750 kV Tank Tipi SF₆ Sıkıştırılmış Gazlı Kesici Aletinin Arızası Analizi

Arızanın Gözlemlenen Durumu
Arızadan Önce Bilgi ve İşlem Modu

16 Mayıs 2016 tarihinde saat 17:53:50'de, Jingchuan II Hat'ın iki set koruma cihazı sırayla harekete geçti. Faz B seçildi ve 7522 ve 7520 devre kesicilerinin Faz B'si açıldı. 7522 devre kesicisinin koruma cihazı, iki hat koruma cihazında kalıcı bir arıza algıladı ve 0.6 saniye gecikmeyle harekete geçti. Daha sonra 7522 devre kesicisinin ABC üç fazı triplendi.

Bu süreçte, 7522 devre kesicisinin Faz B'nin arıza koruması, İkinci Ana Hat'ın diferansiyel korumasını tetikledi ve 7512 devre kesicisi açıldı, bu da 750kV İkinci Ana Hat'ın güç kesintisine yol açtı. Arızadan önceki sistem işlem modu ve ünite işlem koşulları Şekil 1'de gösterilmiştir. Birinci Ünite'nin aktif gücü 645MW, İkinci Ünite'nin aktif gücü 602MW idi. Jingchuan I ve II Hatları normal olarak işletiliyordu. Yükseltme alt istasyonunun bağlantı şekli 3/2 kablajıydı ve yükseltme alt istasyonu döngülü kapatma modunda işletiliyordu.

Arıza İnceleme Durumu
Alanya Gözlem

7522 devre kesicisinin alanda yapılan incelemesi, A/B/C fazlarının mekanik açık/kapalı göstergelerinin "0" konumunda olduğunu gösterdi. Hidrolik operasyon yapısı, yay sıkıştırma konumundaydı. WB - 2C devre kesicisi için A/B/

Faz C için, operasyon kutusu panelinin alanda yapılan incelemesi, TWJ göstergesinin kırmızı ışığının yandığını gösterdi. A/B/C üç faz devre kesicilerinin SF₆ gaz basıncı 0.62MPa (göreceli basınç) idi ve 7522 devre kesicisinde belirgin bir anormallik yoktu.

Koruma Eylem Bilgisi

• Jingchuan II Hat Koruma IRCS - 931BM Koruma Cihazı: 16 Mayıs 2016 tarihinde saat 17:53:50:404'te, Faz B akım fark koruması harekete geçti. Akım fark koruması, 767ms'de A, B ve C fazlarını triplendi ve A, B ve C fazlarının triplenebilme pozisyon kontakları 825ms'de geri döndü.

• Jingchuan II Hat Koruma IICS - 103C Koruma Cihazı: 16 Mayıs 2016 tarihinde saat 17:53:50:454'te, Faz B akım fark koruması harekete geçti ve faz farkı 790ms'de ABC fazlarını triplendi.

• 7522 Devre Kesicisi Koruma Ekranı PRS - 721S Koruma Cihazı: 7522 devre kesicisi Faz B'de triplendi. Takip eylemi gerçekleşti. 0.6s sonra yeniden kapama eylemi gerçekleştirildi ve üçlü triplenebilme eylemi iletilindi. 0.15s sonra, devre kesicinin kendi arıza triplenebilmesi gerçekleşti ve 0.25s sonra komşu devre kesicilerin arıza triplenebilmesi gerçekleşti.

• 7520 Devre Kesicisi Koruma Ekranı PRS - 721S Koruma Cihazı: 7520 devre kesicisi Faz B'de triplendi. Takip eylemi gerçekleşti ve üç faz takip triplenebilme gerçekleştirildi. 7520 devre kesicisinin yeniden kapaması, hatalı hatla yeniden kapamak ve ünite üzerindeki etkileri azaltmak için 0.9s (0.9 saniye) gecikmeyle gerçekleştirildi, bu nedenle yeniden kapama eylemi gerçekleşmedi.

• 7512 Devre Kesicisi Koruma Ekranı PRS - 721S Koruma Cihazı: 7512 devre kesicisi üç fazda triplendi ve üç faz triplenebilme pozisyon kontaklarının dönüş süresi 1143ms oldu.

• II. Ana Hat Ana Koruma I Ekranı RCS - 915E Koruma Cihazı: 16 Mayıs 2016 tarihinde saat 17:53:51:258'de, ana hat-hat arıza triplenebilmesi gerçekleşti.
  

Devre Kesicisi Vücudu Testi ve İnceleme

Ningxia Elektrik Araştırma Enstitüsü'ne başvurularak, 7522'nin üç fazlı devre kesicilerinin SF₆ gaz bileşenleri analiz edildi. Faz B'nin SF₆ gazındaki sülfür bileşenleri ciddi şekilde standartı aştı. Bu gaz odasındaki ayrışma ürün içeriği yüksek olduğu için, yüksek enerjili kısmi salınaşın varlığı, katı yalıtım malzemelerinin ayrışmasına neden oldu, Şekil 1'de gösterildiği gibi.

Devre kesicisi B'nin kesme devresi ölçülerek, devrenin açık olduğu onaylandı, bu da devre kesicinin açık devre durumunda olduğunu gösterdi. Ningxia Elektrik Araştırma Enstitüsü, 7522 devre kesicisinin A ve C fazlarının açma süresini ve devre direncini test etti ve test sonuçları standartlara uygun bulundu.

Arıza Sonrası Ayrıştırma ve İnceleme

7522 devre kesicisi için, Faz B'nin içindeki SF₆ gazı boşaltıldı, azot geçirildi ve devre kesicinin kapısı açıldı. İçeride toz (yayılma ayrışma ürünleri) bulundu. ABB fabrika teknisyenleri geldikten sonra, yalıtıcı parçalanarak 2 kırık elektrot bulundu. Kırık elektrotlar dış duvara bağlıydı. Bağlantı çubuğu ve hareketli temas, belirgin bir yanma izi gösteriyordu ve hareketli temas operasyon mekanizmasında belirgin bir erime ayrışma ürünü vardı. Devre kesicinin hidrolik yay tipi operasyon mekanizması incelendi ve normal çalıştığı tespit edildi.

Neden Analizi
Akı Tükenme Prensibi

Bir AC akımını en iyi şekilde söndürmek için her yarı periyotta akım sıfır geçişinden geçtiği zamandır. Akım sıfır geçiş periyodu sırasında, akım iki kurtarma süreci yaşar:

• Elektriksel Dayanım Kurtarma Süreci: İyonlaşma sürecinin güçlendirilmesi nedeniyle, akım elektrotları arasındaki elektriksel dayanım yavaş yavaş kurtarılır.

• Akım Gerilimi Kurtarma Süreci: Güç kaynağı gerilimi tekrar temaslara uygulanır. Akım gerilimi, akım söndürme geriliminden güç kaynağı gerilimine yükselir. Eğer elektriksel dayanım kurtarma süreci, akım gerilimi kurtarma sürecinden daha hızlıysa ve akım gerilimi kurtarma sürecinin genliği büyükse, akım gerilimi kurtarma süreci, elektriksel dayanım kurtarma sürecinden daha hızlı olur, bu da elektrotlar arasındaki elektriksel dayanımın bozulmasına ve akımın yeniden alevlenmesine neden olur. Eğer akım gerilimi kurtarma süreci, elektriksel dayanım kurtarma süreci başlamadan önce başlarsa, akım yeniden alevlenecektir.

Sonuç

CSL103 koruma cihazının arıza kaydındaki dalga formuyla birleştirildiğinde, 7522 devre kesicisinin Faz B'si yeniden kapandıktan sonra, koruma 767 ms'de üç faz triplenebilme emri verdi ve 7522 devre kesicisinin üç fazı 825 ms'de tamamen açıldı, eylem süresi 58 ms oldu. Faz B devre kesicisinin akım söndürme sürecinde, akım dalga formu sıfır geçişini gerçekleştirmeden, devre kesicinin içinde kısa devre akımı sağlayarak devam etti.

SF₆ gazının akım söndürme performansı analizine göre: akımın altında, SF₆ gazı elektrik enerjisini emer ve düşük flör bileşikler üretir. Ancak, akım sıfır geçiş yaptığı zaman, düşük flör bileşikleri hızlıca SF₆ gazına yeniden birleşir. Akım boşluğunun elektriksel dayanımı oldukça hızlı kurtarılır. Akım sıfır geçiş yapmadığı için, SF₆ gazının akım söndürme performansı azaldı. Bu noktada, sadece devre kesicisi arıza koruması etkinleştirilerek, komşu 7512 devre kesicisi hata akımını kesebilir. 7522 devre kesicisinin üç faz triplenebilme pozisyon kontaklarının geri dönüşünden 7512 devre kesicisinin üç faz triplenebilme pozisyon kontaklarının geri dönüşüne kadar olan süre toplam 317 ms oldu, bu da Faz B devre kesicisinin yüksek enerjili akımının 317 ms boyunca yandığını gösterir. 7512 devre kesicisi açıldıktan sonra, akım söndü.

Sonuç olarak, bu olayda hat koruması ve devre kesicisi arıza koruması normal olarak çalıştı ve devre kesicisi normal olarak triplendi. Birincil ve ikincil ekipmanların eylemleri tümüyle doğrudu. 7522 devre kesicisinin Faz B'si için, gaz bileşen analizinden, akım söndürme odasında yüksek yoğunlukta enerji olması, gaz basıncını artırmaya yetecektir. Ancak, 7522B fazının akımı sıfır geçiş yapmadığı için, akım söndürülemedi. Ancak, alt sıkıştırma odasının vanası açılmıştı ve fazladan gaz alttan dışarı atılmıştı, bu da akımı dışarı taşıyarak hareketli temas yalıtım çubuğunun ve şuntal kondansatörün yanmasına neden olabilirdi.

Devre Kesicisi Kapama Direncinin Yanma Nedeni ve Direnç Dış tarafındaki Homojen Koruma Kapaklarının Parçalanma Nedeni Analizi

Devre kesicilerin operasyonu, çoğu anahtarlama aşırı gerilimlerinin sebebidir. Bir kapama direnci kurmak, hat kapama ve tek fazlı yeniden kapama sırasında aşırı gerilimleri etkili bir şekilde sınırlayabilir. Şirketimizde kullanılan ABB şirketi tarafından üretilen 550/800PMSF₆ gaz patlama devre kesicisi, yığılmış silikon karbür direnç levhalarından oluşan bir kapama direncine sahiptir. Üreticinin kullanım kılavuzuna göre, kapama direncinin ısı kapasitesi şu şekildedir: 1.3 kat nominal faz geriliminde 4 kez kapama yapıldığında, ilk iki kez arasında 3 dakika, son iki kez arasında 3 dakika; iki test grubu (ön ve arka) arasında 30 dakika geçmemelidir.

Devre kesici, serili bölünme yapısına sahiptir, bu da 3 ana bölünme, 1 yardımcı bölünme ve bir kombinasyon kapama direncinden oluşur, Şekil 2'de gösterildiği gibi. Serili bölünmenin ana özelliği, devre kesicinin kapama işlemi sırasında, ana bölünme ark oluşum odasında kapandıktan sonra yardımcı bölünme kapandığı ve açma işlemi sırasında, ana bölünme ark oluşum odasında ayrıldıktan sonra yardımcı bölünme ayrıldığıdır.

Yani, yardımcı bölünmenin eylem sırası, daha sonra kapama ve daha sonra açma şeklinde olur. Çalışma prensibi şöyledir: kapama sırasında, ana bölünme önce kapandıktan sonra, dirençle seri bir akım döngüsü oluşturulur ve kapama direnci bağlanır. Yaklaşık 8-11 ms sonra (üreticinin kullanım kılavuzuna göre), yardımcı bölünmenin kapama teması aracılığıyla bir akım döngüsü oluşturulur, kapama direnci kısılır; açma sırasında, ana bölünme önce ayrılır, ana akım döngüsü açılır ve ardından yardımcı bölünme ayrılır.

Bu nedenle, yardımcı bölünme, açma sırasında nominal akımı ve kısa devre akımını taşır. Faz B'nin mekanik açıldığında, kapama direnci devreye bağlandı. Faz B bölünme arasındaki akım, kapama direnci üzerinden 317 ms boyunca akarken ve akım yaklaşık 1620 A olduğundan, hesaplara göre, kapama direncinin taşıdığı ısı kapasitesi, onun nominal kapasitesinden daha yüksekti. Bu, kapama direnci ile yardımcı bölünme arasındaki bağlantı halkasının aşırı ısı kapasitesine neden oldu, sonunda füzyon, dış duvar derecelendirme halkasına deşarj ve derecelendirme halkasının parçalanmasına ve dirençin siyahlanmasına neden oldu.

Devre Kesicisi Arıza Korumasının Çalışma Nedeni Analizi

Devre kesicisi arıza korumasında, akım elemanı etkinleştirildiğinde ve arıza koruma kriterlerine uygun olduğunda, arıza koruması, koruma triplenebilme girişinin alınması ve ilgili faz akımının 0.05 In'den büyük olması koşuluyla başlatılır.

7522 raporlarından görülebileceği gibi, Jingchuan II hat korumasının IRC - 931BM koruma cihazının üç faz triplenebilme sinyal girişini 7522 devre kesicisi koruma ekranının PRS - 721S koruma cihazının 775 ms'de aldığından, yerel devre kesicinin arıza nedeniyle 925 ms'de triplendiği ve komşu devre kesicisinin arıza nedeniyle 1025 ms'de triplendiği, yerel devre kesicinin triplenebilmesi için 0.15 s, komşu devre kesicinin triplenebilmesi için 0.25 s gecikme ile, bu, arıza korumanın çalışma mantığına uygun ve koruma doğru bir şekilde çalıştı, Şekil 3'te gösterildiği gibi. Dalga formunda, 7522'nin Faz B triplenebilme pozisyon kontağı 825 ms'de geri döndüğüne rağmen, hareketli ve sabit temaslar arasında hala akım (akım) akıyordu.

Sonuçlar

• Hata akımının ciddi çarpıtlanması, dalga formunun zaman ekseninin alt tarafına kaymasına neden oldu. Dalga formunun, devre kesicinin etkin akım söndürme süresi içinde sıfır geçişini gerçekleştirmemesi, akımın sönmeme nedeninin başlıca nedeniydi. Devre kesicinin açıldıktan sonra boşluğun yalıtımının kurtarılmaması ve SF₆ gazının akım söndürme performansının düşmesi, akımın sönmeme nedeninin ikincil nedeniydi.

• Akımın sönmeme ve akım söndürme odasından kalan gazın dışarı atılması, akımı dışarı taşıyan, yalıtım çubuğunun ve kondansatörün dış duvarının siyahlanmasının başlıca nedeniydi.

• Faz B'nin mekanik açıldığında, kapama direnci devreye bağlandı. Faz B bölünme arasındaki akım, kapama direnci üzerinden 317 ms boyunca akarken, ısı kapasitesi, kapama direnci ile yardımcı bölünme arasındaki bağlantının aşırı ısı kapasitesine neden oldu, sonunda füzyon, dış duvar derecelendirme halkasına deşarj ve derecelendirme halkasının parçalanmasına ve dirençin siyahlanmasına neden oldu.

• Faz B'deki akımın varlığı ve devre kesicisi arıza korumasının çalışma mantığına uygunluğu, ana hatın triplenebilmesinin başlıca nedeniydi.