500kV SF₆ tengerszerű átmeneti adatok kivonóállomány hőmérsékleti ellenállás elemzése és kezelése

Mint a körzők egyik kulcskomponense, az izoláló húzóállomány a gázizolált kapcsolókészülék (GIS) fontos izoláló és továbbító része. Mechanikai és elektrikus tulajdonságai nagy megbízhatóságot igényelnek. Általában ritkán történnek hibák az izoláló húzóállományoknál, de ha hiba lép fel, komoly következményekkel járhat a körzőre nézve.

Egy adott erőműben található 550kV-os körző egyszeres törési, vízszintesen elrendezett típusú, melynek modellje 550SR - K, és hidraulikus működtetési mechanizmusa van. Töréskapacitása 63kA, alapterhelése 550kV, szabaddimenete 4000A, szabadtörési árama 63kA, villámmentes ívkiálló feszültsége 1675kV, kapcsolóimpulzus mentes feszültsége 1300kV, és üzemfeszültség alatt kiálló feszültsége 740kV. A körző izoláló rúdját epoxidharckészítményből gyártják, vastagsága 15mm, szélessége 40mm, sűrűsége pedig 1,1-1,25g/cm³.

Hibajelenség

Egy adott vízerőműben előkészületek zajlottak a 4-es főtranszformátor újraindításához. Az erőmű főelektromos csatlakoztatása a 1. ábrán látható. A felső szintű számítógép először megnyitotta a 5032-es körzőt, majd a 5031-eset. A felső szintű számítógép jelentést adott, mint például "TV kapcsolat megszakadt" és "5031-es körző védelmi eszköz hiba". A helyszíni ellenőrzés során a 5031-es körző védelmi és biztonsági ellenőrző eszköze is TV-kapcsolat megszakadásra utalt. A felső szintű számítógépen a 5032 és 5031-es körző T-zónájában található feszültségátváltókra vonatkozóan \(U_{ab} = 0\), \(U_{ca} = 306kV\), és \(U_{bc} = 305kV\) értékek voltak mérhetők. A helyszíni valós ellenőrzés során mindkét, a 5032 és 5031-es körző nyitva állapotban volt.

A karbantartó személyzet mérte a C-fázis másodlagos tekercsének feszültségét 55V-ra, míg az A és B fázisok tekercsének feszültsége 0V volt a 5032 és 5031-es körző T-zónájában található feszültségátváltó testen. Kezdetben a 5031-es körző C-fázisában hibát diagnosztizáltak.

Helyszíni ellenőrzés

A hiba bekövetkezése után az erőmű rögtön a hibahely meghatározásával foglalkozott, és elemzést végzett a hiba okairól. Kapcsolatba lépett a tartományi irányító központtal, hogy a 5031-es körzőt karbantartási állapotba helyezzék. A körző gyártójának szakemberei a helyszínre érkezve újra ellenőrizték a 5031-es körző működtetési mechanizmusát. Kimutatották, hogy a mechanizmus működési rúdjának helyzete a normál "nyitva" állapotban volt, és a mechanizmusból nem derült ki semmilyen anomália, ahogy a 2. ábra is mutatja. Kezdetben belső problémára gondoltak a körzőnél.

Mivel a körző záróellenállása messze kisebb, mint a földkapcsolódási ellenállás, ha a körző valójában bezárva lenne, akkor ennek körzőjének földkapcsolódási ellenállása jelentősen kisebb lenne, mint a másik két fázisnak. A háromfázisú 5031-es körző földkapcsolódási ellenállásait mérték, anélkül, hogy a körző mindkét oldalán lévő földizolációs kapcsolókat nyitották volna. A mérések eredményei a következők voltak: A fázis ellenállása 273,3 μΩ, B fázis ellenállása 245,8 μΩ, C fázis ellenállása pedig 256,0 μΩ. A C fázisnál nem derült ki semmilyen anomália.

A 5031-es körző bevonása után a 5031C fázisú körző gáz visszaszivárgási folyamata kezdődött, és előkészületek történtek a fedél levételére. A 5031C fázisú körző felső flanccsa levételével ellenőrizték, hogy a körző mozgó és álló kapcsolói a normál nyitva állapotban vannak, a körző teljes szerkezete sérülésmentes, és nincs idegen test vagy nyilvánvaló kilövési jele. Multiméterrel mértek a körző mozgó és álló kapcsolóinak kapcsolódási ellenállását 0,6 Ω-ra (normál tartományon belül), és nem volt elektromos kapcsolat a mozgó és álló kapcsolók, illetve az izoláló húzóállomány között, ahogyan a 3. ábra is mutatja.

A felső flanccs és a körző alsó belépési lyukának ismételt ellenőrzése során egy jól észrevehető égő illatot észleltek a gáztermékben. Barna-szürke porfajta anyag volt a gáztermék alján, valamint a gáztermék alján található robbanásvédő membrán helyén, ahogyan a 4. ábra is mutatja.

Lassú kézi bezárópróbát végeztek a 5031C fázisú körzőn. A bezáró művelet normális volt, és nem derült ki semmilyen anomália. A lassú kézi bezárás befejezése után újra ellenőrizték a körző testének külső részeit. Két kilövési jelet találtak a körző izoláló húzóállományán. Egyike nyilvánvalóan repedt, ahogy a 5. ábra is mutatja. Kilövési nyomok voltak az izoláló húzóállomány felületén, amelyek az izoláló húzóállomány teljes hosszúságán terjedtek.

Az izoláló húzóállomány ellenőrzése során, mivel nem derült ki új kilövési pont, lassú kézi nyitópróbát végeztek a 5031C fázisú körzőn. A nyitó művelet normális volt. A nyitás befejezése után újra ellenőrizték az izoláló húzóállományt, és nem derült ki új kilövési pont. Endoszkópot használtak a körző belsejének teljes ellenőrzésére, és nem derült ki semmilyen anomália.

Hiba okainak elemzése

A hibás izoláló húzóállomány eltávolítása után megfigyelték és mértek. A húzóállomány 570 mm hosszú, 40 mm széles, és 15 mm vastag. A teljes izoláló húzóállományon két jelentősen kilövési seb volt, melyek a végpontoktól 182 mm és 315 mm távolságra helyezkedtek el. Az egyikük körülbelül 53 mm hosszú repedést mutatott. Nyilvánvaló nyomok voltak a teljes izoláló húzóállomány felületén, amelyek összekötötték a húzóállomány végpontjain található belső lyukakat.

A hibás izoláló húzóállomány izolációját mértek. Multiméterrel mérve, a szomszédos lyukak közötti izoláció a végpontoknál normális volt. A két belső lyuk közötti izoláció 1,583 MΩ volt. Izolációmérővel mérve, a feszültség 1010 V-nál 643 kΩ volt, míg a két külső lyuk közötti izoláció 1,52 TΩ volt 5259 V feszültségnél. Egy normál izoláló húzóállomány esetén a két belső lyuk közötti izoláció 5259 V feszültségnél nagyobb volt, mint 5,26 TΩ.

A fenti ellenőrzési eredmények alapján megállapítható, hogy a 5031C fázisú körző izoláló húzóállományának izolációja áttetszett, és relatíve alacsony feszültség mellett vezető lett.

Amikor a 5031C fázisú körző izoláló húzóállományát elvágták, azt találták, hogy a húzóállomány végpontjain kívül, ahol nincsenek levegőlyukak, a húzóállomány belsejében a nyomok mentén hosszú levegőlyukak voltak, ahogy a 6. ábra is mutatja.

Összességében a húzóállomány áttetszése; másodszor, az izoláló húzóállomány anyagarányozása vagy kigyulladási ideje nem felelt meg a releváns követelményeknek, ami eredményezte, hogy a húzóállomány különböző részeinek izolációs ereje nem egyenletes volt. Erős elektromos mezőben a kevésbé izolált területek először áttetsztek, majd a többi kevésbé izolált terület követte, ami végül a húzóállomány teljes áttetszéséhez vezetett.

Kezelési intézkedések
Általános kezelés

A 5031C fázisú körző hiba oka megállapítása után az erőmű elrendelte a C fázisú körző izoláló húzóállományának cseréjét. A cseré befejezése után a gázterméket kiáztatták, és 0,45 MPa szabaddimenetű nyomásra töltöttek fel, majd 24 órára hagyták állni. Ezután rutinszerű tesztek végzése történt, beleértve a gáztermékben lévő páratartalom mérést, a záróellenállás ellenőrzését, jellemző teszteket, és gázszivárgás ellenőrzést. A rutinszerű tesztek sikeres lefutása után AC-kiálló feszültség és részleges kilövés tesztek végzése történt a 5031-es körzőre, mind bezárva, mind nyitva állapotban. A hozzáadott berendezések újratelepítése után alkalmazást nyújtottak a hozzákapcsolásra.

AC-kiálló feszültség és részleges kilövés tesztek

A teszt feszültséget a 3E tartalékvezetékről adták. A teszt előtt a 5031-es körző, valamint a 5032-es körző mindkét oldalán található összes mérőátváltó (TA) háromfázis másodlagos körét rövidítették, és a testen kötötték a földre. Ugyanígy a 3E tartalékvezetéken található összes TA másodlagos körét is rövidítették, és a testen kötötték a földre, és a tesztre eső tartományban lévő feszültségátváltókat eltávolították. AC-kiálló feszültség és részleges kilövés tesztek végzése történt, amikor a 5031-es körző bezárva, illetve nyitva állapotban volt.

Az erőműben található 500kV GIS berendezés legmagasabb üzemfeszültsége \(U_{m}=550kV\), fázisfeszültsége \(U_{m}/\sqrt{3}=317kV\), gyári teszt feszültsége \(U_{c}=740kV\), és a legnagyobb helyszíni kiálló feszültsége \(U_{f}=U_{c}×80\% = 592kV\), időtartama \(t = 60s\).
Ahogy a 7. ábra is mutatja, a bezáró kiálló feszültség és részleges kilövés tesztek sorrendje a következő: A GIS 5 percig \(U_{m}/\sqrt{3}=317kV\) feszültségre időzött, és megtisztították, a busz 3 percig \(U_{1}=519kV\) feszültségre időzött, és megtisztították. Az AC-kiálló feszültség tesztet \(U_{f}=592kV\) feszültségre emelték, és 60 másodpercig tartották. Ezután a feszültséget gyorsan csökkentették \(U_{r}=381kV\) feszültségre, és a 5031-es körző gáztermék részleges kilövése 3 percig mérődött. A teszt befejezése után a feszültséget gyorsan 0kV-ra csökkentették.

Ahogy a 8. ábra is mutatja, a nyitó kiálló feszültség és részleges kilövés mérési eljárása a következő: A teszt feszültséget \(U_{f}=592kV\) feszültségre emelték, és 60 másodpercig tartották. A kiálló feszültség teszt befejezése után a feszültséget gyorsan csökkentették \(U_{r}=381kV\) feszültségre, és a 5031-es körző gáztermék részleges kilövése 3 percig mérődött. A teszt befejezése után a feszültséget gyorsan 0kV-ra csökkentették.

Következtetés

A 500kV SF₆ tanktípusú körzők izoláló húzóállományainak minősége nagy jelentőséggel bír a körzők biztonsága és a hálózat biztonsága szempontjából. A berendezésgyártóknak szigorú minőségi ellenőrzést kell végzene. A berendezések összeszerelése előtt részleges kilövés tesztek végzése szükséges az izoláló húzóállományokon, és szükség esetén anyagvizsgálatokat lehet végezni, mint például a hibakeresés. A körzők üzembe helyezése után rendszeres élő részleges kilövés ellenőrzéseket kell végzene, például nagyon magas frekvenciás és ultrahangos módszerekkel. Ugyanakkor offline részleges kilövés élő ellenőrzést is kombinálni kell a körzők karbantartásával. A részleges kilövés szintjével kapcsolatos anomáliák esetén az SF₆ gáz szétbontási termékeinek elemzése is segíthet a SF₆ körzők izolációs egészségének korai diagnosztizálásában, ezzel megelőzve a berendezési hibákat, és garantálva a hálózat biztonságos és stabil működését.