Pagsusuri at Pagtrato 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 insulation at transmission ng Gas-Insulated Switchgear (GIS) equipment. Kailangan itong magkaroon ng mataas na katiyakan sa mekanikal at elektrikal na katangian. Sa pangkalahatan, malamang na hindi madalas magkamali ang insulating pull-rod, ngunit kapag nangyari, maaari itong magdulot ng seryosong pagkasira sa circuit breaker.
Ang 550kV circuit breaker sa isang power station ay may single-break horizontal arrangement, na may modelo 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 15mm, haba na 40mm, at density na 1.1-1.25g/cm³.
Proseso ng Pagsira
Isang hydroelectric power station ay handa na para muling simulan ang pagtakda ng kuryente para sa kanilang ika-4 main transformer. 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. Nireport ng upper-level computer ang mga signal tulad ng "TV Open-Circuit Alarm" at "5031 Circuit Breaker Protection Device Abnormality". Sa inspeksyon sa lugar, natuklasan na ang protection device at safety-control device ng 5031 circuit breaker ay may TV open-circuit alarm. Sa inspeksyon 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 inspeksyon sa lugar, natuklasan na ang parehong 5032 at 5031 circuit breakers ay nasa bukas na posisyon.
Ang maintenance personnel ay sukatin ang secondary winding voltage ng phase C na 55V at ang phases A at B na 0V sa terminal box ng voltage transformer body sa T-zone ng 5032 at 5031 circuit breakers. Inihinala na mayroong pagsira sa phase C ng 5031 circuit breaker.
Situasyon ng Inspeksyon sa Lugar
Pagkatapos ng pagsira, agad na hinanap ng power station ang punto ng pagsira sa lugar at ginawa ang analisis ng sanhi ng pagsira. Ito rin ay nakipag-ugnayan sa provincial dispatching center upang ilipat ang 5031 circuit breaker sa maintenance state. Pagdating ng mga tao mula sa manufacturer ng circuit breaker, muli silang nag-inspeksyon sa operating mechanism ng 5031 circuit breaker. Natuklasan na ang posisyon ng operating rod ng mechanism ay nasa normal na "open" state, at walang abnormalidad ang nakitang nangyari sa mechanism, tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Inihinala na ang pagsira ay dulot ng isang internal problem ng circuit breaker.
Dahil 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 mas mababa kumpara sa ibang dalawang phases. Sinukat ang grounding resistances ng three-phase 5031 circuit breaker nang hindi binuksan ang grounding isolating switches sa parehong panig 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 μ&Ω;. Walang abnormal na data ang natuklasan para sa Phase C.
Pagkatapos ilipat ang 5031 circuit breaker sa maintenance state, sinimulan ang proseso ng gas recovery para sa 5031C phase circuit breaker, at inihanda ang pagbubuksan ng cover para sa inspeksyon. Ang upper flange ng 5031C phase circuit breaker ay inilift. Ang inspeksyon ay nagpakita na ang moving at static contacts ng circuit breaker na ito ay nasa normal na open position, ang kabuuang istraktura ng circuit breaker ay buo, at walang foreign objects o obvious discharge marks. Ginamit ang multimeter upang sukatin ang contact resistance sa pagitan ng moving at static contacts ng circuit breaker na 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 inilift ang upper flange at lower access hole ng circuit breaker para sa 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. Ang closing operation ay normal, at walang abnormal phenomena ang natuklasan. Pagkatapos ng manual slow-closing, muli itong ininspeksyon ang exterior ng circuit breaker body. Natuklasan na may dalawang discharge marks sa insulating pull-rod ng circuit breaker. Isa sa mga ito ay obviously cracked, tulad ng ipinapakita sa Figure 5. May tracking marks din sa surface ng insulating pull-rod, at ang mga ito ay umabot sa buong insulating pull-rod.
Pagkatapos suriin ang insulating pull-rod at hindi natuklasan ang bagong discharge points, isinagawa ang manual slow-opening test sa 5031C-phase circuit breaker. Ang opening operation ay normal. Pagkatapos ng pagbubuksan, muli itong ininspeksyon ang insulating pull-rod, at wala pa ring bagong discharge points ang natuklasan. Ginamit ang borescope upang suriin nang maigi ang interior ng circuit breaker, at walang ibang abnormal phenomena ang natuklasan.
Analisis ng Sanhi ng Pagsira
Pagkatapos alisin ang faulty insulating pull-rod, ito ay inobserbahan at inukuran. Ang pull-rod ay 570mm long, 40mm wide, at 15mm thick. May dalawang distinct discharge-burned spots sa buong insulating pull-rod, na nasa 182mm at 315mm mula sa dulo. Isa sa mga ito ay may crack na humigit-kumulang 53mm long. May obvious traces ng tracking channel sa surface ng buong insulating pull-rod, na konektado sa inner-side holes sa parehong dulo ng pull-rod.
Inukuran ang insulation ng faulty insulating pull-rod. Kapag inukuran gamit ang multimeter, ang insulation sa pagitan ng adjacent holes sa dulo ay normal. Ang insulation sa pagitan ng dalawang inner-side holes sa parehong dulo ay 1.583M&Ω;. Kapag inukuran gamit ang insulation resistance meter, ang resistance value ay 643k&Ω; (sa voltage na 1010V), at ang insulation sa pagitan ng dalawang outer-side holes sa parehong dulo ay 1.52T&Ω; (sa voltage na 5259V). Para sa normal insulating pull-rod, ang insulation sa pagitan ng dalawang inner-side holes sa parehong dulo na inukuran sa voltage na 5259V ay mas malaki kaysa 5.26T&Ω;.
Batay sa mga resulta ng inspeksyon, maaaring matukoy na ang insulation ng insulating pull-rod ng 5031C-phase circuit breaker ay napunit, at ito ay nagpapakita ng conductivity sa mas mababang voltage conditions.
Kapag inuri ng 5031C-phase circuit breaker ang insulating pull-rod, natuklasan na, maliban sa dulo ng pull-rod kung saan walang visible air holes, may mahabang air holes sa loob ng pull-rod sa pamamagitan ng tracking channel, tulad ng ipinapakita sa Figure 6.
Overall breakdown; pangalawa, ang material proportioning o curing time ng insulating pull-rod ay hindi sumasang-ayon sa mga kaugalian, na nagresulta sa hindi pantay na insulation strength ng iba't ibang bahagi ng insulating pull-rod. Sa isang malakas na electric field, ang mga bahaging may mas mababang insulation ay unang napunit, at pagkatapos ay ang iba pang low-insulation areas, na nagresulta sa overall breakdown ng insulating pull-rod.
Mga Hakbang sa Pag-aatas
General Handling
Pagkatapos matukoy ang sanhi ng pagsira ng 5031C-phase circuit breaker, inayos ng power station ang pagpalit ng insulating pull-rod ng C-phase circuit breaker. Pagkatapos ng pagpalit, ang gas chamber ay in-evacuate, in-filled ng gas hanggang sa rated pressure na 0.45MPa, at iniwan ito sa 24 oras. Pagkatapos, isinagawa ang routine tests, kasama ang pagsukat ng moisture content sa gas chamber, checking ng closing resistance, conducting ng characteristic tests, at performing ng gas leak detection. Pagkatapos ng routine tests, isinagawa ang AC withstand voltage at partial discharge tests para sa 5031 circuit breaker sa open at closed states. Ang mga accessories ay in-reinstall, at isinumite ang application para sa resuming ng power transmission.
AC Withstand Voltage at Partial Discharge Tests
Ang test voltage ay in-apply mula sa spare line 3E. Bago ang test, ang three-phase secondary circuits ng lahat ng current transformers (TAs) sa parehong panig ng 5031 circuit breaker at 5032 circuit breaker ay in-short-circuited at in-ground sa main body. Samantala, ang secondary circuits ng lahat ng TAs sa spare line 3E ay in-short-circuited at in-ground sa main body, at ang voltage transformers sa loob ng test range ay inalis. 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 Figure 7, 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 ang busbar ay in-age at in-purify sa voltage na para sa 3 minuto. Ang AC withstand voltage test ay pagkatapos in-raise sa at in-maintain para sa 60 segundo. Ang voltage ay pagkatapos in-rapidly reduced sa , at in-test ang partial discharge ng gas chamber ng 5031 circuit breaker para sa 3 minuto. Pagkatapos ng test, ang voltage ay in-rapidly reduced 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 uniformly in-raise sa at in-maintain para sa 60 segundo. Pagkatapos ng withstand voltage test, ang voltage ay in-rapidly reduced sa , at in-test ang partial discharge ng gas chamber ng 5031 circuit breaker. Pagkatapos ng test, ang voltage ay in-rapidly reduced sa 0kV.
Paggunita
Ang kalidad ng insulating pull-rods ng 500kV SF₆ tank-type circuit breakers ay napakahalaga para sa seguridad ng circuit breakers at security ng power grid. Ang mga manufacturer ng equipment ay dapat mag-exercise ng mahigpit na quality control. Bago ang assembly ng equipment, dapat isagawa ang partial discharge tests sa insulating pull-rods, at ang material inspections ay maaaring isagawa gamit ang methods tulad ng flaw detection kung kinakailangan. Pagkatapos ng pag-operate ng circuit breakers, dapat isagawa ang regular na live partial discharge detection work gamit ang methods tulad ng very high frequency at ultrasonic testing. Sa parehong oras, dapat isagawa ang offline partial discharge live detection kasama ang maintenance ng circuit breaker. Para sa mga circuit breakers na may abnormal partial discharge levels, maaaring isagawa ang analysis ng SF₆ gas decomposition products upang ma-diagnose ang insulation health ng SF₆ circuit breakers sa maagang yugto, na nagpaprevent ng equipment failures at nag-aasure ng safe at stable operation ng power grid.
