500kV SF₆ टँकी सर्किट ब्रेकर इन्सुलेशन पुल रोड डिस्चार्ज फाउल्ट कारण विश्लेषण र उपचार

सर्किट ब्रेकरको एक महत्वपूर्ण घटक रूपमा इन्सुलेटिङ पुल-रड गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर (GIS) उपकरणको एक महत्वपूर्ण इन्सुलेटिङ र ट्रान्समिशन भाग हो। यसको यान्त्रिक र विद्युतीय गुणस्वरूपहरूमा उच्च सुरक्षितता आवश्यक छ। सामान्यतया, इन्सुलेटिङ पुल-रडहरूले धेरै असफल हुन्छन्, तर जब एउटा असफलता भएको छ भने, यसले सर्किट ब्रेकरको लागि गम्भीर परिणामहरू हुन सक्छ।

केही विद्युत स्टेशनमा 550kV सर्किट ब्रेकर एकल-ब्रेक क्षैतिज व्यवस्थित छ, जसको मॉडेल 550SR-K र हाइड्रोलिक ऑपरेटिङ मेकेनिजम छ। यसको ब्रेकिङ क्षमता 63kA, रेटेड वोल्टेज 550kV, रेटेड करंट 4000A, रेटेड ब्रेकिङ करंट 63kA, रेटेड थंडर इम्पल्स विद्युत टोलनशीलता 1675kV, रेटेड स्विचिङ इम्पल्स विद्युत टोलनशीलता 1300kV, र रेटेड पावर-फ्रेक्वेन्सी विद्युत टोलनशीलता 740kV छ। सर्किट ब्रेकरको इन्सुलेटिङ रड एपोक्सी रेझिन बनेको छ, जसको मोटाइ 15mm, चौडाइ 40mm, र घनत्व 1.1-1.25g/cm³ छ।

असफलता प्रक्रिया

केही हाइड्रोपावर स्टेशनले आफ्नो नम्बर ४ मुख्य ट्रान्सफारमरको लागि विद्युत प्रवाह पुनः स्थापन गर्न तयार हुँदै थिए। स्टेशनको मुख्य विद्युत वितरण फिगर १ मा देखाइएको छ। उच्च-स्तरीय कम्प्युटरले पहिले ५०३२ सर्किट ब्रेकर खोल्यो, त्यसपछि ५०३१ सर्किट ब्रेकर खोल्यो। उच्च-स्तरीय कम्प्युटरले "TV ओपन-सर्किट अलर्ट" र "५०३१ सर्किट ब्रेकर प्रोटेक्सन डिभाइस अनामाली" जस्ता सिग्नलहरू रिपोर्ट गर्यो। स्थानीय जाँचले देखाएको छ कि ५०३१ सर्किट ब्रेकरको प्रोटेक्सन डिभाइस र सुरक्षा-नियन्त्रण डिभाइस दुवैले TV ओपन-सर्किट अलर्ट थिए। उच्च-स्तरीय कम्प्युटरको जाँचले देखाएको छ कि ५०३२ र ५०३१ सर्किट ब्रेकरको T-जोनमा वोल्टेज ट्रान्सफारमरहरूको लागि Uab= 0, Uca = 306kV, र Ubc = 305kV थिए। स्थानीय वास्तविक जाँचले देखाएको छ कि ५०३२ र ५०३१ सर्किट ब्रेकर दुवै ओपन स्थितिमा थिए।

रक्षणात्मक कार्यकर्ताहरूले ५०३२ र ५०३१ सर्किट ब्रेकरको T-जोनमा वोल्टेज ट्रान्सफारमरको शरीरको टर्मिनल बक्समा च C फेजको द्वितीयक विलिङ वोल्टेज ५५V र A र B फेजको ०V मापेको थिए। यसलाई शुरुआती रूपमा अनुमान गरिएको थियो कि ५०३१ सर्किट ब्रेकरको C फेजमा असफलता थियो।

स्थानीय जाँच स्थिति

असफलता भएपछि, स्टेशनले तुरुन्तै स्थानीय असफलता बिन्दु खोज्यो र असफलता कारणको विश्लेषण गर्यो। यसले प्रादेशिक डिस्पैच सेन्टरसँग सम्पर्क गरेको थियो र ५०३१ सर्किट ब्रेकरलाई रक्षणात्मक स्थितिमा ल्याउने लाग्यो। सर्किट ब्रेकर निर्माताको कार्यकर्ताहरू स्थानीय आएपछि, उनीहरूले ५०३१ सर्किट ब्रेकरको ऑपरेटिङ मेकेनिजम पुनः जाँच गर्ने थिए। यसले देखाएको छ कि मेकेनिजमको ऑपरेटिङ रडको स्थिति सामान्य "ओपन" स्थितिमा थियो, र मेकेनिजममा कुनै असामान्यता पाइने थियो, जस्तो फिगर २ मा देखाइएको छ। यसले प्रारम्भिक रूपमा निर्धारण गरिएको थियो कि असफलता सर्किट ब्रेकरको आन्तरिक समस्याले उत्पन्न भएको थियो।

सर्किट ब्रेकरको बन्द रिजिस्टन्स धेरै ठूलो छ भने ग्राउंडिङ रिजिस्टन्सभन्दा, यदि सर्किट ब्रेकरको वास्तविक आन्तरिक स्थिति बन्द स्थितिमा थियो भने, यस सर्किट ब्रेकरको ग्राउंडिङ रिजिस्टन्स अन्य दुई फेजभन्दा धेरै ठूलो हुनेछ। ५०३१ सर्किट ब्रेकरको तीन-फेजको ग्राउंडिङ रिजिस्टन्स मापिएको थियो, बिना सर्किट ब्रेकरको दुई तिर ग्राउंडिङ आइसोलेटिङ स्विचहरू खोल्ने। मापनको नतिजा यस प्रकार थियो: A फेज २७३.३ μ&Ω;, B फेज २४५.८ μ&Ω;, र C फेज २५६.० μ&Ω;। C फेजमा कुनै असामान्य डाटा पाइने थियो।

५०३१ सर्किट ब्रेकरलाई रक्षणात्मक स्थितिमा ल्याएपछि, ५०३१C फेज सर्किट ब्रेकरको लागि गैस रिकवरी प्रक्रिया सुरु गरिएको थियो, र कवर खोल्नको तयारी गरिएको थियो। ५०३१C फेज सर्किट ब्रेकरको उपरी फ्लेञ्ज उठाइएको थियो। जाँचले देखाएको छ कि यस सर्किट ब्रेकरको चलन र स्थिर संपर्कहरू सामान्य ओपन स्थितिमा थिए, सर्किट ब्रेकरको समग्र संरचना अक्षुण्ण थियो, र कुनै विदेशी पदार्थ वा स्पष्ट डिस्चार्ज चिन्हहरू पाइने थिए। मल्टीमीटर प्रयोग गरी, सर्किट ब्रेकरको चलन र स्थिर संपर्कहरूको बीचको संपर्क रिजिस्टन्स ०.६ &Ω; (सामान्य रेन्जमा) मापिएको थियो, र चलन र स्थिर संपर्कहरू र इन्सुलेटिङ पुल-रड बीच विद्युत संपर्क थियो, जस्तो फिगर ३ मा देखाइएको छ।

उपरी फ्लेञ्ज र सर्किट ब्रेकरको तलको अक्सेस होल पुनः उठाइएको थियो र जाँच गरिएको थियो, गैस चैम्बरमा एक विशिष्ट जल्दित गन्ध पाइयो। गैस चैम्बरको तल र तलको एक्सप्लोसिभ मेम्ब्रेनको स्थानमा ब्राउन-कालो पाउडरी पदार्थहरू थिए, जस्तो फिगर ४ मा देखाइएको छ।

५०३१C-फेज सर्किट ब्रेकरमा मान्य स्लो-क्लोजिङ परीक्षण गरिएको थियो। क्लोजिङ ऑपरेशन सामान्य थियो, र कुनै असामान्य घटना पाइने थियो। मान्य स्लो-क्लोजिङ पूरा भएपछि, सर्किट ब्रेकरको शरीरको बाहिरी भाग पुनः जाँच गरिएको थियो। यसले देखाएको छ कि सर्किट ब्रेकरको इन्सुलेटिङ पुल-रडमा दुई डिस्चार्ज चिन्हहरू थिए। उनमध्ये एक चिन्ह स्पष्ट रूपमा टुक्राएको थियो, जस्तो फिगर ५ मा देखाइएको छ। इन्सुलेटिङ पुल-रडको सतहमा ट्रैकिङ चिन्हहरू थिए, र यी चिन्हहरू इन्सुलेटिङ पुल-रडको पूरा लामी फैलिएको थिए।

इन्सुलेटिङ पुल-रड परीक्षण गरी र नयाँ डिस्चार्ज बिन्दुहरू पाइने थिए, ५०३१C-फेज सर्किट ब्रेकरमा मान्य स्लो-ऑपनिङ परीक्षण गरिएको थियो। ऑपनिङ ऑपरेशन सामान्य थियो। ऑपनिङ पूरा भएपछि, इन्सुलेटिङ पुल-रड पुनः जाँच गरिएको थियो, र नयाँ डिस्चार्ज बिन्दुहरू पाइने थिए। एक बोरेस्कोप प्रयोग गरी, सर्किट ब्रेकरको आन्तरिक भाग पूर्ण रूपमा जाँच गरिएको थियो, र कुनै अन्य असामान्य घटनाहरू पाइने थिए।

फाउल्टको कारण विश्लेषण

फाउल्टी इन्सुलेटिंग पुल-रड निकाल्ने बाद यसको अवलोकन र माप गरियो। पुल-रडको लामी ५७० मिमी, चौड़ाई ४० मिमी र मोटाई १५ मिमी थियो। पुरा इन्सुलेटिंग पुल-रडमा दुई विशिष्ट डिस्चार्ज-बर्न स्पॉटहरू थिए, जसको अवस्थान अन्त्यभागबाट क्रमशः १८२ मिमी र ३१५ मिमी दूरीमा थियो। तिनीहरूमध्ये एकमा लगभग ५३ मिमी लामो क्रैक थियो। पुरा इन्सुलेटिंग पुल-रडको सतहमा अन्त्यभागको अन्तर्भागीय होलहरूलाई जोड्ने ट्रैकिङ्ग चैनलको स्पष्ट चिह्न थियो।

फाउल्टी इन्सुलेटिंग पुल-रडको इन्सुलेशन मापियो। मल्टीमीटरद्वारा मापिदा, अन्त्यभागको आसन्न होलहरूको इन्सुलेशन सामान्य थियो। दुई अन्त्यभागको अन्तर्भागीय होलहरूको बीचको इन्सुलेशन १.५८३MΩ थियो। इन्सुलेशन प्रतिरोध मीटरद्वारा मापिदा, १०१०V वोल्टेजमा प्रतिरोध मान ६४३kΩ थियो, र दुई अन्त्यभागको बाहिरी भागको होलहरूको बीचको इन्सुलेशन १.५२TΩ (५२५९V वोल्टेजमा) थियो। सामान्य इन्सुलेटिंग पुल-रडको लागि, ५२५९V वोल्टेजमा दुई अन्त्यभागको अन्तर्भागीय होलहरूको बीचको इन्सुलेशन ५.२६TΩ भन्दा बढी हुन्थ्यो।

उपरोक्त जाँचको नतिजाहरू आधारमा, ५०३१C-पास ब्रेकरको इन्सुलेटिंग पुल-रडको इन्सुलेशन फाटिएको भएको र धेरै निम्न वोल्टेजको शर्तमा यो चालक भएको निर्धारण गर्न सकिन्छ।

जब ५०३१C-पास ब्रेकरको इन्सुलेटिंग पुल-रड खोल्न र जाँच गरियो, त्यसपछि, पुल-रडको अन्त्यभाग छाडिएको सबै जागामा लामो एअर होलहरू पाइयो, जसको चित्र चित्र ६ मा देखाइयो।

सम्पूर्ण ब्रेकडाउन; दोस्रो, इन्सुलेटिंग पुल-रडको सामग्री अनुपात वा घुल्ने समय अनुसारी आवश्यकताहरू भन्दा निम्न थियो, जसले इन्सुलेटिंग पुल-रडको विभिन्न भागहरूको इन्सुलेशन शक्ति असमान बनाएको। मजबूत विद्युत क्षेत्रमा, निम्न इन्सुलेशन भएको क्षेत्रहरू पहिले फाटिएको, त्यसपछि अन्य निम्न इन्सुलेशन भएको क्षेत्रहरू पछि फाटिएको, अन्ततः इन्सुलेटिंग पुल-रडको सम्पूर्ण ब्रेकडाउन भएको।

संचालन उपाय
सामान्य संचालन

५०३१C-पास ब्रेकरको फाउल्टको कारण निर्धारण गर्ने बाद, पावर स्टेशनले C-पास ब्रेकरको इन्सुलेटिंग पुल-रड प्रतिस्थापन गर्ने व्यवस्था गर्यो। प्रतिस्थापन पूरा भएपछि, गैस चैम्बर रिवेक्युम गरियो, ०.४५MPa रेटेड दबावमा गैस भरियो, र २४ घण्टा राखियो। त्यसपछि, रुटिन टेस्टहरू गरियो, जसमा गैस चैम्बरमा भाप रकम मापन, क्लोजिङ रेझिस्टन्स जाँच, विशेषताहरूको टेस्ट र गैस लीक जाँच समावेश हुन्छ। रुटिन टेस्टहरू पास भएपछि, ५०३१ ब्रेकरको ओपन र क्लोज्ड अवस्थामा AC टोलियो वोल्टेज र भागशासी डिस्चार्ज टेस्टहरू गरियो। अनुपातहरू पुनः स्थापन गरियो, र पावर ट्रान्समिशन फेरि आरम्भ गर्नको लागि आवेदन गरियो।

AC टोलियो वोल्टेज र भागशासी डिस्चार्ज टेस्ट

टेस्ट वोल्टेज ३E स्पेयर लाइनबाट लगाइयो। टेस्ट गर्ने पहिले, ५०३१ ब्रेकर र ५०३२ ब्रेकरको दुई तिरको सबै करेन्ट ट्रान्सफार्मरहरू (TAs)को तिन-पास द्वितीयक सर्किटहरूलाई शरीरमा छोट गरियो र ग्राउन्ड गरियो। यसको अलावा, ३E स्पेयर लाइनको सबै TAsको द्वितीयक सर्किटहरूलाई शरीरमा छोट गरियो र ग्राउन्ड गरियो, र टेस्ट रेञ्जमा रहेका वोल्टेज ट्रान्सफार्मरहरूलाई हटाइयो। ५०३१ ब्रेकर ओपन र क्लोज्ड अवस्थामा अलग-अलग AC टोलियो वोल्टेज र भागशासी डिस्चार्ज टेस्टहरू गरियो।

स्टेशनमा ५००किवी जीआईएस सामग्रीको लागि, अधिकतम कार्यान्वयन वोल्टेज Um=550kV, चरण वोल्टेज Um/3=317kV, कार्यशाला परीक्षण वोल्टेज Uc=740kV, र अधिकतम ठाउँमा धेरै थाह वोल्टेज Uf=Uc×80%=592kV, जसको अवधि $t=60s$ हुन्छ।
चित्र ७ मा देखाएको अनुसार, बन्द थाह वोल्टेज र आंशिक डिस्चार्ज परीक्षणको क्रम यस प्रकार छ: जीआईएसलाई Um/3=317kV वोल्टेजमा ५ मिनेटसम्म अनुभव र शुद्ध गरियो, र बसबारलाई U1=519kV वोल्टेजमा ३ मिनेटसम्म अनुभव र शुद्ध गरियो। त्यसपछि एसी थाह वोल्टेज परीक्षणलाई Uf=592kV मा बढाइयो र ६० सेकेन्डसम्म बनाइयो। त्यसपछि वोल्टेजलाई तेजी रूपमा Ur=381kV मा घटाइयो, र ५०३१ सर्किट ब्रेकरको ग्यास चेम्बरको आंशिक डिस्चार्जलाई ३ मिनेटसम्म परीक्षण गरियो। परीक्षण पछि, वोल्टेजलाई तेजी रूपमा ०किवी मा घटाइयो।

आकृति ८ मा देखिन्छ, खुला सर्किट धेरै वोल्टेज र आंशिक डिसचार्ज मापनको परीक्षण प्रक्रिया निम्न छ: परीक्षण वोल्टेज लगातार Uf=५९२kV सम्म बढाइएको थियो र ६० सेकेण्डसम्म बनाएको थियो। धेरै वोल्टेज परीक्षण समाप्त हुन्दा, वोल्टेज तेजी भइ Ur=३८१kV घटाइएको थियो, र ५०३१ सर्किट ब्रेकरको ग्यास चेम्बरको आंशिक डिसचार्ज परीक्षण गरिएको थियो। परीक्षण समाप्त हुन्दा, वोल्टेज तेजी भइ ०kV सम्म घटाइएको थियो।

निष्कर्ष

५००kV SF₆ टङ्की-प्रकारका सर्किट ब्रेकरहरूको इन्सुलेटिङ टानिङ रोड्सको गुणस्तर सर्किट ब्रेकरहरूको सुरक्षा र पावर ग्रिडको सुरक्षाको लागि अत्यधिक महत्त्वपूर्ण छ। उपकरण निर्माताहरूले गुणस्तर नियन्त्रण ठूलो रूपमा गर्नुपर्छ। उपकरण सजाउन अघि, इन्सुलेटिङ टानिङ रोड्समा आंशिक डिसचार्ज परीक्षण गरिनुपर्छ, र यदि आवश्यक भएको छ भने फ्लौ डिटेक्शन जस्ता विधिहरू प्रयोग गरेर सामग्री परीक्षण गरिन सकिन्छ। सर्किट ब्रेकरहरू कार्यान्वयन गर्न अघि, व्यापक फ्रिक्वेन्सी र अल्ट्रासोनिक टेस्टिङ जस्ता विधिहरू प्रयोग गरेर नियमित जीवित आंशिक डिसचार्ज डिटेक्शन कार्य गरिनुपर्छ। एउटै समयमा, ऑफलाइन आंशिक डिसचार्ज जीवित डिटेक्शनलाई सर्किट ब्रेकरको रखना जोडिनुपर्छ। आंशिक डिसचार्ज असामान्य थिएका सर्किट ब्रेकरहरूका लागि, SF₆ ग्यास विघटन उत्पादनहरूको विश्लेषण एकै साथ गरिन सकिन्छ र SF₆ सर्किट ब्रेकरको इन्सुलेशनको स्वास्थ्यको शुरुको विश्लेषण गर्न सकिन्छ, जसले उपकरण विफलता रोक्न सक्छ र पावर ग्रिडको सुरक्षित र स्थिर कार्यान्वयन गर्न सक्छ।