การวิเคราะห์และการจัดการกับปัญหาการปล่อยประจุในตัวแยกวงจร GIS 550 kV

1.คำอธิบายถึงปรากฏการณ์ของข้อผิดพลาด

ข้อผิดพลาดของสวิตช์แยกในอุปกรณ์ GIS 550 kV เกิดขึ้นเมื่อเวลา 13:25 น. วันที่ 15 สิงหาคม 2024 ในขณะที่อุปกรณ์กำลังทำงานภายใต้ภาระเต็มรูปแบบด้วยกระแสไฟฟ้า 2500 A เมื่อมีการเสียหาย อุปกรณ์ป้องกันที่เกี่ยวข้องได้ทำงานอย่างรวดเร็ว โดยทำการตัดวงจรเบรกเกอร์และแยกสายที่มีปัญหาออกจากระบบ ค่าพารามิเตอร์การทำงานของระบบเปลี่ยนแปลงอย่างมาก: กระแสไฟฟ้าในสายลดลงอย่างฉับพลันจาก 2500 A เป็น 0 A และแรงดันไฟฟ้าของบัสลดลงจาก 550 kV เป็น 530 kV แล้วแกว่งไปมาประมาณ 3 วินาที ก่อนที่จะค่อยๆ กลับสู่ระดับ 548 kV และคงที่ การตรวจสอบโดยเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงพบว่ามีความเสียหายอย่างชัดเจนที่สวิตช์แยก มีรอยไหม้ยาวประมาณ 5 ซม. บนพื้นผิวของปลอกฉนวน และมีจุดไหม้จากการปล่อยประจุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3 ซม. ที่จุดเชื่อมระหว่างคอนแทคที่เคลื่อนไหวและคอนแทคที่ตรึง รายรอบด้วยเศษผงสีดำ และบางส่วนของชิ้นส่วนโลหะแสดงอาการหลอมละลาย ซึ่งบ่งบอกถึงการเกิดอาร์คไฟฟ้าอย่างรุนแรงในระหว่างการเสียหาย

2.การวิเคราะห์สาเหตุของข้อผิดพลาด

2.1 การวิเคราะห์พารามิเตอร์พื้นฐานของอุปกรณ์และการทำงาน
สวิตช์แยกมีแรงดันไฟฟ้ากำหนด 550 kV กระแสไฟฟ้ากำหนด 3150 A และกระแสไฟฟ้าในการตัดวงจร 50 kA พารามิเตอร์เหล่านี้ตอบสนองต่อข้อกำหนดในการทำงานของระบบ 550 kV ที่สถานีไฟฟ้านี้ ตามทฤษฎีสามารถทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ภายใต้สภาพปกติ สวิตช์แยกนี้ใช้งานมา 8 ปี ดำเนินการ 350 ครั้ง การบำรุงรักษาล่าสุดดำเนินการในเดือนมิถุนายน 2023 รวมถึงการทำให้คอนแทคเงางาม การหล่อลื่น การปรับกลไก และการทดสอบความต้านทานฉนวน ผลลัพธ์ทั้งหมดตรงตามมาตรฐานในขณะนั้น แม้ว่าจำนวนการดำเนินการจะอยู่ในช่วงปกติ แต่การดำเนินงานระยะยาวอาจทำให้มีความเสี่ยงจากการเสื่อมสภาพ นำไปสู่ข้อบกพร่องแฝงในระหว่างการใช้งานต่อไป

2.2 การวิเคราะห์การทดสอบสมรรถนะทางไฟฟ้า

การทดสอบความต้านทานฉนวนของสวิตช์แยกแสดงค่าความต้านทานฉนวนระหว่างคอนแทค 1500 MΩ (ค่าประวัติ: 2500 MΩ; ข้อกำหนดมาตรฐาน: ≥2000 MΩ) ความต้านทานฉนวนต่อพื้น 2000 MΩ (ค่าประวัติ: 3000 MΩ; ข้อกำหนดมาตรฐาน: ≥2500 MΩ) ทั้งสองค่านี้ต่ำกว่าข้อมูลประวัติและมาตรฐานอย่างมาก บ่งบอกถึงสมรรถนะฉนวนที่ทรุดโทรม
การทดสอบแฟคเตอร์การสูญเสียดีเอเล็กทริก (tanδ) ที่ 10 kV ได้ค่าวัด 0.8% (ค่าประวัติ: 0.5%; ข้อกำหนดมาตรฐาน: ≤0.6%) ค่า tanδ ที่สูงขึ้นบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ของการเข้าสู่ความชื้นหรือการเสื่อมสภาพของสารฉนวน ซึ่งลดความแข็งแรงของฉนวนและเพิ่มความเสี่ยงของการแตกฉนวน

2.3 การวิเคราะห์การทดสอบสมรรถนะทางกลไก
การวัดแรงกดคอนแทคแสดงผลดังนี้:

• เฟส A: 150 N (ค่าออกแบบ: 200 N, ความคลาดเคลื่อน: –25%)

• เฟส B: 160 N (ความคลาดเคลื่อน: –20%)

• เฟส C: 140 N (ความคลาดเคลื่อน: –30%)
  แรงกดคอนแทคที่วัดได้ทั้งหมดต่ำกว่าค่าออกแบบด้วยความคลาดเคลื่อนที่ใหญ่ อาจทำให้ความต้านทานคอนแทคเพิ่มขึ้น การทำความร้อนเฉพาะที่ และการเกิดอาร์คไฟฟ้า

การวิเคราะห์กลไกการทำงานแสดงผลดังนี้:

• เวลาปิด: 80 ms (ช่วงเวลาออกแบบ: 60–70 ms); ความคลาดเคลื่อนในการทำงานพร้อมกัน: 10 ms (ข้อกำหนด: ≤5 ms)

• เวลาเปิด: 75 ms (ช่วงเวลาออกแบบ: 55–65 ms); ความคลาดเคลื่อนในการทำงานพร้อมกัน: 12 ms (ข้อกำหนด: ≤5 ms)
  เวลาเปิด/ปิดทั้งสองเกินข้อกำหนด และความคลาดเคลื่อนในการทำงานพร้อมกันสูง บ่งบอกถึงการทำงานผิดปกติของกลไก ซึ่งอาจทำให้คอนแทคทำงานไม่พร้อมกัน นำไปสู่การเกิดอาร์คไฟฟ้าและปล่อยประจุใหม่

2.4 การวิเคราะห์สาเหตุข้อผิดพลาดแบบครอบคลุม
การรวมผลลัพธ์ทั้งหมด:

• ทางไฟฟ้า ความต้านทานฉนวนที่ลดลงและความสูญเสียดีเอเล็กทริกที่เพิ่มขึ้นบ่งบอกถึงฉนวนที่ทรุดโทรม สร้างสภาพแวดล้อมสำหรับการแตกฉนวน

• ทางกลไก แรงกดคอนแทคที่ไม่เพียงพอทำให้คอนแทคไม่ดีและเกิดความร้อนเฉพาะที่ ขณะที่การทำงานของกลไกผิดปกติทำให้การเปิด/ปิดไม่พร้อมกันและเกิดอาร์คไฟฟ้าใหม่ ทำให้ความเสียหายของฉนวนเพิ่มขึ้น
  แม้ว่าจะมีการบำรุงรักษาระบอบ แต่การใช้งานระยะยาวทำให้อุปกรณ์เสื่อมสภาพ และปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความชื้น ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ข้อผิดพลาดของสวิตช์แยกเกิดจากผลรวมของความเสื่อมสภาพของฉนวน ความผิดปกติทางกลไก และการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์

3.มาตรการจัดการข้อผิดพลาด
3.1 การตอบสนองฉุกเฉินที่หน้างาน
ทันทีหลังจากเกิดข้อผิดพลาดของสวิตช์แยก โปรโตคอลการตอบสนองฉุกเฉินได้ถูกกระตุ้นเพื่อรักษาความปลอดภัยของระบบไฟฟ้า สวิตช์แยกที่มีปัญหาได้ถูกแยกออกจากวงจรโดยการตัดวงจรเบรกเกอร์ที่เกี่ยวข้อง เพื่อป้องกันการขยายข้อผิดพลาด อุปกรณ์ป้องกันที่เชื่อมโยงกับสวิตช์แยกได้ถูกตรวจสอบและปรับปรุงเพื่อป้องกันการทำงานผิดพลาดหรือล้มเหลว โหมดการทำงานของระบบได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างเร่งด่วน: ภาระที่เคยถูกแบกโดยสายที่มีปัญหาได้ถูกโอนย้ายไปยังสายที่มีสุขภาพดีเพื่อรักษาการจ่ายไฟฟ้าให้กับผู้ใช้สำคัญ ในระหว่างกระบวนการนี้ ค่าพารามิเตอร์ของระบบ (แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความถี่) ได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดเพื่อรักษาการทำงานที่มั่นคง บุคลากรได้รับมอบหมายให้ควบคุมบริเวณที่มีข้อผิดพลาดและป้องกันการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต เพื่อป้องกันเหตุการณ์รอง

3.2 แผนการซ่อมแซมอุปกรณ์
ตามการวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริง ได้พัฒนาแผนการซ่อมแซมที่ละเอียด:

• สำหรับฉนวนที่เสื่อมสภาพ: แทนที่และฟื้นฟูสื่อฉนวน นำสื่อฉนวนที่เสียหาย ชื้น หรือเสื่อมสภาพออก และติดตั้งสื่อใหม่ที่สอดคล้องกับมาตรฐานเพื่อฟื้นฟูสมรรถนะฉนวน

• สำหรับแรงกดคอนแทคที่ไม่เพียงพอ: ตรวจสอบและแทนที่สปริงคอนแทค ปรับแรงกดคอนแทคให้เป็นค่าออกแบบ เพื่อลดความต้านทานคอนแทคและป้องกันการเกิดความร้อนเฉพาะที่และการเกิดอาร์คไฟฟ้า

• สำหรับข้อผิดพลาดของกลไก: แทนที่ชิ้นส่วนที่เสียหายและปรับกลไกให้ครบถ้วนตามข้อกำหนดการออกแบบสำหรับเวลาและการทำงานพร้อมกัน

3.3 กระบวนการซ่อมแซมและจุดสำคัญทางเทคนิค
การซ่อมแซมดำเนินไปตามแผนที่กำหนดไว้ ได้ทำการถอดแยกตัวตัดวงจรออกเพื่อตรวจสอบอย่างละเอียดเพื่อยืนยันระดับความเสียหาย ระหว่างการเปลี่ยนฉนวน ได้ควบคุมความชื้นและความร้อนของสภาพแวดล้อมเพื่อป้องกันการปนเปื้อนหรือการดูดซึมน้ำของวัสดุใหม่ การติดตั้งได้มั่นใจว่าฉนวนอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำและติดแน่นเพื่อหลีกเลี่ยงช่องว่างหรือคลายตัว การปรับแรงกดทับของส่วนติดต่อใช้เครื่องมือที่ได้รับการสอบเทียบเพื่อให้แรงกดทับที่ถูกต้องและสม่ำเสมอทั้งหมด การประกอบกลไกและการสอบเทียบทำตามขั้นตอนเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานราบรื่นและเชื่อถือได้ หลังจากซ่อมแซมแล้วได้ทำการทดสอบอย่างครอบคลุม—ความต้านทานฉนวน, tanδ, แรงกดทับของส่วนติดต่อ และประสิทธิภาพของกลไก—ทั้งหมดผ่านมาตรฐานก่อนที่จะนำกลับมาใช้งาน

4.การตรวจสอบผลของการซ่อมแซม
4.1 การทดสอบหลังจากการซ่อมแซม
การทดสอบอย่างครอบคลุมยืนยันว่าประสิทธิภาพได้รับการฟื้นฟู (ดูตารางที่ 1):

• ความต้านทานฉนวน: ระหว่างตัวติดต่อเพิ่มขึ้นจาก 1500 MΩ เป็น 2400 MΩ; ความต้านทานต่อพื้นเพิ่มขึ้นจาก 2000 MΩ เป็น 2800 MΩ—ทั้งสองอย่างผ่านมาตรฐาน

• tanδ ลดลงจาก 0.8% เป็น 0.4% อยู่ภายในขอบเขตที่ยอมรับได้ ยืนยันว่าปัญหาเรื่องความชื้น/การเสื่อมสภาพได้รับการแก้ไข

• การทดสอบแรงดันทนทาน: ก่อนการซ่อมแซมเกิดการแตกเมื่อแรงดัน 480 kV (< มาตรฐาน); หลังการซ่อมแซมไม่มีการแตกเมื่อแรงดัน 600 kV—ยืนยันว่าฉนวนได้รับการฟื้นฟู

4.2 การตรวจสอบและประเมินผลการดำเนินงาน

อุปกรณ์ตัดไฟที่ได้รับการซ่อมแซมถูกตรวจสอบการทำงานเป็นเวลา 3 เดือน อุณหภูมิของจุดติดต่อคงอยู่ในระดับปกติ ยืนยันว่าการปรับแรงกดบนจุดติดต่อและการควบคุมความต้านทานในการติดต่อเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ การทำงานในการเปลี่ยนสถานะมีความเสถียร: เวลาในการปิดวงจร 65 มิลลิวินาที เวลาในการเปิดวงจร 58 มิลลิวินาที พร้อมความคลาดเคลื่อนในการสั่งการร่วมกัน ≤3 มิลลิวินาที ไม่มีการเกิดอาร์คไฟขึ้นใหม่หรือการปล่อยประจุเกิดขึ้น ผลทดสอบและตรวจสอบร่วมกันยืนยันว่าการแก้ไขปัญหาสำเร็จและมีการทำงานอย่างมั่นคง

5. มาตรการป้องกันและความแนะนำ
เพื่อรับรองการทำงานของ GIS อย่างมีประสิทธิภาพและลดความเสี่ยงจากการเกิดข้อผิดพลาด ต้องดำเนินการตามกลยุทธ์การบำรุงรักษาอย่างเข้มงวด:

• การตรวจสอบประจำ: ทำการตรวจสอบทางสายตาสัปดาห์ละครั้งและการทดสอบการทำงานเดือนละครั้งโดยทีมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมเพื่อตรวจพบความเสียหายหรือความผิดปกติในระยะเริ่มต้น

• การตรวจสอบสภาพขั้นสูง: ติดตั้งระบบตรวจสอบออนไลน์เพื่อติดตามการปล่อยประจุบางส่วน อุณหภูมิ และองค์ประกอบของก๊าซแบบเรียลไทม์ เพื่อระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้า

• การทดสอบเชิงป้องกัน: ทำการทดสอบความต้านทานฉนวนและ tanδ เป็นระยะๆ เพื่อประเมินสภาวะไฟฟ้า/ฉนวนและป้องกันการเสื่อมสภาพหรือความเสียหายจากความชื้น

• การเลือกและติดตั้งอุปกรณ์: เลือกอุปกรณ์ GIS ที่พิสูจน์แล้วว่ามีความมั่นคงและเหมาะสมกับความต้องการในการทำงาน ปฏิบัติตามมาตรฐานการออกแบบและก่อสร้างอย่างเคร่งครัดในการติดตั้งเพื่อรับรองการจัดวางแนวและเชื่อมต่ออย่างมั่นคง

• การทดสอบการใช้งาน: ตรวจสอบอย่างละเอียดทุกพารามิเตอร์ของประสิทธิภาพในการทดสอบการใช้งาน บันทึกข้อมูลทั้งหมดเพื่อใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในการบำรุงรักษาในอนาคต

• การฝึกอบรมบุคลากร: ทำการฝึกอบรมเทคนิคและการทดสอบฉุกเฉินอย่างสม่ำเสมอเพื่อเพิ่มความสามารถของพนักงานในการดำเนินงานและการจัดการกับข้อผิดพลาด รับรองการตอบสนองอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพต่อเหตุการณ์และรักษาความมั่นคงของระบบไฟฟ้า

6. สรุป
บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาการเกิดอาร์คไฟในอุปกรณ์ตัดไฟ GIS 550 kV อย่างประสบความสำเร็จ การบันทึกข้อมูลข้อผิดพลาดและการทดสอบหลายมิติสามารถระบุสาเหตุหลักได้อย่างแม่นยำ มาตรการตอบสนองฉุกเฉินและการซ่อมแซมที่นำมาใช้สามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยได้รับการยืนยันผ่านการทดสอบหลังการซ่อมแซมและการตรวจสอบการทำงาน มาตรการป้องกันที่เสนอเป็นเป้าหมายและปฏิบัติได้ ให้คำแนะนำที่มีคุณค่าสำหรับการบำรุงรักษา GIS งานวิจัยในอนาคตควรศึกษาลึกซึ้งถึงกลไกของการเกิดข้อผิดพลาดใน GIS เพื่อเพิ่มความปลอดภัยและความเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้า