Ανάλυση και Επεξεργασία Σφάλματος Διάλυσης σε Ένα 550 kV GIS Αποσυνδέστη

1.Περιγραφή του φαινομένου αποτυχίας

Η αποτυχία του αποσυνδέτη σε εξοπλισμό GIS 550 kV έλαβε χώρα στις 13:25 της 15ης Αυγούστου 2024, κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού με πλήρη φορτίο και ρεύμα φορτίου 2500 A. Στη στιγμή της αποτυχίας, τα συνδεδεμένα συστήματα προστασίας ενεργήσαν γρήγορα, διακόπτοντας το αντίστοιχο στίβο και απομονώνοντας την ελαττωματική γραμμή. Οι λειτουργικές παραμέτροι του συστήματος άλλαξαν σημαντικά: το ρεύμα της γραμμής μειώθηκε ξαφνικά από 2500 A σε 0 A, ενώ η τάση της μπάρας μειώθηκε ξαφνικά από 550 kV σε 530 kV, κυμαίνονταν για περίπου 3 δευτερόλεπτα πριν επαναφερθούν σταδιακά στα 548 kV και σταθεροποιηθούν. Η επιθεώρηση στο χώρο από το προσωπικό συντήρησης αποκάλυψε σημαντικές βλάβες στον αποσυνδέτη. Βρέθηκε ουράνιση μήκους περίπου 5 cm στην επιφάνεια του απομονωτικού σωλήνα. Εμφανίστηκε θερμικός σημαντικός ίχνος διασποράς με διάμετρο περίπου 3 cm στη σύνδεση μεταξύ των κινητών και σταθερών επαφών, περιβαλλόμενος από μαύρη πούδρα, και κάποια μεταλλικά στοιχεία έδειξαν σημάδια τήξης, υποδεικνύοντας έντονη αρκούδα κατά τη διάρκεια της αποτυχίας.

2.Ανάλυση της αιτίας της αποτυχίας

2.1 Ανάλυση των βασικών παραμέτρων εξοπλισμού και λειτουργικών συνθηκών
Ο αποσυνδέτης έχει ορθή τάση 550 kV, ορθό ρεύμα 3150 A και ρεύμα διακοπής 50 kA. Αυτές οι παράμετροι πληρούν τις λειτουργικές απαιτήσεις του συστήματος 550 kV σε αυτό το υποσταθμό, θεωρητικά εξασφαλίζοντας αξιόπιστη λειτουργία υπό κανονικές συνθήκες. Ο αποσυνδέτης ήταν σε λειτουργία για 8 χρόνια με 350 λειτουργίες. Η πιο πρόσφατη συντήρηση έγινε τον Ιούνιο 2023, περιλαμβάνοντας πολίστρωση επαφών, λιπαντικό, προσαρμογή μηχανισμού και δοκιμή αντίστασης απομόνωσης - όλα τα αποτελέσματα ικανοποίησαν τα πρότυπα εκείνη τη στιγμή. Παρ' όλο που ο αριθμός των λειτουργιών ήταν εντός των κανονικών ορίων, η μακροχρόνια λειτουργία μπορεί να έχει εισαγάγει κινδύνους γήρανσης, πιθανά οδηγώντας σε κρυμμένες αδυναμίες κατά την επόμενη λειτουργία.

2.2 Ανάλυση της δοκιμής ηλεκτρικής απόδοσης

Η δοκιμή αντίστασης απομόνωσης του αποσυνδέτη έδειξε αντίσταση απομόνωσης μεταξύ επαφών 1500 MΩ (ιστορική τιμή: 2500 MΩ; απαίτηση προτύπου: ≥2000 MΩ). Η αντίσταση απομόνωσης προς τη γη ήταν 2000 MΩ (ιστορική τιμή: 3000 MΩ; απαίτηση προτύπου: ≥2500 MΩ). Και οι δύο τιμές ήταν σημαντικά χαμηλότερες από τα ιστορικά δεδομένα και τα πρότυπα, υποδεικνύοντας μειωμένη απόδοση απομόνωσης.
Η δοκιμή του παράγοντα διεστικών απώλειων (tanδ) σε 10 kV έδωσε μέτρημα 0,8% (ιστορική τιμή: 0,5%; απαίτηση προτύπου: ≤0,6%). Το υψηλότερο tanδ υποδεικνύει πιθανή εισόδου υγρασίας ή γήρανση του μέσου απομόνωσης, που μειώνει την ισχύ απομόνωσης και αυξάνει τον κίνδυνο διεστικής κατάρρευσης.

2.3 Ανάλυση της δοκιμής μηχανικής απόδοσης
Τα μέτρημα της πίεσης επαφής έδειξαν:

• Φάση A: 150 N (τιμή σχεδιασμού: 200 N, απόκλιση: –25%)

• Φάση B: 160 N (απόκλιση: –20%)

• Φάση C: 140 N (απόκλιση: –30%)
  Όλες οι μετρημένες πίεσεις επαφής ήταν κάτω από τις τιμές σχεδιασμού με μεγάλες αποκλίσεις, πιθανά προκαλώντας αύξηση της αντίστασης επαφής, τοπική υπερθέρμανση και αρκούδα.

Η ανάλυση του λειτουργικού μηχανισμού αποκάλυψε:

• Χρόνος κλείσιμου: 80 ms (διάστημα σχεδιασμού: 60–70 ms); απόκλιση συγχρονισμού: 10 ms (οριακή τιμή σχεδιασμού: ≤5 ms)

• Χρόνος άνοιγμα: 75 ms (διάστημα σχεδιασμού: 55–65 ms); απόκλιση συγχρονισμού: 12 ms (οριακή τιμή σχεδιασμού: ≤5 ms)
  Και οι χρόνοι άνοιγμα/κλείσιμα ξεπέρασαν τα οριακά όρια, και οι αποκλίσεις συγχρονισμού ήταν υπερβολικές, υποδεικνύοντας μη λειτουργία μηχανισμού που μπορεί να προκαλέσει ασυγχρόνη επαφή/χωρισμό, οδηγώντας σε επαναφαίνουσα αρκούδα και διασπορά.

2.4 Συνολική ανάλυση της αιτίας της αποτυχίας
Συνδυάζοντας όλα τα ευρήματα:

• Ηλεκτρικά, η μείωση της αντίστασης απομόνωσης και η αύξηση του tanδ υποδεικνύουν μειωμένη απόδοση απομόνωσης, δημιουργώντας συνθήκες για κατάρρευση.

• Μηχανικά, η ανεπαρκής πίεση επαφής προκάλεσε κακή επαφή και τοπική υπερθέρμανση, ενώ η ανωμαλή λειτουργία του μηχανισμού οδήγησε σε ασυγχρόνη λειτουργία και επαναφαίνουσα αρκούδα, επιδεινώνοντας τη βλάβη της απομόνωσης.
  Παρ' όλο που διατηρούταν κανονικά, η μακροχρόνια λειτουργία έκανε τον εξοπλισμό να εκτίθεται σε γήρανση, και περιβαλλοντικοί παράγοντες όπως η ταλάντωση της θερμοκρασίας και της υγρασίας περαιτέρω μείωσαν την απόδοση. Η αποτυχία του αποσυνδέτη αποτελεί αποτέλεσμα της συνδυασμένης επίδρασης της μείωσης της απομόνωσης, των μηχανικών ανωμαλιών και της γήρανσης του εξοπλισμού.

3.Μέτρα αντιμετώπισης της αποτυχίας
3.1 Αποκεντρωμένη αντίδραση στο χώρο
Μετά την αποτυχία της αρκούδας, ενεργοποιήθηκε ένα πρωτόκολλο έκτακτης ανάγκης για την εξασφάλιση της ασφάλειας του δικτύου. Ο ελαττωματικός αποσυνδέτης απομονώθηκε με τη διακοπή των συνδεδεμένων στίβων, προλαμβάνοντας την εξάπλωση της αποτυχίας. Τα συστήματα προστασίας που συνδέονται με τον αποσυνδέτη ελέγχθηκαν και προσαρμόστηκαν για να αποφευχθεί η λανθασμένη λειτουργία ή η αποτυχία. Η λειτουργική διάρθρωση του συστήματος άλλαξε επείγουσα: το φορτίο που φέρετο από την ελαττωματική γραμμή μεταφέρθηκε ομαλά σε υγιείς γραμμές για τη διατήρηση της παροχής ενέργειας σε κρίσιμους χρήστες. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι παράμετροι του συστήματος (τάση, ρεύμα, συχνότητα) παρακολουθήθηκαν στενά για την εξασφάλιση σταθερής λειτουργίας. Προσωπικό ανατέθηκε για την ασφάλεια της τοποθεσίας της αποτυχίας και την πρόληψη ανεξέλεγκτης πρόσβασης, αποφεύγοντας δευτερεύουσες περιπτώσεις.

3.2 Σχέδιο επισκευής εξοπλισμού
Βάσει της ανάλυσης της βασικής αιτίας, αναπτύχθηκε ένα λεπτομερές σχέδιο επισκευής:

• Για τη μειωμένη απομόνωση: αντικατάσταση και αποκατάσταση των μέσων απομόνωσης. Αφαίρεση βλαμμένων, υγρών ή γηρασμένων μέσων απομόνωσης και εγκατάσταση νέων, συμβατών υλικών για την αποκατάσταση της απόδοσης απομόνωσης.

• Για την ανεπαρκή πίεση επαφής: ελέγχος και αντικατάσταση των ελαττωμάτων των ελαττωμάτων, προσαρμογή της πίεσης επαφής στις τιμές σχεδιασμού για τη μείωση της αντίστασης επαφής και την πρόληψη της υπερθέρμανσης/αρκούδας.

• Για τις βλάβες του μηχανισμού: αντικατάσταση βλαμμένων συστατικών και πλήρης επαναπροσαρμογή του μηχανισμού για την επίτευξη των προτύπων σχεδιασμού ως προς το χρόνο και το συγχρονισμό.

3.3 Διαδικασία Επισκευής και Κλειδιά Τεχνικών Σημείων
Η επισκευή ακολουθήθηκε αυστηρά σύμφωνα με το σχέδιο. Ο διαχωριστής αποσυνετέλεσε πλήρως για εξασφάλιση πλήρους ελέγχου για να επιβεβαιωθεί η έκταση της βλάβης. Κατά την αντικατάσταση της απομόνωσης, ελέγχονταν η υγρασία και η θερμοκρασία του περιβάλλοντος για να αποφευχθεί η ρύπανση ή η απορρόφηση υγρασίας από τα νέα υλικά. Η εγκατάσταση εξασφάλισε ακριβή θέση και στενή συνδέση της απομόνωσης για να αποφευχθούν κενά ή ξεφτίλια. Οι προσαρμογές της πίεσης επαφής χρησιμοποίησαν εξοπλισμό προσαρμογής για ακριβή, ομοιόμορφη δύναμη σε όλες τις φάσεις. Η επανασύνθεση και προσαρμογή του μηχανισμού ακολούθησαν τις διαδικασίες για να εγγυηθεί λεία, αξιόπιστη λειτουργία. Μετά την επισκευή, διεξήχθησαν πλήρεις δοκιμές—αντίσταση απομόνωσης, tanδ, πίεση επαφής, και απόδοση μηχανισμού—όλες συμμετρούσαν πριν από την επαναλειτουργία.

4.Επαλήθευση της Αποτελεσματικότητας της Επισκευής
4.1 Δοκιμές Μετά την Επισκευή
Οι πλήρεις δοκιμές επιβεβαίωσαν την επαναφορά της απόδοσης (βλέπε Πίνακα 1):

• Αντίσταση απομόνωσης: η αντίσταση μεταξύ επαφών αυξήθηκε από 1500 MΩ σε 2400 MΩ, ενώ η αντίσταση προς τη γη αυξήθηκε από 2000 MΩ σε 2800 MΩ—και οι δύο συμμετρούν με τα πρότυπα.

• Το tanδ μειώθηκε από 0.8% σε 0.4%, εντός αποδεκτών ορίων, επιβεβαιώνοντας την επίλυση των ζητημάτων υγρασίας/γήρανσης.

• Δοκιμή αντοχής σε τάση: πριν από την επισκευή, η κατάρρευση συνέβη στα 480 kV (< πρότυπο), μετά την επισκευή, δεν υπήρξε κατάρρευση στα 600 kV—επιβεβαιώνοντας την αποκατάσταση της απομόνωσης.

4.2 Λειτουργική Εποπτεία και Αξιολόγηση

Η επισκευασμένη διαχωριστική υπέστη 3 μήνες λειτουργικής εποπτείας. Οι θερμοκρασίες επαφής παρέμειναν φυσιολογικές, επιβεβαιώνοντας την αποτελεσματική προσαρμογή της πίεσης επαφής και τον έλεγχο της αντίστασης επαφής. Οι επιχειρήσεις σύνδεσης-αποσύνδεσης σταθεροποιήθηκαν: χρόνος κλεισίματος 65 ms, χρόνος ανοίγματος 58 ms, με αποκλίσεις συγχρονισμού ≤3 ms. Δεν παρατηρήθηκε επανάφλεξη ή απορροϊα. Τα συνδυασμένα αποτελέσματα των δοκιμών και της εποπτείας επιβεβαιώνουν την επιτυχή επίλυση της βλάβης και τη σταθερή λειτουργία.

5. Προληπτικά Μέτρα και Συστάσεις
Για να εξασφαλιστεί η αποτελεσματική λειτουργία GIS και για να μειωθούν τα ρίσκα βλάβης, πρέπει να εφαρμοστούν αυστηρές στρατηγικές συντήρησης:

• Τακτικές επιθεωρήσεις: Να διεξάγονται εβδομαδιαίες οπτικές ελέγχους και μηνιαίες λειτουργικές δοκιμές από ειδικευμένες ομάδες για να ανιχνευθούν εγκαίρως ζημιές ή ανωμαλίες.

• Προηγμένη εποπτεία κατάστασης: Να εγκατασταθούν συστήματα εποπτείας σε λειτουργία για πραγματικό χρόνο της μερικής απορροϊας, της θερμοκρασίας και της σύνθεσης αερίων για την προειδοποίηση προς τα προβλήματα.

• Προληπτικές δοκιμές: Να διεξάγονται περιοδικά δοκιμές αντίστασης απομόνωσης και tanδ για την αξιολόγηση της ηλεκτρικής/απομονωτικής υγείας και για την πρόληψη αποβλάστωσης ή αποτυχιών σχετικών με υγρασία.

• Επιλογή & εγκατάσταση εξοπλισμού: Να επιλέγεται εξοπλισμός GIS που έχει αποδειχθεί, που ανταποκρίνεται στις λειτουργικές ανάγκες. Να παραμένετε αυστηρά στα πρότυπα σχεδιασμού και κατασκευής κατά την εγκατάσταση για να εξασφαλίσετε την ορθή στοίχιση και ασφαλείς συνδέσεις.

• Εισαγωγή: Να επαληθεύονται αυστηρά όλα τα παράμετρα απόδοσης κατά την εισαγωγή, διατυπώνοντας όλα τα δεδομένα για μελλοντική αναφορά στη συντήρηση.

• Εκπαίδευση προσωπικού: Να διεξάγονται τακτικά τεχνικές εκπαιδεύσεις και ασκήσεις εκτάκτου ανάγκης για την ενίσχυση της εξειδίκευσης του προσωπικού στη λειτουργία και την επεξεργασία βλάβης, εξασφαλίζοντας γρήγορες και αποτελεσματικές απαντήσεις σε περιστατικά και την προστασία της σταθερότητας του δικτύου.

6. Συμπέρασμα
Αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια επιτυχή ανάλυση και επίλυση μιας βλάβης απόσπασης σε μια 550 kV GIS διαχωριστική. Η λεπτομερής δοκιμή βλάβης και πολυδιάστατες δοκιμές ανίχνευσαν ακριβώς τις βασικές αιτίες. Τα εφαρμοσμένα μέτρα επείγουσας απόκρισης και επισκευής επίλυσαν αποτελεσματικά το πρόβλημα, το οποίο επιβεβαιώθηκε από τις δοκιμές μετά την επισκευή και τη λειτουργική εποπτεία. Οι προτεινόμενες προληπτικές μέτρα είναι στοχευμένα και πρακτικά, παρέχοντας τιμήμενη καθοδήγηση για τη συντήρηση GIS. Μελλοντική έρευνα πρέπει να εξαντλήσει την έρευνα στις μηχανισμούς βλάβης GIS για να ενισχύσει περαιτέρω την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήματος ενέργειας.