Analyse og behandling av feil ved utslipp fra isoleringsdragstav i 500kV SF₆ tankbryter
Som et viktig komponent i sirkuitsparker, er isoleringsdragstangen et viktig isolerende og overføringsdel av gassisoleret sparkerutrustning (GIS). Den krever høy pålitelighet når det gjelder mekaniske og elektriske egenskaper. Generelt tatt opptrer sjeldent feil med isoleringsdragstanger, men hvis en feil oppstår, kan den ha alvorlige konsekvenser for sirkuitsparkeren.
550kV sirkuitsparkeren i en viss kraftverk har en enkelbrytning horisontal oppstilling, med modell 550SR - K og en hydraulisk driftsmekanisme. Den har en brytekapasitet på 63kA, en spenningsnivå på 550kV, en strømnivå på 4000A, en beregnet brytestrøm på 63kA, en beregnet lynimpulstålmodighet på 1675kV, en beregnet skiftimpulstålmodighet på 1300kV, og en beregnet nettfrekvens tålmodighet på 740kV. Isoleringsstangen til sirkuitsparkeren er laget av epoksyhars, med en tykkelse på 15mm, en bredde på 40mm, og en tetthet på 1,1-1,25g/cm³.
Feilprosess
En viss vannkraftverk forberedte seg på å gjenoppta strømoverføring for dens hovedtransformator nr. 4. Hovedelektriske koblinger i kraftverket er vist i figur 1. Overliggende datamaskin åpnet først sirkuitsparkeren 5032, og deretter sirkuitsparkeren 5031. Overliggende datamaskin rapporterte signaler som "TV Åpen-sirkuit-alarm" og "5031 Sirkuitsparker beskyttelsesenhet unormal". På stedet inspeksjon avdekte at både beskyttelsesenheten og sikkerhetskontrollenheten til sirkuitsparkeren 5031 hadde TV åpen-sirkuit-alarm. Overliggende datamaskininspeksjon fant at for spenningsomformere i T-sonen til sirkuitsparkere 5032 og 5031, Uab= 0, Uca = 306kV, og Ubc = 305kV. På stedet faktisk inspeksjon viste at både sirkuitsparkere 5032 og 5031 var i åpen posisjon.
Vedlikeholdsansatte målte sekundærspolens spenning for fase C til 55V og for faser A og B til 0V ved terminalboksen til spenningsomformerens kropp i T-sonen til sirkuitsparkere 5032 og 5031. Det ble først anslått at det var en feil i fase C til sirkuitsparkeren 5031.
På stedet Inspeksjonsforhold
Etter at feilen oppsto, søkte kraftverket umiddelbart etter feilpunktet på stedet og foretok en analyse av feilsaken. De kontaktet også provinsialdistribusjonssenteret for å overføre sirkuitsparkeren 5031 til vedlikeholdstillstand. Etter at personell fra sirkuitsparkermakeren ankom stedet, kontrollerte de operasjonsmekanismen til sirkuitsparkeren 5031 igjen. Det ble funnet at posisjonen til operasjonstangen i mekanismen var i normal "åpen" stilling, og ingen abnormalitet i mekanismen ble oppdaget, som vist i figur 2. Det ble forløpig bestemt at feilen ble forårsaket av et intern problem i sirkuitsparkeren.
Med tanke på at slukningsmotstanden til sirkuitsparkeren er langt mindre enn jordmotstanden, hvis den faktiske interne tilstanden til sirkuitsparkeren er i lukket posisjon, vil jordmotstanden til denne sirkuitsparkeren være betydelig lavere enn de to andre fasene. Jordspillene for trefasen 5031 sirkuitsparkeren ble målt uten å åpne jordisoleringsspillene på hver side av sirkuitsparkeren. Måleresultatene var som følger: Fase A var 273,3 μΩ, Fase B var 245,8 μΩ, og Fase C var 256,0 μΩ. Ingen abnormal data ble oppdaget for Fase C.
Etter at 5031 sirkuitsparkeren ble satt i vedlikeholdstillstand, ble gassgjenopptakelsesprosessen for 5031C-fase sirkuitsparkeren startet, og forberedelser ble gjort for å åpne lokket for inspeksjon. Øvre flange til 5031C-fase sirkuitsparkeren ble løftet bort. Inspeksjonen viste at bevegelige og statiske kontakter til denne sirkuitsparkeren var i normal åpen posisjon, den totale strukturen til sirkuitsparkeren var intakt, og ingen fremmedlegemer eller tydelige utslippmerker ble funnet. Ved bruk av multimeter, ble kontaktmotstanden mellom bevegelige og statiske kontakter til sirkuitsparkeren målt til 0,6 Ω (innenfor normalt område), og det var ingen elektrisk forbindelse mellom bevegelige og statiske kontakter og isoleringsdragstangen, som vist i figur 3.
Etter at øvre flange og nedre adgangshull til sirkuitsparkeren ble løftet bort igjen for inspeksjon, ble det oppdaget en tydelig brændte lukt i gasskammeret. Det var brunsvarte pulvermessige stoffer nederst i gasskammeret og ved plasseringen av nederste eksplosjonsmembran, som vist i figur 4.
En manuell sakte-lukkingstest ble utført på 5031C-fase sirkuitsparkeren. Lukkingsoperasjonen var normal, og ingen unormale fenomener ble observert. Etter at den manuelle sakte-lukkingen var fullført, ble ytre del av sirkuitsparkerkroppen inspisert igjen. Det ble funnet at det var to utslippsmerker på isoleringsdragstangen til sirkuitsparkeren. En av dem var tydelig sprukket, som vist i figur 5. Det var også spor av spor på overflaten av isoleringsdragstangen, og disse spor strekte seg over hele isoleringsdragstangen.
Etter å ha kontrollert isoleringsdragstangen og ikke funnet nye utslippspunkter, ble en manuell sakte-åpningstest utført på 5031C-fase sirkuitsparkeren. Åpningoperasjonen var normal. Etter at åpningen var fullført, ble isoleringsdragstangen inspisert igjen, og fortsatt ingen nye utslippspunkter ble funnet. En boreskop ble brukt til å granske innsiden av sirkuitsparkeren grundig, og ingen andre unormale fenomener ble oppdaget.
Feilsaksanalyse
Etter å ha fjernet den defekte isoleringsdragstangen, ble den observert og målt. Dragstangen var 570mm lang, 40mm bred, og 15mm tykk. Det var to tydelige utslippsforbrent punkter på hele isoleringsdragstangen, beliggende 182mm og 315mm fra endene henholdsvis. En av dem hadde en sprukk på omtrent 53mm. Det var tydelige spor av spor kanal på overflaten av hele isoleringsdragstangen, som forbinder indre hullene på begge ender av dragstangen.
Isolasjonen av den defekte isoleringsdragstangen ble målt. Når målt med multimeter, var isolasjonen mellom nabohuller på endene normal. Isolasjonen mellom de to indre hullene på begge ender var 1,583MΩ. Når målt med et isolasjonsmotstandsometer, var motstandsverdien 643kΩ (ved en spenning på 1010V), og isolasjonen mellom de to ytre hullene på begge ender var 1,52T&Ω (ved en spenning på 5259V). For en normal isoleringsdragstang, var isolasjonen mellom de to indre hullene på begge ender målt ved en spenning på 5259V større enn 5,26T&Ω.
Basert på ovennevnte inspeksjonsresultater, kan det fastsettes at isolasjonen av isoleringsdragstangen til 5031C-fase sirkuitsparkeren var perforert, og den viste ledningsegenskaper under relativt lav spenning.
Når isoleringsdragstangen til 5031C-fase sirkuitsparkeren ble kutte opp for inspeksjon, ble det funnet at, unntatt endene av dragstangen der ingen luftkanaler var synlige, var det lange luftkanaler langs spor kanalen inne i dragstangen, som vist i figur 6.
Totalt sammenbrudd; andre, materialfordelingen eller hardningstid for isoleringsdragstangen oppfylte ikke de relevante kravene, noe som førte til ulik isolasjonstyrke i forskjellige deler av isoleringsdragstangen. Under et sterk elektrisk felt, ble områder med lavere isolasjon først perforert, og deretter fulgte andre lavisolerte områder, og dette førte til totalt sammenbrudd av isoleringsdragstangen.
Behandlingsforanstaltninger
Generell behandling
Etter å ha fastsatt feilsaken til 5031C-fase sirkuitsparkeren, arrangerte kraftverket for erstatning av isoleringsdragstangen til C-fase sirkuitsparkeren. Etter at erstatningen var fullført, ble gasskammeret evakuert, fylt med gass til en beregnet trykk på 0,45MPa, og la stille i 24 timer. Deretter ble rutinetester utført, inkludert måling av fuktinnholdet i gasskammeret, sjekk av slukningsmotstand, kjennetegnstester, og gasslekasjeoppdaging. Etter at rutinetestene ble godkjent, ble AC-tålmodighets- og partielle utslipptest tester utført for 5031 sirkuitsparkeren både i åpen og lukket tilstand. Tilbehør ble montert på nytt, og en søknad om gjenopptakelse av strømoverføring ble sendt inn.
AC-tålmodighets- og partielle utslipptest
Testspenningen ble anvendt fra reserveledning 3E. Før testen, ble sekundærløkker for alle strømtransformatorer (TA) på begge sider av 5031 sirkuitsparkeren og 5032 sirkuitsparkeren kortsluttet og jordet ved hovedkroppen. Også, sekundærløkker for alle TA på reserveledning 3E ble kortsluttet og jordet ved hovedkroppen, og spenningsomformerne innen testområdet ble fjernet. AC-tålmodighets- og partielle utslipptest tester ble henholdsvis utført når 5031 sirkuitsparkeren var i lukket og åpen tilstand.
For 500kV GIS-utstyr i kraftverket, er den høyeste driftsspenningen , fasenspenningen , fabrikktestspenningen , og den maksimale på-stedet tålmodighet , med en varighet på .
Som vist i figur 7, er rekkefølgen for lukket tålmodighets- og partielle utslipptest tester som følger: GIS ble aldret og rensket ved en spenning på i 5 minutter, og busbar ble aldret og rensket ved en spenning på i 3 minutter. AC-tålmodighetstesten ble deretter økt til og holdt i 60 sekunder. Spenningen ble deretter raskt redusert til , og partielle utslipp i gasskammeret til 5031 sirkuitsparkeren ble testet i 3 minutter. Etter testen, ble spenningen raskt redusert til 0kV.
Som vist i figur 8, er testprosedyren for åpen sirkuit tålmodighets- og partielle utslipptest måling som følger: Testspenningen ble jevnt økt til og holdt i 60 sekunder. Etter at tålmodighetstesten var fullført, ble spenningen raskt redusert til , og partielle utslipp i gasskammeret til 5031 sirkuitsparkeren ble testet. Etter testen, ble spenningen raskt redusert til 0kV.
Konklusjon
Kvaliteten på isoleringsdragstanger for 500kV SF₆ tanktype sirkuitsparkere har stor betydning for sikkerheten til sirkuitsparkere og strømnettets sikkerhet. Utrustningsprodusenter bør øve streng kvalitetskontroll. Før utstyrsmontering, bør partielle utslipptestes utføres på isoleringsdragstanger, og materialeinspeksjon kan gjennomføres ved hjelp av metoder som feilsporing hvis nødvendig. Etter at sirkuitsparkere er satte i drift, bør regelmessig live partielle utslipptest arbeid utføres ved hjelp av metoder som meget høy frekvens og ultralydtesting. Samtidig bør offline partielle utslipptest kombineres med sirkuitsparker vedlikehold. For sirkuitsparkere med unormale partielle utslippnivåer, kan analysen av SF₆ gasdekomponeringsprodukter utføres samtidig for å diagnosere isolasjonshelsen til SF₆ sirkuitsparkere tidlig, forhindre utstyrsfeil og sikre strømnettets sikker og stabile drift.
