500kV SF₆ tank circuit breaker isolatsiooni tõmbamisvahendi laengumise tõsine põhjuslik analüüs ja parandamine
Isolatsioonipull on üks olulisemaid komponente lülitite süsteemides, see on ka tähtis isolatsiooni- ja edastusosaga Gaasi-isoleeritud lülitiseadmete (GIS) varustuses. See peab olema mehaaniliste ja elektriliste omaduste poolest väga usaldusväärne. Tavaliselt tuleb isolatsioonipullidega vähe kokku, kuid kui nurjumine siiski toimub, võib see lülitile tuua tõsiseid tagajärgi.
Mõnes elektrijaamas asuv 550kV lülititellur on horisontaalses paigutuses, mudeliks on 550SR - K ja seda juhib hüdrauliline toimivara. Selle voolusuurenduse võime on 63kA, mõõdikvool 4000A, mõõdiknõrgendus 63kA, mõõdiklangeimpulsiga vastupidavus 1675kV, mõõdiklõikeimpulsiga vastupidavus 1300kV ja mõõdikahelainevastupidavus 740kV. Lülitite isolatsioonipull on tehtud epoksiharil, selle paksus on 15mm, laius 40mm ja tihe 1.1 - 1.25g/cm³.
Nurjumisprotsess
Mõnes vesijaamas valmistuti No. 4 peistransformatori võrgukontaktide taasühendamiseks. Elektrijaama peisülekandevõrk on näidatud Joonis 1. Ülemaste arvutite kontrolli järgi avati esmalt 5032. lülititellur, seejärel 5031. lülititellur. Ülemaste arvutite poolt raporteeriti signale nagu "TV-lõikeala häire" ja "5031. lülitite kaitseseade ebakirja". Paigaliku kontrolli käigus selgus, et nii 5031. lülitite kaitse- kui ka turvalisuskontrollseadmes oli TV-lõikeala häire. Ülemaste arvutite kontrolli käigus leiti, et 5032. ja 5031. lülitite T-ala jännitustransformatorites oli Uab= 0, Uca = 306kV ja Ubc = 305kV. Paigaliku kontrolli käigus selgus, et nii 5032. kui ka 5031. lülititellurid olid avatud asendis.
Hoolduspersonal mõõdis 5032. ja 5031. lülitite T-ala jännitustransformatorite korpusi C-faasi sekundaarkeerulise jänite 55V ning A- ja B-faaside jänite 0V. Algse hinnangu kohaselt oli 5031. lülitite C-faasis nurjunud.
Paigaliku kontrolli olukord
Pärast nurjumist otsis elektrijaam kohe paigaliselt nurjumispunkti ja analüüsiski nurjumispuhangu põhjusi. Samuti ühendus provincialehituse keskusega, et viia 5031. lülititellur hoolduse olekusse. Pärast lülitite tootja personali saabumist paigale kontrolliti uuesti 5031. lülitite toimivara. Leiti, et toimivarapulli asend oli normaalses "avatud" olekus ning toimivaras ei avastatud ebatavalusi, mis on näidatud Joonis 2. Algse hinnangu kohaselt põhjustas nurjumispuhang sisemine probleem lülitites.
Arvestades, et lülitite sulgemisvastus on palju väiksem kui maandusvastus, siis kui lülitite tegelik sisemine asend on suletud, on selle lülitite maandusvastus oluliselt väiksem kui muude kahe faasi. Mõõdisti kolme faasi 5031. lülitite maandusvastust ilma lülitite mõlemate poolte maandusisolatsioonide avamata. Mõõtmistulemused olid järgmised: A-faasil 273.3 μΩ, B-faasil 245.8 μΩ ja C-faasil 256.0 μΩ. C-faasis ei avastatud ebatavalusi andmeid.
Pärast 5031. lülitite viimist hoolduse olekusse, alustati 5031C faasi lülitite gaasi taastamisprotsessi ja valmistuti katta avamiseks. 5031C faasi lülitite ülemine flants tõsteti ära. Kontrolli käigus selgus, et lülitite liiguv ja staatiline kontakt oli normaalses avatud asendis, lülitite üldine struktuur oli puhas ja mitte leiti välisobjekte ega ilmsete voolukaevete märke. Multimeetriga mõõdeti lülitite liiguv- ja staatilise kontakti kontaktvastus 0.6 Ω (normaalises ulatuses) ning ei olnud elektrilist ühendust liiguv- ja staatilise kontakti ning isolatsioonipulliga, nagu on näidatud Joonis 3.
Pärast ülemise flansi ja lülitite alumise ligipääsuaukude uuesti avamist ja kontrollimist tundus gaasi ruumist selge söögi lõhn. Gaasi ruumi põhjas ja alumise plahvatusemembrani asukohas olid pruun-halllikud jäämed, nagu on näidatud Joonis 4.
Läbi viidi 5031C faasi lülitite manuaalne aeglane sulgemise katse. Sulgemine toimus normaalselt, mitte avastatud ebatavalusi nähtusi. Pärast manuaalse aeglase sulgemise lõpetamist kontrolliti uuesti lülitite korpusi välisosa. Leiti, et lülitite isolatsioonipullil olid kaks voolukaeva. Üks neist oli selgelt rikutud, nagu on näidatud Joonis 5. Isolatsioonipulli pinnal olid jälgid, mis ulatusid kogu isolatsioonipulli.
Pärast isolatsioonipulli kontrollimist ja uute voolupunktide mitteavastamist läbi viidi 5031C faasi lülitite manuaalne aeglane avamise katse. Avamine toimus normaalselt. Pärast avamise lõpetamist kontrolliti uuesti isolatsioonipulli, aga uute voolupunktide avastamist ei toimunud. Kasutati boreskoopi, et täpselt kontrollida lülitite sisemust, kuid mitte avastatud ebatavalusi nähtusi.
Nurjumispuhangu põhjuse analüüs
Pärast vigastunud isolatsioonipulli eemaldamist vaadeldi ja mõõditi. Pull oli 570mm pikk, 40mm lai ja 15mm paks. Kogu isolatsioonipullil olid kaks selget voolukõrva märki, mis asusid vastavalt 182mm ja 315mm pulli otsadest. Üks neist oli umbes 53mm pikkune rikkumine. Kogu isolatsioonipulli pinnal olid selged jälgid, mis ühendasid pulli otsade sissepoolseid auke.
Vigastunud isolatsioonipulli eristusvõimet mõõdeti. Multimeetriga mõõdeti, et naaberlike aukede vaheline eristusvõime pulli otsades oli normaalne. Kaks sissepoolset auka pulli otsades mõõdeti 1.583MΩ. Eristusvõimet mõõdeti insulasjoneristusmeetriga, mille väärtus oli 643kΩ (1010V jänites) ja kaks välispoolset auka pulli otsades mõõdeti 1.52TΩ (5259V jänites). Tavalise isolatsioonipulli puhul on kaks sissepoolset auka pulli otsades mõõdetud 5259V jänites suurem kui 5.26TΩ.
Kõigepealt vaadeldud kontrollitulemuste põhjal võib järeldada, et 5031C faasi lülitite isolatsioonipulli eristusvõime oli läbinud ja see näitas joondusvõimet suhteliselt madalates jänites.
Pärast 5031C faasi lülitite isolatsioonipulli lõigamist ja kontrollimist selgus, et välja arvatud pulli otsad, kus õhusid auku ei näinud, oli pulli sees pikad õhuaukud jälgide kanali kõrvale, nagu on näidatud Joonis 6.
Üldine läbimine; teiseks, isolatsioonipulli materjali segamine või kestmine ei vastanud vastavatele nõuetele, mis tõi kaasa erineva isolatsioonipulli osade eristusvõime ebavõrdsuse. Tugeva elektrivälja all läbisid esimesena need osad, millel oli madalam eristusvõime, ja seejärel jätkusid teised madalamad eristusvõimega osad, mis viis lõpuks isolatsioonipulli üldisele läbimisele.
Käsitlusmeetmed
Üldised meetmed
Pärast 5031C faasi lülitite nurjumispuhangu põhjust määramist korraldas elektrijaam C-faasi lülitite isolatsioonipulli vahetamist. Pärast vahetamise lõpetamist evakueeriti gaasi ruum, täideti gaasini 0.45MPa mõõdikrõhuni ja jäeti 24 tundi seistes. Siis läbi viidi tavapärased katse, sealhulgas mõõditi gaasi ruumi niiskuse sisaldus, kontrolliti sulgemisvastus, läbi viidi karakteristikute katse ja mõõditi gaasi väljavool. Pärast tavapäraste katsete läbimist läbi viidi 5031. lülititele AC vastupidavuskatse ja osaline voolukaevete mõõtmine nii suletud kui ka avatud asendis. Seadmed paigaldati uuesti ja esitati taasühendamise taotlus.
AC vastupidavuskatse ja osaline voolukaevete mõõtmine
Katsejänitust rakendati varujoonilt 3E. Enne katset lühendati ja maandati 5031. ja 5032. lülitite mõlemate poolte kõigi jännitustransformatorite (TA) kolme faasi sekundaarkülvad. Samuti lühendati ja maandati varujoon 3E kõigi TA-de sekundaarkülvad ja eemaldati katseulatuses olevad jännitustransformatorid. AC vastupidavuskatset ja osalise voolukaevete mõõtmist läbi viidi 5031. lülitite suletud ja avatud asendis.
Elektrijaama 500kV GIS-seadmete puhul on maksimaalne töötamise jänitus , faasisisene jänitus , tehases katsejänitus ja maksimaalne paigalik vastupidavusjänitus , kestus .
Nagu näidatud Joonisel 7, on sulgemise vastupidavuskatse ja osaline voolukaevete mõõtmise järjestus järgmine: GIS vananeb ja puhtastatakse jänitusega 5 minutit, ja bussohvane vananeb ja puhtastatakse jänitusega 3 minutit. AC vastupidavuskatset tõstetakse siis ja hoitakse 60 sekundit. Jänitus vähendatakse kiiresti ja 5031. lülitite gaasi ruumi osalisi voolukaevete mõõtmist testitakse 3 minutit. Pärast katset vähendatakse jänitus kiiresti 0kV-ni.
Nagu näidatud Joonisel 8, on avatud asendi vastupidavuskatse ja osaline voolukaevete mõõtmise protsess järgmine: Katsejänitus tõstetakse tasakaalukalt ja hoitakse 60 sekundit. Pärast vastupidavuskatse lõpetamist vähendatakse jänitus kiiresti ja 5031. lülitite gaasi ruumi osalisi voolukaevete mõõtmist testitakse. Pärast katset vähendatakse jänitus kiiresti 0kV-ni.
Järeldus
500kV SF₆ tank-lülitite isolatsioonipullide kvaliteet on väga oluline lülitite ohutuse ja elektrivõrgu turvalisuse seisukohalt. Varustuse tootjad peaksid rakendama rangeid kvaliteedikontrolle. Enne varustuse monteerimist tuleks isolatsioonipullidel läbi viia osalisi voolukaevete katseid, ja vajaliku korral saab materjalide kontrolli teostada defektide tuvastamise meetodite abil. Pärast lülitite kasutuselevõttu tuleks regulaarselt läbi viia elavaid osalisi voolukaevete mõõtmisi, kasutades meetodeid nagu VHF ja ultraheli. Samal ajal tuleks ühendada lülitite hooldusega elavaid osalisi voolukaevete mõõtmisi. Lülititel, millel on ebatavaline osaline voolukaevete tase, saab samal ajal analüüsida SF₆ gaasi dekompositsioonitooteid, et diagnoosida varaseimas staadiumis SF₆ lülitite eristusvõimet, vältida varustuse nurjumisi ja tagada elektrivõrgu ohutu ja stabiilse toimimise.
