Pagsusuri at Pag-aaksiyon sa Isang Sakunang Discharge Breakdown 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 nag-ooperate sa full load na may kasama na load current na 2500 A. Sa sandaling ito ng pagkakasakit, ang mga associated protection devices ay nag-act nang agad, tripping ang corresponding circuit breaker at isolating 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 instant na bumaba mula 550 kV hanggang 530 kV, nag-fluctuate para sa humigit-kumulang 3 segundo bago unti-unting bumawi hanggang 548 kV at nabilanggo. Ang on-site inspection ng maintenance personnel ay nagpakita ng malinaw na damage sa disconnector. Natagpuan ang isang burn mark na humigit-kumulang 5 cm long sa ibabaw ng insulating bushing. Ang isang discharge scorch spot na humigit-kumulang 3 cm sa diameter ay lumitaw sa connection sa pagitan ng moving at fixed contacts, na inihalili ng black powdery residue, at ang ilang metal components ay nagpakita ng signs ng melting, na nagpapahiwatig ng intense arcing sa panahon ng fault.

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, na teoretikal na nag-aasikaso ng reliable operation sa normal conditions. Ang disconnector ay nasa serbisyo na para sa 8 taon, may 350 operations. Ang pinakamalamang maintenance ay ginawa noong Hunyo 2023, kabilang 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 mahabang panahon ng operasyon ay maaaring magdulot ng aging risks, na maaaring magresulta 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 nang malaki kaysa sa historical data at standards, na nagpapahiwatig ng degraded insulation performance.
Dielectric loss factor (tanδ) testing sa 10 kV ay nagbigay ng measured value na 0.8% (historical value: 0.5%; standard requirement: ≤0.6%). Ang elevated tanδ ay nagpapahiwatig ng posible na moisture ingress o aging ng insulation medium, na binabawasan ang 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 Reparasyon at Mga Pangunahing Teknikal na Punto
Nasunod nang maigsi ang plano sa pagrereparo. Ang disconnector ay buong inalis upang makapag-inspeksyon nang lubusan at malaman ang kalidad ng pinsala. Sa panahon ng pagpapalit ng insulasyon, in-control ang humidity at temperatura ng kapaligiran upang maiwasan ang kontaminasyon o absorpsyon ng bagong materyales. Ang pag-install ay siguradong may tamang posisyon at malakas na koneksyon ng insulasyon upang maiwasan ang mga butas o pagkawala. Ang pag-ayos ng presyon ng contact ay ginamit ang mga nakalibreng tool upang makuha ang tama at pantay na pwersa sa lahat ng phases. Ang pagbalik-tayo ng mekanismo at calibration ay sumunod sa proseso upang masiguro ang malinis at maaswang operasyon. Pagkatapos ng reparasyon, isinagawa ang komprehensibong mga test—insulation resistance, tanδ, contact pressure, at performance ng mekanismo—lahat ay sumasang-ayon sa pamantayan bago ito muling pinagana.

4.Pag-verify ng Epektividad ng Reparasyon
4.1 Pagtetest Pagkatapos ng Reparasyon
Komprehensibong mga test ang nagpatunay ng nabawi na performance (tingnan ang Table 1):

• Insulation resistance: inter-contact ay tumataas mula 1500 MΩ hanggang 2400 MΩ; ground resistance ay tumataas mula 2000 MΩ hanggang 2800 MΩ—parehong sumasang-ayon sa pamantayan.

• Tanδ ay bumaba mula 0.8% hanggang 0.4%, nasa limit na tanggap, kumpirmado ang resolusyon ng moisture/aging issues.

• Withstand voltage test: pre-repair breakdown ay nangyari sa 480 kV (< standard); post-repair, walang breakdown sa 600 kV—nagpapatunay ng recovery ng insulasyon.

4.2 Pagsasagawa ng Monitoring at Pag-evaluate

Ang naayos na disconnector ay dumaan sa 3 buwan ng pagsasagawa ng monitoring. Ang temperatura ng kontak ay nanatiling normal, kumpirmado ang epektibong pag-ayos ng presyon ng kontak at kontroladong resistensiya ng kontak. Ang mga operasyon ng switching ay nabilanggo: ang closing time ay 65 ms, ang opening ay 58 ms, at ang pagkakaiba-iba ng synchronism ay ≤3 ms. Walang nangyaring re-ignition o discharge. Ang kombinadong resulta ng test at monitoring ay kumpirmado ang matagumpay na resolusyon ng kapansanan at matatag na operasyon.

5.Mga Preventive na Hakbang at Rekomendasyon
Upang masiguro ang mabisa na operasyon ng GIS at bawasan ang mga panganib ng kapansanan, dapat na ipatupad ang mahigpit na estratehiya sa pagmamanntenance:

• Regular na inspeksyon: Ipaglaban ang weekly na visual checks at monthly na functional tests sa pamamagitan ng mga kwalipikadong koponan upang ma-detect ang pinsala o anomaliya nang maaga.

• Advanced na condition monitoring: Ilunsad ang online monitoring systems para sa real-time tracking ng partial discharge, temperatura, at gas composition upang ma-identify ang potensyal na isyu nang proaktibo.

• Preventive testing: Gumanap ng periodic insulation resistance at tanδ tests upang asesahin ang kalusugan ng electrical/insulation at iwasan ang paglubha o kapansanan na may kaugnayan sa moisture.

• Pagpili at pag-install ng equipment: Pumili ng napapatunayang, mature na GIS equipment na sumasalamin sa pangangailangan ng operasyon. Mahigpit na sundin ang mga standard sa disenyo at konstruksyon sa panahon ng pag-install upang masiguro ang tamang alignment at secure connections.

• Commissioning: Malikhain na veripika ang lahat ng performance parameters sa panahon ng commissioning, dokumento ang lahat ng data para sa hinaharap na reference sa pagmamanntenance.

• Pagsasanay ng personnel: Regular na gawin ang teknikal na pagsasanay at emergency drills upang mapataas ang kakayahan ng staff sa operasyon at pag-handle ng kapansanan, masigurong mabilis at epektibong tugon sa mga insidente at panatilihin ang estabilidad ng grid.

6.Kasunod
Ang papel na ito ay nagpapakita ng matagumpay na analisis at resolusyon ng isang flashover fault sa 550 kV GIS disconnector. Ang detalyadong dokumentasyon ng kapansanan at multi-dimensional testing ay nagsilbing tumpak na identipikasyon ng mga ugat ng dahilan. Ang inilaan na emergency response at repair measures ay epektibong nagsolusyon sa isyu, na binibigyang-buhay ng post-repair tests at operational monitoring. Ang iniharap na preventive measures ay tumpak at praktikal, nagbibigay ng mahalagang gabay para sa pagmamanntenance ng GIS. Ang hinaharap na trabaho ay dapat palalimin ang pag-aaral sa mga mekanismo ng kapansanan ng GIS upang mas mapalakas ang seguridad at reliablidad ng power system.