dielektrisk styrkegjenopprettingsprosessen, noe som fører til brytning av dielektrikken mellom elektrodene, og bue tennes på nytt. Hvis buespanningsgjenopprettingsprosessen starter før dielektrisk styrkegjenopprettingsprosessen begynner, vil bue tennes på nytt.

Konklusjon

I kombinasjon med feilregistreringsbølgeformen fra CSL103-beskyttelsesenheten, etter at fase B av bryter 7522 ble rekombinert, sendte beskyttelsen en tre-fase utslagskommando ved 767 ms, og alle tre faser av bryter 7522 ble fullstendig åpnet ved 825 ms, med en reaksjonstid på 58 ms. Under bueslukningsprosessen for fase B-bryter, krysset ikke strømbølgeformen null, og bue fortsatte å gi kortslutningsstrøm inni bryteren.

Ifølge analyse av SF₆-gassens bueslukningsytelse: under buevirksomhet, absorberer SF₆-gassen elektrisk energi og genererer lavfluorforbindelser. Når buestrømmen krysser null, kan lavfluorforbindelsene hurtig rekonstrueres til SF₆-gass. Dielektrisk styrke i buegappen gjenopprettes relativt raskt. Siden buestrømmen ikke krysset null, sank bueslukningsytelsen av SF₆-gass. Da kunne bare aktivering av bryterens selvforsvaret beskyttelse kutte feilstrømmen ved nabo-bryter 7512. Tiden fra at tre-fase utslagskontaktene for bryter 7522 returnerte til at tre-fase utslagskontaktene for bryter 7512 returnerte, var totalt 317 ms, noe som indikerte at høyenergi-buen for fase B-bryter forbrente 317 ms. Etter at bryter 7512 åpnet, ble bue slukket.

Sammenfatning, i dette hendelses, fungerte både linjebeskyttelsen og bryterens selvforsvaret beskyttelse normalt, og bryteren utslått normalt. Handlingene til primære og sekundære enheter var alle korrekte. For fase B av bryter 7522, fra gassammensetningsanalyse, var det høyintensitet energi i bueslukningskammeret, som var nok til å øke gasspresset. Men strømmen for fase 7522B krysset ikke null, og bue ble ikke slukket. Men ventilen i nedre komprimeringskammeret var blitt åpnet, og overskuddsgassen ble utledet fra nederste del, noe som muligens bar bue bort og forbrent isoleringskoblingen og parallellkapasitoren.

Analyse av årsaker til forbrenning av bryterens lukkingsmotstand og brytning av jevn skjoldring på ytre side av motstanden

Driften av bryteren er årsaken til de fleste slags overvoltage. Installering av lukkingsmotstand kan effektivt begrense overvoltage under linjelukking og enefase rekombinasjon. 550/800PMSF₆ gasblast-bryter produsert av ABB Company brukt i vår bedrift har en lukkingsmotstand sammensatt av stakkede siliciumkarbidmotstandsplater. Ifølge producentens instruksjonsmanual, er varmekapasiteten til lukkingsmotstanden som følger: ved lukking 4 ganger ved 1,3 ganger nominell fasevoltage, tidsintervallet mellom de to første gangene er 3 minutter, og tidsintervallet mellom de to siste gangene er 3 minutter; tidsintervallet mellom de to gruppene tester (foran og bak) overstiger ikke 30 minutter.

Bryteren har en seriebryt-struktur, som består av 3 hovedbrytere, 1 hjelpsbryter, og en kombinert lukkingsmotstand, som vist i figur 2. Den viktigste egenskapen ved seriebryt er at under lukkingsovergangen av bryteren, lukkes hjelpsbryteren etter hovedbryteren i bueslukningskammeret, og under åpningsoperasjonen, skiller også hjelpsbryteren seg etter hovedbryteren i bueslukningskammeret.

Det vil si, at handlingsekvensen for hjelpsbryteren er lukking senere og åpning senere. Arbeidsprinsippet er som følger: under lukking, lukkes hovedbryteren først, daner en strømløkke i serie med motstand, og lukkingsmotstand er koblet. Etter omtrent 8-11 ms (ifølge producentens instruksjonsmanual), dannes en strømløkke gjennom lukkingskontakten for hjelpsbryteren, kortslutter lukkingsmotstand; under åpning, skiller hovedbryteren seg først, åpner hovedstrømløkken, og deretter skiller hjelpsbryteren seg.

Dermed bærer hjelpsbryteren nominellstrøm og kortslutningsstrøm under åpning. Etter fase B mekanisk åpning, ble lukkingsmotstand koblet til sirkuiten. Siden bue mellom fase B-brytere varte i 317 ms gjennom lukkingsmotstand, og buestrømmen var omtrent 1620 A, ifølge beregninger, var varmekapasiteten boret av lukkingsmotstand større enn dens nominelle kapasitet. Dette førte til overgrense varmekapasiteten av forbindelserringen mellom lukkingsmotstand og hjelpsbryter, endelig førte til fusjon, utledet til ytre veggen grading ring, resulterte i brytning av grading ring og mørklaring av motstand.

Analyse av årsaker til aktivering av bryterens selvforsvaret beskyttelse

I bryterens selvforsvaret beskyttelse, når strømelementet aktiveres og møter kriteriene for selvforsvaret beskyttelse, vil selvforsvaret beskyttelse bli initiert så snart beskyttelsesutslagsinngangen mottas og den tilsvarende fasestrømmen er større enn 0,05 In.

Som kan sees fra rapportene for 7522, fra 775 ms da PRS - 721S beskyttelsesenheten for bryter 7522 mottok tre-fase utslagsignalinngang fra IRC - 931BM beskyttelsesenheten for Jingchuan II-linje, til 925 ms da den utslåtte lokal bryter på grunn av feil, til 1025 ms da den utslåtte nabo-bryter på grunn av feil, med en forsinkelse på 0,15 s for å utslå lokal bryter og 0,25 s for å utslå nabo-bryter, som er i samsvar med operasjonslogikken for selvforsvaret beskyttelse, og beskyttelsen fungerte riktig, som vist i figur 3. I oscillogrammet kan man se at selv om tre-fase utslagskontaktene for 7522 hadde returnert ved 825 ms, var det fortsatt strøm (bue) som flytete mellom bevegelig og statisk kontakt.

Konklusjoner

• På grunn av alvorlig deformering av feilstrømmen, skyves bølgeformen til den nedre siden av tidsaksen. At bølgeformen ikke krysset null innen den effektive bueslukningstiden for bryteren, var hovedårsaken til at bue ikke slukket. Mislykket gjenoppretting av gapisolering etter at bryteren åpnet, og nedgang i SF₆-gassens bueslukningsytelse, var sekundære årsaker til at bue ikke slukket.

• At bue ikke slukket, og restgassen ble utledet fra bueslukningskammeret, som bar bue bort, var hovedårsaken til mørklaring av isoleringskoblingen og ytre veggen av kondensatoren.

• Etter fase B mekanisk åpning, ble lukkingsmotstand koblet til sirkuiten. Siden bue mellom fase B-brytere varte i 317 ms gjennom lukkingsmotstand, ledet varmekapasiteten til at forbindelsesringen mellom lukkingsmotstand og hjelpsbryter ble borte, endelig førte til fusjon, utledet til ytre veggen grading ring, resulterte i brytning av grading ring og mørklaring av motstand.

• Tilstedeværelsen av buestrøm i fase B og dens overensstemmelse med operasjonslogikken for bryterens selvforsvaret beskyttelse, var hovedårsaken til utslaget av busbar.