Analisis at Pagtreat ng Dahilan ng Paglabas ng Kuryente sa Insulator na Pull Rod ng 500kV SF₆ Tank Circuit Breaker
Bilang isang pangunahing komponente ng mga circuit breaker, ang insulating pull-rod ay isang mahalagang bahagi ng insulasyon at transmisyon ng Gas-Insulated Switchgear (GIS) na kagamitan. Kailangan itong magkaroon ng mataas na reliabilidad sa mga katangian nito sa mekanikal at elektrikal. Karaniwan, malihim lamang ang pagkakamali ng insulating pull-rod, ngunit kapag nangyari ito, maaari itong magresulta sa seryosong mga konsekwensiya para sa circuit breaker.
Ang 550kV circuit breaker sa isang partikular na power station ay may single-break horizontal arrangement, na may modelo na 550SR-K at hydraulic operating mechanism. Ito ay may breaking capacity na 63kA, rated voltage na 550kV, rated current na 4000A, rated breaking current na 63kA, rated lightning impulse withstand voltage na 1675kV, rated switching impulse withstand voltage na 1300kV, at rated power-frequency withstand voltage na 740kV. Ang insulating rod ng circuit breaker ay gawa sa epoxy resin, na may lapad na 40mm, at density na 1.1-1.25g/cm³, at may espesor na 15mm.
Proseso ng Pagkakamali
Isang hidroelektrik na power station ang naghanda upang muling simulan ang power transmission para sa No. 4 main transformer nito. Ang pangunahing electrical wiring ng power station ay ipinapakita sa Figure 1. Unang binuksan ng upper-level computer ang 5032 circuit breaker, at pagkatapos ay binuksan ang 5031 circuit breaker. Inireport ng upper-level computer ang mga signal tulad ng "TV Open-Circuit Alarm" at "5031 Circuit Breaker Protection Device Abnormality". Sa on-site inspection, natuklasan na ang protection device at safety-control device ng 5031 circuit breaker ay may TV open-circuit alarms. Sa pagsisiyasat ng upper-level computer, natuklasan na para sa mga voltage transformers sa T-zone ng 5032 at 5031 circuit breakers, Uab= 0, Uca = 306kV, at Ubc = 305kV. Sa aktwal na on-site inspection, natuklasan na ang parehong 5032 at 5031 circuit breakers ay nasa bukas na posisyon.
Inimeta ng maintenance personnel ang secondary winding voltage ng phase C bilang 55V at ang phases A at B bilang 0V sa terminal box ng voltage transformer body sa T-zone ng 5032 at 5031 circuit breakers. Una itong inuri na may pagkakamali sa phase C ng 5031 circuit breaker.
Kalagayan ng On-site Inspection
Pagkatapos ng pagkakamali, agad na hinanap ng power station ang fault point sa on-site at ginawang analisis ang sanhi ng pagkakamali. Nakaugnay din ito sa provincial dispatching center upang ilipat ang 5031 circuit breaker sa maintenance state. Pagdating ng mga tauhan mula sa manufacturer ng circuit breaker, muli silang nagsisiyasat sa operating mechanism ng 5031 circuit breaker. Natuklasan na ang posisyon ng operating rod ng mechanism ay nasa normal na "bukas" state, at walang abnormalidad ang nakita sa mechanism, tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Una itong inuri na ang pagkakamali ay dulot ng isang internal problem ng circuit breaker.
Tinimbang na ang closing resistance ng circuit breaker ay mas maliit kaysa sa grounding resistance, kung ang aktwal na internal state ng circuit breaker ay nasa closed position, ang grounding resistance ng circuit breaker na ito ay magiging mas mababa kumpara sa ibang dalawang phase. Inimeta ang grounding resistances ng three-phase 5031 circuit breaker nang hindi binuksan ang mga grounding isolating switches sa parehong side ng circuit breaker. Ang resulta ng pagsukat ay: Phase A ay 273.3 μΩ, Phase B ay 245.8 μΩ, at Phase C ay 256.0 μΩ. Walang abnormal na data ang natuklasan para sa Phase C.
Pagkatapos mailipat ang 5031 circuit breaker sa maintenance state, nagsimula ang proseso ng gas recovery para sa 5031C phase circuit breaker, at inihanda ang pagbubuksan ng cover para sa inspeksyon. Binuksan ang upper flange ng 5031C phase circuit breaker. Natuklasan sa inspeksyon na ang moving at static contacts ng circuit breaker na ito ay nasa normal na bukas na posisyon, ang kabuuang istraktura ng circuit breaker ay intact, at walang foreign objects o obvious discharge marks. Gamit ang multimeter, inimeta ang contact resistance sa pagitan ng moving at static contacts ng circuit breaker bilang 0.6 Ω (sa normal range), at walang electrical connection sa pagitan ng moving at static contacts at insulating pull-rod, tulad ng ipinapakita sa Figure 3.
Pagkatapos binuksan ang upper flange at lower access hole ng circuit breaker para sa muli nitong inspeksyon, natuklasan ang distinct burnt odor sa gas chamber. May brown-black powdery substances sa ilalim ng gas chamber at sa lokasyon ng bottom explosion-proof membrane, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.
Isinagawa ang manual slow-closing test sa 5031C-phase circuit breaker. Normal ang closing operation, at walang abnormal phenomena ang natuklasan. Pagkatapos ng manual slow-closing, muli itong ninspeksyon ang exterior ng circuit breaker body. Natuklasan na may dalawang discharge marks sa insulating pull-rod ng circuit breaker. Isa sa kanila ay obviously cracked, tulad ng ipinapakita sa Figure 5. May tracking marks din sa surface ng insulating pull-rod, at ang mga marks na ito ay umabot sa buong insulating pull-rod.
Pagkatapos ninspeksyon ang insulating pull-rod at hindi natuklasan ang bagong discharge points, isinagawa ang manual slow-opening test sa 5031C-phase circuit breaker. Normal ang opening operation. Pagkatapos ng pagbubuksan, muli itong ninspeksyon ang insulating pull-rod, at hindi rin natuklasan ang bagong discharge points. Ginamit ang borescope upang ma-inspeksyon ang interior ng circuit breaker, at walang ibang abnormal phenomena ang natuklasan.
Analisis ng Sanhi ng Pagkakamali
Pagkatanggal ng faulty insulating pull-rod, ito ay nai-observe at inimeta. Ang pull-rod ay 570mm ang haba, 40mm ang lapad, at 15mm ang espesor. May dalawang distinct discharge-burned spots sa buong insulating pull-rod, na matatagpuan sa 182mm at 315mm mula sa dulo. Isa sa kanila ay may crack na humigit-kumulang 53mm ang haba. May obvious na traces ng tracking channel sa surface ng buong insulating pull-rod, na konektado sa inner-side holes sa parehong dulo ng pull-rod.
Inimeta ang insulation ng faulty insulating pull-rod. Kapag inimeta gamit ang multimeter, normal ang insulation sa pagitan ng adjacent holes sa dulo. Ang insulation sa pagitan ng dalawang inner-side holes sa parehong dulo ay 1.583M&Ω. Kapag inimeta gamit ang insulation resistance meter, ang resistance value ay 643k&Ω (sa 1010V), at ang insulation sa pagitan ng dalawang outer-side holes sa parehong dulo ay 1.52T&Ω (sa 5259V). Para sa normal na insulating pull-rod, ang insulation sa pagitan ng dalawang inner-side holes sa parehong dulo na inimeta sa 5259V ay mas malaki kaysa 5.26T&Ω.
Batay sa nabanggit na resulta ng inspeksyon, maaaring matukoy na ang insulation ng insulating pull-rod ng 5031C-phase circuit breaker ay nasira, at ito ay nagpakita ng conductivity sa mas mababang kondisyong voltage.
Kapag binuksan ang insulating pull-rod ng 5031C-phase circuit breaker para sa inspeksyon, natuklasan na, maliban sa dulo ng pull-rod kung saan walang visible air holes, may long air holes sa loob ng pull-rod kasabay ng tracking channel, tulad ng ipinapakita sa Figure 6.
Kabuuang breakdown; pangalawa, ang proportioning ng materyales o curing time ng insulating pull-rod ay hindi sumasapat sa mga kinakailangan, na nagresulta sa hindi pantay na insulation strength ng iba't ibang bahagi ng insulating pull-rod. Sa isang malakas na electric field, unang nasira ang mga area na may mas mababang insulation, at pagkatapos ay sumunod ang iba pang low-insulation areas, na nagresulta sa kabuuang breakdown ng insulating pull-rod.
Paggamot ng Mga Solusyon
Pangkalahatang Paggamot
Pagkatuklas ng sanhi ng pagkakamali ng 5031C-phase circuit breaker, inayos ng power station ang pagpapalit ng insulating pull-rod ng C-phase circuit breaker. Pagkatapos ng pagpapalit, in-evacuate ang gas chamber, pinuno ng gas hanggang sa rated pressure na 0.45MPa, at iniwan ito nang 24 oras. Pagkatapos, isinagawa ang routine tests, kabilang ang pagsukat ng moisture content sa gas chamber, pagsusuri ng closing resistance, conduction ng characteristic tests, at pagsusuri ng gas leak. Pagkatapos lumampas sa routine tests, isinagawa ang AC withstand voltage at partial discharge tests para sa 5031 circuit breaker sa parehong open at closed states. Pinasok muli ang mga accessories, at isinumite ang application para sa resumption ng power transmission.
AC Withstand Voltage at Partial Discharge Tests
Ang test voltage ay inapply mula sa spare line 3E. Bago ang test, short-circuited at grounded ang three-phase secondary circuits ng lahat ng current transformers (TAs) sa parehong side ng 5031 circuit breaker at 5032 circuit breaker sa main body. Samantala, short-circuited at grounded din ang secondary circuits ng lahat ng TAs sa spare line 3E sa main body, at alisin ang mga voltage transformers sa loob ng test range. Isinagawa ang AC withstand voltage at partial discharge tests nang parehong 5031 circuit breaker ay nasa closed at open states.
Para sa 500kV GIS equipment sa power station, ang pinakamataas na operating voltage , ang phase voltage , ang factory test voltage , at ang maximum on-site withstand voltage , na may duration na .
Tulad ng ipinapakita sa Figure7, ang sequence ng closing withstand voltage at partial discharge tests ay: Ang GIS ay in-age at in-purify sa voltage na para sa 5 minuto, at in-age at in-purify ang busbar sa voltage na para sa 3 minuto. Ang AC withstand voltage test ay pagkatapos ay in-raise sa at in-maintain para sa 60 segundo. Ang voltage ay pagkatapos ay mabilis na in-reduce sa , at in-test ang partial discharge ng gas chamber ng 5031 circuit breaker para sa 3 minuto. Pagkatapos ng test, mabilis na in-reduce ang voltage sa 0kV.
Tulad ng ipinapakita sa Figure 8, ang test procedure para sa open-circuit withstand voltage at partial discharge measurement ay: Ang test voltage ay uniform na in-raise sa at in-maintain para sa 60 segundo. Pagkatapos ng withstand voltage test, mabilis na in-reduce ang voltage sa , at in-test ang partial discharge ng gas chamber ng 5031 circuit breaker. Pagkatapos ng test, mabilis na in-reduce ang voltage sa 0kV.
Kaklusan
Ang kalidad ng insulating pull-rods ng 500kV SF₆ tank-type circuit breakers ay may malaking kahalagahan para sa seguridad ng circuit breakers at ng grid ng kuryente. Dapat ang mga manufacturer ng kagamitan ay magpatupad ng mahigpit na kontrol sa kalidad. Bago ang assembly ng kagamitan, dapat isagawa ang partial discharge tests sa insulating pull-rods, at kung kinakailangan, maaaring isagawa ang material inspections gamit ang mga pamamaraan tulad ng flaw detection. Pagkatapos mailagay ang mga circuit breakers, dapat isagawa ang regular na live partial discharge detection work gamit ang mga pamamaraan tulad ng very high frequency at ultrasonic testing. Samantala, dapat i-combine ang offline partial discharge live detection sa maintenance ng circuit breaker. Para sa mga circuit breaker na may abnormal partial discharge levels, maaaring isagawa ang analisis ng mga produkto ng decomposition ng SF₆ gas upang ma-diagnose ang kalusugan ng insulation ng SF₆ circuit breakers sa maagang yugto, at maiwasan ang mga pagkakamali ng kagamitan at tiyakin ang ligtas at matatag na operasyon ng grid ng kuryente.
