Pagsusuri at Pag-aatas sa Isang Pagkakamali ng Discharge Fault sa 550 kV GIS Disconnector

1.Paglalarawan ng Phenomenon ng Sakit

Ang pagkakasakit ng disconnector sa 550 kV GIS equipment ay nangyari noong 13:25 ng Agosto 15, 2024, habang ang equipment ay nakapag-operate sa full load na may load current na 2500 A. Sa oras ng pagkasira, ang mga associated protection devices ay nag-act nang mabilis, tripping ang corresponding circuit breaker at isinama ang faulty line. Ang mga system operating parameters ay nagbago nang malaki: ang line current ay biglaang bumaba mula 2500 A hanggang 0 A, at ang bus voltage ay agad na bumaba mula 550 kV hanggang 530 kV, nag-fluctuate para sa humigit-kumulang 3 segundo bago unti-unting bumawi hanggang 548 kV at istabilize. Ang on-site inspection ng maintenance personnel ay nagpakita ng malinaw na pinsala sa disconnector. Natagpuan ang isang burn mark na humigit-kumulang 5 cm ang haba sa ibabaw ng insulating bushing. Ang isang discharge scorch spot na humigit-kumulang 3 cm ang diameter ay lumitaw sa connection sa pagitan ng moving at fixed contacts, na kasama ng black powdery residue, at ang ilang metal components ay nagpakita ng signs ng melting, na nagpapahiwatig ng intense arcing sa panahon ng pagkasira.

2.Analisis ng Dahilan ng Sakit

2.1 Analisis ng Basic Equipment Parameters at Operating Conditions
Ang disconnector ay may rated voltage na 550 kV, rated current na 3150 A, at breaking current na 50 kA. Ang mga parameter na ito ay sumasakto sa operational requirements ng 550 kV system sa substation na ito, teoretikal na nagbibigay ng reliable operation sa normal conditions. Ang disconnector ay nasa serbisyo na para sa 8 taon at may 350 operations. Ang pinakamalamang maintenance ay ginawa noong Hunyo 2023, kasama ang contact polishing, lubrication, mechanism adjustment, at insulation resistance testing—lahat ng resulta ay sumasakto sa specifications noong iyon. Bagaman ang bilang ng operations ay nasa normal range, ang long-term operation ay maaaring magdulot ng aging risks, posibleng nagresulta sa latent defects sa susunod na serbisyo.

2.2 Electrical Performance Test Analysis

Ang insulation resistance testing ng disconnector ay nagpakita ng inter-contact insulation resistance na 1500 MΩ (historical value: 2500 MΩ; standard requirement: ≥2000 MΩ). Ang ground insulation resistance ay 2000 MΩ (historical value: 3000 MΩ; standard requirement: ≥2500 MΩ). Ang parehong values ay mas mababa kaysa sa historical data at standards, nagpapahiwatig ng degraded insulation performance.
Dielectric loss factor (tanδ) testing sa 10 kV ay nagresulta sa measured value na 0.8% (historical value: 0.5%; standard requirement: ≤0.6%). Ang elevated tanδ ay nagpapahiwatig ng possible moisture ingress o aging ng insulation medium, na nagbabawas ng insulation strength at nagpapataas ng risk ng dielectric breakdown.

2.3 Mechanical Performance Test Analysis
Contact pressure measurements showed:

• Phase A: 150 N (design value: 200 N, deviation: –25%)

• Phase B: 160 N (deviation: –20%)

• Phase C: 140 N (deviation: –30%)
  All measured contact pressures were below design values with large deviations, likely causing increased contact resistance, localized overheating, and arcing.

Operational mechanism analysis revealed:

• Closing time: 80 ms (design range: 60–70 ms); synchronism deviation: 10 ms (design limit: ≤5 ms)

• Opening time: 75 ms (design range: 55–65 ms); synchronism deviation: 12 ms (design limit: ≤5 ms)
  Both opening/closing times exceeded design limits, and synchronism deviations were excessive, indicating mechanism malfunction that could cause asynchronous contact/separation, leading to arc reignition and discharge.

2.4 Comprehensive Fault Cause Analysis
Integrating all findings:

• Electrically, reduced insulation resistance and increased tanδ indicate deteriorated insulation, creating conditions for breakdown.

• Mechanically, insufficient contact pressure caused poor contact and localized heating, while abnormal mechanism performance led to asynchronous operation and arc reignition, exacerbating insulation damage.
  Although regularly maintained, long-term service exposed the equipment to aging, and environmental factors such as temperature and humidity fluctuations further degraded performance. The disconnector’s flashover fault resulted from the combined effects of insulation degradation, mechanical anomalies, and equipment aging.

3.Fault Handling Measures
3.1 On-Site Emergency Response
Immediately after the flashover fault, an emergency response protocol was activated to ensure grid safety. The faulty disconnector was isolated by tripping associated circuit breakers, preventing fault escalation. Protection devices linked to the disconnector were inspected and adjusted to avoid maloperation or failure. System operation mode was urgently reconfigured: load previously carried by the faulty line was smoothly transferred to healthy lines to maintain power supply to critical users. During this process, system parameters (voltage, current, frequency) were closely monitored to ensure stable operation. Personnel were assigned to secure the fault site and prevent unauthorized access, avoiding secondary incidents.

3.2 Equipment Repair Plan
Based on root cause analysis, a detailed repair plan was developed:

• For degraded insulation: replace and restore insulation media. Remove damaged, moist, or aged insulation materials and install new, compliant materials to restore insulation performance.

• For insufficient contact pressure: inspect and replace contact springs, adjust contact pressure to design values to minimize contact resistance and prevent overheating/arcing.

• For mechanism faults: replace damaged components and fully recalibrate the mechanism to meet design specifications for timing and synchronism.

3.3 Prosesong Paggawa at mga Pangunahing Teknikal na Puntos
Ang paggawa ay kumpol na sinusunod ang plano. Ang disconnector ay buong inalis upang mabigyan ng malawak na pagsusuri upang matukoy ang kalagayan ng pinsala. Sa panahon ng pagpapalit ng insulation, ang humidity at temperatura ng kapaligiran ay kontrolado upang maiwasan ang kontaminasyon o pag-absorbe ng bagong materyales. Ang pag-install ay nagtiyak na maayos at malakas ang pagkakalagay ng insulation upang maiwasan ang mga butas o pagkaluwag. Ang pag-ayos ng presyon ng contact ay gumamit ng nakalibrang kasangkapan upang makamit ang tama at pantay na lakas sa lahat ng phases. Ang pag-uulit at calibration ng mekanismo ay sumunod sa proseso upang tiyakin ang malinaw at mapagkakatiwalaang operasyon. Matapos ang paggawa, isinagawa ang komprehensibong mga test—insulation resistance, tanδ, contact pressure, at performance ng mekanismo—lahat ay sumasang-ayon sa pamantayan bago muling i-energize.

4.Pag-verify ng Epektividad ng Paggawa
4.1 Pag-test Matapos ang Paggawa
Komprehensibong mga test ang napatunayang muling bumabalik ang performance (tingnan ang Table 1):

• Insulation resistance: ang pagitan ng mga contact ay lumaki mula 1500 MΩ hanggang 2400 MΩ; ang ground resistance ay tumaas mula 2000 MΩ hanggang 2800 MΩ—parehong sumasang-ayon sa pamantayan.

• tanδ bumaba mula 0.8% hanggang 0.4%, nasa tanggap na limit, nagpapatunay ng resolusyon ng problema sa moisture/aging.

• Withstand voltage test: bago ang paggawa, ang breakdown ay nangyari sa 480 kV (< standard); matapos ang paggawa, walang breakdown sa 600 kV—nagpapatunay ng muling pagbalik ng insulation.

4.2 Pagsasama at Pagsusuri ng Operasyon

Ang naayos na disconnector ay sumailalim sa 3 buwan ng pagsasama ng operasyon. Ang temperatura ng kontakto ay nanatiling normal, kumpirmante ng epektibong pag-ayos ng presyon ng kontakto at kontroladong resistensiya ng kontakto. Ang mga operasyon ng pagbabago ay nabilanggo: ang oras ng pag-sara ay 65 ms, ang pagbukas ay 58 ms, may pagkakaiba ng sinkronismo ≤3 ms. Walang muling paglitaw ng ark o paglabas. Ang pinagsamang resulta ng pagsusuri at pagsasama ng operasyon ay kumpirmante ng matagumpay na paglutas ng kapinsalaan at matatag na operasyon.

5.Paggagabay at Mga Rekomendasyon
Upang masiguro ang epektibong operasyon ng GIS at bawasan ang mga panganib ng kapinsalaan, dapat na ipatupad ang mahigpit na estratehiya ng pangangalaga:

• Regular na inspeksyon: Isagawa ang lingguhang visual na pagtingin at buwanang pagsubok ng punsiyon ng may kakayanang koponan upang maagang matukoy ang pinsala o anomaliya.

• Maunlad na pagmomonito ng kondisyon: Ipaglabas ang online monitoring systems para sa real-time tracking ng partial discharge, temperatura, at komposisyon ng gas upang aktibong matukoy ang potensyal na isyu.

• Pagsubok ng pag-iwas: Isagawa ang regular na pagsubok ng insulation resistance at tanδ upang suriin ang kalusugan ng elektrikal/insulation at iwasan ang pagtanda o pagkasira dahil sa moisture.

• Piliin at i-install ang kagamitan: Pumili ng napapatunayang tapat na kagamitang GIS na sumasaklaw sa mga pangangailangan ng operasyon. Mahigpit na sundin ang mga pamantayan sa disenyo at konstruksyon sa panahon ng pag-install upang masigurong maayos ang alignment at ligtas ang mga koneksyon.

• Commissioning: Matiyagang ipagtantiya ang lahat ng parametro ng performance sa panahon ng commissioning, idokumento ang lahat ng data para sa kinabibilangang sanggunian sa pangangalaga.

• Pagsasanay ng personal: Regular na isagawa ang teknikal na pagsasanay at emergency drills upang mapataas ang kakayahan ng staff sa operasyon at paghahandle ng kapinsalaan, sigurado ng mabilis at epektibong tugon sa mga insidente at pagprotekta ng estabilidad ng grid.

6.Kasunod
Ang papel na ito ay nagpapakita ng matagumpay na analisis at paglutas ng flashover fault sa 550 kV GIS disconnector. Ang detalyadong dokumentasyon ng kapinsalaan at multi-dimensional testing ay nagsilbing tumpak na identipikasyon ng mga ugat ng sanhi. Ang inilapat na emergency response at pag-aayos ay matagumpay na nalutas ang isyu, na nailapat sa pamamagitan ng post-repair tests at operational monitoring. Ang inihandog na mga paggabay sa pag-iwas ay tiyak at praktikal, nagbibigay ng mahalagang gabay para sa pangangalaga ng GIS. Ang susunod na trabaho ay dapat lumalim pa sa pag-aaral ng mekanismo ng kapinsalaan ng GIS upang mas mapalakas ang seguridad at reliabilidad ng power system.