Analisis dan Penanganan Kegagalan Pemutusan dalam Pemisah GIS 550 kV

1. Penerangan Fenomena Kerosakan

Kerosakan pemutus lalu pada peralatan GIS 550 kV berlaku pada pukul 13:25, 15 Ogos 2024, semasa peralatan tersebut beroperasi dengan beban penuh dan arus beban 2500 A. Pada masa kerosakan, peranti pelindung berkaitan bertindak dengan segera, memutuskan pemutus lalu yang berkaitan dan mengasingkan laluan yang rosak. Parameter operasi sistem berubah secara signifikan: arus laluan menurun tiba-tiba dari 2500 A ke 0 A, dan voltan busbar turun secara mendadak dari 550 kV ke 530 kV, berfluktuasi selama kira-kira 3 saat sebelum akhirnya pulih ke 548 kV dan stabil. Pemeriksaan di tempat kejadian oleh kakitangan penyelenggaraan menunjukkan kerosakan yang jelas pada pemutus lalu. Tanda hangus sepanjang kira-kira 5 cm ditemui pada permukaan selubung isolasi. Titik hangus pelepasan dengan diameter kira-kira 3 cm muncul di sambungan antara kontak bergerak dan tetap, dikelilingi oleh sisa serbuk hitam, dan beberapa komponen logam menunjukkan tanda-tanda melebur, menunjukkan arcing yang intens semasa kerosakan.

2. Analisis Sebab Kerosakan

2.1 Analisis Parameter Asas Peralatan dan Keadaan Operasi
Pemutus lalu mempunyai voltan reka bentuk 550 kV, arus reka bentuk 3150 A, dan arus pemutusan 50 kA. Parameter ini memenuhi keperluan operasi sistem 550 kV di substesen ini, teori menjamin operasi yang boleh dipercayai dalam keadaan normal. Pemutus lalu telah beroperasi selama 8 tahun dengan 350 operasi. Penyelenggaraan terakhir dilakukan pada Jun 2023, termasuk pemolesan kontak, pelumasan, penyesuaian mekanisme, dan ujian rintangan isolasi—semua hasil memenuhi spesifikasi pada masa itu. Walaupun jumlah operasi berada dalam julat normal, operasi jangka panjang mungkin telah memperkenalkan risiko penuaan, yang mungkin menyebabkan cacat tersembunyi semasa perkhidmatan berikutnya.

2.2 Analisis Ujian Prestasi Elektrikal

Ujian rintangan isolasi pemutus lalu menunjukkan rintangan isolasi antara kontak 1500 MΩ (nilai historis: 2500 MΩ; keperluan standard: ≥2000 MΩ). Rintangan isolasi ke tanah adalah 2000 MΩ (nilai historis: 3000 MΩ; keperluan standard: ≥2500 MΩ). Kedua-dua nilai ini jauh lebih rendah daripada data historis dan standard, menunjukkan prestasi isolasi yang merosot.
Ujian faktor kehilangan dielektrik (tanδ) pada 10 kV menghasilkan nilai yang diukur 0.8% (nilai historis: 0.5%; keperluan standard: ≤0.6%). Tanδ yang meningkat mencadangkan kemungkinan masuknya kelembapan atau penuaan medium isolasi, yang mengurangkan kekuatan isolasi dan meningkatkan risiko kerosakan dielektrik.

2.3 Analisis Ujian Prestasi Mekanikal
Pengukuran tekanan kontak menunjukkan:

• Fasa A: 150 N (nilai reka bentuk: 200 N, penyimpangan: –25%)

• Fasa B: 160 N (penyimpangan: –20%)

• Fasa C: 140 N (penyimpangan: –30%)
  Semua tekanan kontak yang diukur berada di bawah nilai reka bentuk dengan penyimpangan yang besar, mungkin menyebabkan peningkatan rintangan kontak, pemanasan setempat, dan arcing.

Analisis mekanisme operasi menunjukkan:

• Masa penutupan: 80 ms (julat reka bentuk: 60–70 ms); penyimpangan sinkron: 10 ms (had reka bentuk: ≤5 ms)

• Masa pembukaan: 75 ms (julat reka bentuk: 55–65 ms); penyimpangan sinkron: 12 ms (had reka bentuk: ≤5 ms)
  Kedua-dua masa penutupan dan pembukaan melampau had reka bentuk, dan penyimpangan sinkron terlalu tinggi, menunjukkan kerusakan mekanisme yang mungkin menyebabkan operasi asinkron, menyebabkan api arcing dan pelepasan.

2.4 Analisis Sebab Kerosakan Komprehensif
Mengintegrasikan semua temuan:

• Secara elektrikal, pengurangan rintangan isolasi dan peningkatan tanδ menunjukkan isolasi yang merosot, mencipta keadaan untuk kerosakan.

• Secara mekanikal, tekanan kontak yang tidak mencukupi menyebabkan kontak yang buruk dan pemanasan setempat, sementara prestasi mekanisme yang abnormal menyebabkan operasi asinkron dan arcing, memperburuk kerosakan isolasi.
  Walaupun diselenggarakan secara berkala, perkhidmatan jangka panjang mengekspos peralatan kepada penuaan, dan faktor-faktor persekitaran seperti fluktuasi suhu dan kelembapan lebih lanjut merosotkan prestasi. Kerosakan kilat pemutus lalu disebabkan oleh kombinasi degradasi isolasi, anomali mekanikal, dan penuaan peralatan.

3. Langkah-langkah Penanganan Kerosakan
3.1 Tanggapan Darurat Di Tempat Kejadian
Selepas kerosakan kilat, protokol tanggapan darurat diaktifkan untuk memastikan keselamatan grid. Pemutus lalu yang rosak diasingkan dengan memutuskan pemutus lalu yang berkaitan, mencegah eskalasi kerosakan. Peranti pelindung yang berkaitan dengan pemutus lalu diperiksa dan disesuaikan untuk mengelakkan maloperasi atau kegagalan. Mod operasi sistem dikonfigurasikan semula dengan segera: beban yang sebelumnya dibawa oleh laluan yang rosak dipindahkan dengan lancar ke laluan yang sihat untuk mengekalkan bekalan tenaga kepada pengguna penting. Semasa proses ini, parameter sistem (voltan, arus, frekuensi) dipantau dengan ketat untuk memastikan operasi yang stabil. Kakitangan ditugaskan untuk mengamankan tapak kerosakan dan mencegah akses tidak sah, mengelakkan insiden kedua.

3.2 Rancangan Pembaikan Peralatan
Berdasarkan analisis sebab utama, rancangan pembaikan yang terperinci dibangunkan:

• Untuk isolasi yang merosot: gantikan dan pulihkan media isolasi. Buang bahan isolasi yang rosak, lembap, atau tua, dan pasang bahan baru yang sesuai untuk memulihkan prestasi isolasi.

• Untuk tekanan kontak yang tidak mencukupi: periksa dan gantikan spring kontak, sesuaikan tekanan kontak ke nilai reka bentuk untuk mengurangkan rintangan kontak dan mencegah pemanasan/arcing.

• Untuk kerosakan mekanisme: gantikan komponen yang rosak dan kalibrasi sepenuhnya mekanisme untuk memenuhi spesifikasi reka bentuk untuk masa dan sinkron.

3.3 Proses Pembaikan dan Titik Teknikal Utama
Pembaikan dijalankan dengan ketat mengikut rancangan. Penutup lalu dibongkar sepenuhnya untuk pemeriksaan menyeluruh untuk mengesahkan tahap kerosakan. Semasa penggantian insulasi, kelembapan dan suhu persekitaran dikawal untuk mencegah pencemaran atau penyerapan kelembapan bahan baru. Pemasangan memastikan kedudukan yang tepat dan ikatan yang rapat bagi insulasi untuk mengelakkan ruang hampa atau longgar. Penyesuaian tekanan kontak menggunakan alat yang telah disetkan untuk daya yang tepat dan seragam merentasi semua fasa. Perakitan semula dan kalibrasi mekanisme mengikuti prosedur untuk menjamin operasi yang lancar dan boleh dipercayai. Selepas pembaikan, ujian menyeluruh dijalankan—tahanan insulasi, tanδ, tekanan kontak, dan prestasi mekanisme—semuanya memenuhi piawaian sebelum dihidupkan semula.

4.Pengesahan Kesan Pembaikan
4.1 Ujian Selepas Pembaikan
Ujian menyeluruh mengesahkan prestasi yang dipulihkan (lihat Jadual 1):

• Tahanan insulasi: antara kontak meningkat dari 1500 MΩ hingga 2400 MΩ; tahanan ke tanah meningkat dari 2000 MΩ hingga 2800 MΩ—kedua-duanya memenuhi piawaian.

• tanδ berkurang dari 0.8% hingga 0.4%, dalam had yang dapat diterima, mengesahkan penyelesaian isu kelembapan/penuaan.

• Ujian voltan tahanan: sebelum pembaikan, pecah pada 480 kV (< piawai); selepas pembaikan, tiada pecah pada 600 kV—mengesahkan pemulihan insulasi.

4.2 Pemantauan dan Penilaian Operasional

Peralatan pemutus yang telah diperbaiki menjalani pemantauan operasional selama 3 bulan. Suhu kontak tetap normal, mengkonfirmasi penyesuaian tekanan kontak yang efektif dan perlawanan kontak terkendali. Operasi beralih stabil: waktu penutupan 65 ms, pembukaan 58 ms, dengan penyimpangan sinkronisasi ≤3 ms. Tidak ada penghidupan ulang busur atau pelepasan listrik. Hasil uji gabungan dan pemantauan mengkonfirmasi penyelesaian masalah yang berhasil dan operasi yang stabil.

5.Tindakan Pencegahan dan Rekomendasi
Untuk memastikan operasi GIS yang efisien dan mengurangi risiko kerusakan, strategi pemeliharaan yang ketat harus diimplementasikan:

• Pemeriksaan rutin: Lakukan pemeriksaan visual mingguan dan uji fungsional bulanan oleh tim yang berkualifikasi untuk mendeteksi kerusakan atau anomali sejak awal.

• Pemantauan kondisi lanjutan: Pasang sistem pemantauan online untuk pelacakan real-time dari pelepasan parsial, suhu, dan komposisi gas untuk mengidentifikasi potensi masalah secara proaktif.

• Uji pencegahan: Lakukan uji tahanan isolasi periodik dan tanδ untuk menilai kesehatan listrik/isolasi dan mencegah kegagalan akibat penuaan atau kelembaban.

• Pemilihan & pemasangan peralatan: Pilih peralatan GIS yang terbukti dan matang sesuai dengan kebutuhan operasional. Ketat patuhi standar desain dan konstruksi selama pemasangan untuk memastikan penyelarasan yang tepat dan sambungan yang aman.

• Komisioning: Verifikasi semua parameter kinerja secara ketat selama komisioning, dokumentasikan semua data untuk referensi pemeliharaan masa depan.

• Pelatihan personel: Secara rutin lakukan pelatihan teknis dan latihan darurat untuk meningkatkan keahlian staf dalam operasi dan penanganan kerusakan, memastikan respons cepat dan efektif terhadap insiden serta melindungi stabilitas jaringan.

6.Kesimpulan
Makalah ini menyajikan analisis dan penyelesaian yang berhasil dari kerusakan petir pada pemutus GIS 550 kV. Dokumentasi kerusakan rinci dan pengujian multidimensi mengidentifikasi penyebab dasar dengan akurat. Tindakan respons darurat dan perbaikan yang diimplementasikan secara efektif menyelesaikan masalah, divalidasi oleh uji pasca-perbaikan dan pemantauan operasional. Tindakan pencegahan yang diusulkan bersifat terarah dan praktis, memberikan panduan berharga untuk pemeliharaan GIS. Pekerjaan di masa depan harus mendalam dalam penelitian mekanisme kerusakan GIS untuk lebih meningkatkan keamanan dan keandalan sistem tenaga listrik.