Ինչ են 35 kV GIS լարումը փոխող սարքի դուրս գալու և կոտրվելու պատճառները

1. Անհատական Բացառիկ Տեղը
1.1 35kV GIS Սույնչի Վոլտամետրի Կառուցվածքը և Միացումը

Մարտ 2011-ին պատրաստված և Հուլիս 2012-ին օֆիցիալ կարգով գործարկված ZX2 գազային պաշտպանված կրկնակի բարձրացուցիչ սույնչը յուրաքանչյուր բարձրացուցիչ բաժնում կազմված է երկու խմբով բարձրացուցիչ վոլտամետրերով (PTs)։ Նույն բարձրացուցիչ բաժնի երկու PT խմբերը նախատեսված են մի սույնչի դարակում, որի լայնությունը 600 մմ է։ Երեք փուլերի PT-ները դասավորված են եռանկյունաձև համարժեքում դարակի ներքևում։

PT-ները միացված են բարձրացուցիչ դարակի բարձրացուցիչ վոլտամետրի սույնչի դիսկոնեկտորներին կարճ կաբելային պլագեների միջոցով։ Դիսկոնեկտորները միացված են երեք փուլերի բարձրացուցիչին SF₆ լրիվ փակ բարձրացուցիչ դարակի շարժական կոնտակտների միջոցով։ Լրիվ փակ բարձրացուցիչ կառուցվածքը նվազեցնում է կողմնակի դեպքերի հաճախությունը, և բարձրացուցիչը չի կարողացել նախատեսել միանգամից բարձրացուցիչ պաշտպանություն։ Բարձրացուցիչ կողմնակի դեպքերը լուծվում են էլեկտրաէներգիայի մուտքի սույնչի հետագա պաշտպանության միջոցով։

1.2 Աշխատանքային Մոդ Նախ Պայթյունից

Աշխատանքային դեպքը պայթյունից նախ էլեկտրաէներգետիկ ցանցում էր հետևյալը.

• 220kV Սիստեմ. Քիաոշի և Հուիշի գիծը համատեղ էին աշխատում բարձրացուցիչ կապի սույնչի փակված վիճակում։

• Գլխավոր Թրանսֆորմատորի Բեռը. 1-ին գլխավոր թրանսֆորմատորը էլեկտրաէներգիայի 47 MW էր կրում, իսկ 2-րդը՝ 14 MW։

• 35kV Սիստեմ. A միավորը աշխատում էր երկու բարձրացուցիչների կիսված ռեժիմով։ 2-րդ գեներատորը, որը կրում էր 30.5 MW էլեկտրաէներգիա, միացված էր A միավորի Բարձրացուցիչ II-ին E միավորի Բարձրացուցիչ 1-ի միջոցով, սույնչների հոտ կայուն կապող գիծը 361 և 367 սույնչներով և համատեղ էր աշխատում 2-րդ գլխավոր թրանսֆորմատորի հետ։

1.3 Աշխատանքային Պրոցես

• Կողմնակի Նախնական Սինդրոմ

• Ապրիլի 19-ի 15:11:20.393-ից սկսած, E միավորի սույնչ 367-ի պաշտպանության սարքը (գեներատորների 1 և 2 բարձրացուցիչ միավորը) ընդհատ էին հաղորդում PT կանգ առնելու աղանդներ, որոնք ընդհատ էին վերակայելու վիճակ։

• iết bị Bị Cháy

• Tại 15:12:59, có khói và tia lửa được quan sát thấy trong tủ PT của Bus 1 trong đơn vị E. Bảo vệ dòng điện không đối xứng pha của các công tắc 361 và 367 được kích hoạt, làm ngắt cả hai công tắc.

• Inspección en Sitio

• La puerta del gabinete fue expulsada. El PT de la fase A estaba severamente quemado, y el conector de la fase B se rompió. El equipo interno estaba carbonizado.

• Los cables secundarios del gabinete de pararrayos adyacente estaban dañados. Las pruebas de presión y aislamiento de la cámara del bus fueron normales.

2. Análisis de Causas
2.1 Defectos de Calidad y Instalación del Equipo

• Problemas de Diseño y Fabricación

• Pobre proceso de pintura aislante que lleva a descargas parciales.

• Laminación suelta de núcleos de hierro que causa calentamiento por corriente de Foucault.

• Bobinado irregular de las bobinas que aumenta el riesgo de cortocircuitos entre vueltas.

• Defectos de Instalación y Mantenimiento

• Soldadura deficiente de los tornillos de tierra que aumenta la resistencia de contacto.

• Deformación de los núcleos de hierro durante el transporte/instalación.

• Estrés transversal de los conectores de cable cortos que causa grietas en el epoxi con el tiempo.

2.2 Condiciones de Operación Anormales

• Fallas en el Circuito Secundario

• Sobrecarga en el circuito secundario debido a bucles paralelos excesivos, lo que resulta en un aumento de la generación de calor según \(Q = I^2rt\).

• Cortocircuitos secundarios que desencadenan sobretensiones primarias y sobrecalentamiento.

• Sobretensión del Sistema

• Ferroresonancia causada por operaciones de conmutación o puesta a tierra por arco, generando sobretensiones de hasta 2.5 veces el valor nominal.

• Distorsión de la forma de onda que acelera el envejecimiento del aislamiento.

• Desequilibrio Trifásico

• Alto contenido armónico (principalmente armónicos impares) que causa desequilibrio de impedancia.

• Corriente de desplazamiento del punto neutro que provoca sobrecalentamiento en el circuito de secuencia cero.

2.3 Análisis de Desmontaje del Fabricante

• Ubicación de la Falla

• La grieta en el agujero de montaje del flange del PT de la fase A provocó una conexión a tierra intermitente.

• La fractura mecánica del conector de la fase B desencadenó un cortocircuito entre fases.

• Análisis de Estrés

• Las conexiones de cable no flexibles generaron estrés transversal concentrado en los agujeros del flange.

• Progresión de la falla: Conexión a tierra intermitente → ablación del recubrimiento de aluminio → restablecimiento de la falla → ruptura final.

3. Plan de Refacción
3.1 Optimización de la Supervisión del Equipo

• Implementar monitoreo en línea de descargas parciales para los equipos GIS del mismo modelo y establecer datos de referencia.

• Realizar pruebas periódicas de resistencia de aislamiento con un umbral de 200 MΩ.

3.2 Mejora del Diseño Estructural

• Ampliación del Gabinete: Aumentar el ancho del gabinete de 600 mm a 800 mm para mejorar la disipación de calor.

• Actualización de Conexiones: Reemplazar los conectores de cable cortos con conexiones directas para reducir el estrés.

• Diseño Modular: Adoptar PTs y protectores de sobretensión enchufables para minimizar el tiempo de mantenimiento.

3.3 Mejora del Sistema de Protección

• Añadir interruptores dedicados para los equipos de PT con protección contra sobrecorriente y sobretensión.

• Instalar dispositivos de protección de bus dedicados para la aislación rápida de fallas.

• Optimizar el diseño del circuito de secuencia cero para reducir el riesgo de resonancia.

3.4 Ajuste de la Estrategia de Operación y Mantenimiento

• Establecer registros de gestión de ciclo de vida completo para el equipo, documentando datos de instalación y mantenimiento.

• Realizar pruebas trimestrales de contenido de humedad en SF₆ con un umbral ≤300 ppm.

• Conducir pruebas anuales de características de voltamperios de PT para comparar con datos de fábrica.

4. Lecciones Aprendidas y Medidas Preventivas
4.1 Lecciones Clave

• Fallo de Diseño: La ubicación conjunta de PTs aumentó el riesgo de propagación de fallas.

• Falta de Mantenimiento: No detectar el daño acumulado por estrés.

• Deficiencia de Protección: La dependencia de la protección de respaldo retrasó la eliminación de la falla.

4.2 Medidas Preventivas

• Fortalecer la supervisión de la fabricación de equipos, enfocándose en los procesos de aislamiento e integridad estructural.

• Promover el mantenimiento basado en condiciones utilizando monitoreo de vibraciones para evaluar los niveles de estrés.

• Revisar las especificaciones de diseño para exigir conexiones flexibles entre PTs y buses.

• Conducir simulacros de accidentes para estandarizar los procedimientos de respuesta de emergencia para fallas de PT.

4.3 Resultados de la Implementación

Los datos posteriores a la refacción muestran:

• Las descargas parciales se redujeron de 80 pC a 15 pC.

• El aumento de temperatura bajo carga total disminuyó en 12°C.

• El tiempo de respuesta a la falla se acortó de 600 ms a 40 ms.

5. Conclusión

Este accidente reveló múltiples riesgos ocultos en el diseño, instalación y mantenimiento de equipos GIS. A través de la optimización estructural, la actualización del sistema de protección y el mejoramiento de la gestión, se ha establecido un sistema de prevención de riesgos integral. El monitoreo continuo del rendimiento del equipo proporcionará una experiencia de refacción replicable para subestaciones similares.