1. Обзор аварии
1.1 Структура и соединение напряжения трансформатора в 35кВ GIS выключательном устройстве
Выключательное устройство ZX2 с двойной шиной, изготовленное в марте 2011 года и официально введенное в эксплуатацию в июле 2012 года, оснащено двумя группами шинных напряжений (PT) для каждой секции шины. Две группы PT одной секции шины размещены в одном шкафу шириной 600 мм. Трехфазные PT расположены треугольником в нижней части шкафа.
PT подключены к разъединителям в камере шины PT через короткие кабельные вилки. Разъединители подключены к трехфазной шине через движущиеся контакты в полностью герметичной камере шины SF₆. Полностью закрытая конструкция шины снижает частоту отказов, и шина не оборудована специальной защитой шины. Отказы шины устраняются через резервную защиту входного выключателя питания.
1.2 Режим работы перед перегоранием
Перед аварией электросеть работала следующим образом:
Система 220кВ: Линии Qiaoshi и Huishi работали параллельно с закрытым выключателем шины.
Нагрузка основного трансформатора: Основной трансформатор №1 имел нагрузку 47 МВт, а №2 — 14 МВт.
Система 35кВ: Единица A работала с двойными шинами в разделенном режиме. Генератор №2, имеющий мощность 30,5 МВт, был подключен к шине II единицы A через шину 1 единицы E, горячую масляную межсоединительную линию выключателей 361 и 367, и работал параллельно с основным трансформатором №2.
1.3 Ход аварии
Предвестники отказа
Перегорание оборудования
Обследование на месте
Дверь шкафа была выбита. Фазовый PT A был сильно поврежден, а вилка фазы B была сломана. Внутреннее оборудование было обожжено.
Вторичные провода соседнего шкафа ограничителя перенапряжения были повреждены. Испытания давления и изоляции в камере шины показали нормальные результаты.
2. Анализ причин
2.1 Недостатки качества и установки оборудования
2.2 Аномальные условия работы
2.3 Анализ разборки производителем
Место отказа
Анализ напряжений
Жесткие кабельные соединения создавали поперечное напряжение, концентрирующееся в отверстиях фланцев.
Ход развития отказа: Периодическое заземление → Абляция алюминиевого покрытия → Сброс отказа → Финальный пробой.
3. План модернизации
3.1 Оптимизация мониторинга оборудования
Внедрить онлайн-мониторинг частичных разрядов для GIS выключательных устройств аналогичной модели и установить базовые данные.
Проводить периодические испытания сопротивления изоляции с порогом 200 МΩ.
3.2 Улучшение конструктивного дизайна
Расширение шкафа: увеличить ширину шкафа с 600 мм до 800 мм для улучшения теплоотвода.
Обновление соединений: заменить короткие кабельные вилки на прямые соединения для снижения напряжений.
Модульный дизайн: использовать съемные PT/ограничители перенапряжения для минимизации времени обслуживания.
3.3 Усиление системы защиты
Добавить специализированные автоматические выключатели для выключательных устройств PT с защитой от перегрузки по току и перенапряжения.
Установить специализированные устройства защиты шины для быстрой изоляции отказов.
Оптимизировать дизайн цепи нулевой последовательности для снижения риска резонанса.
3.4 Корректировка стратегии эксплуатации и обслуживания
Создать полные записи жизненного цикла оборудования, документируя данные установки и обслуживания.
Проводить ежеквартальные испытания на содержание влаги в SF₆ с порогом ≤300 ppm.
Проводить ежегодные испытания характеристик напряжение-ток PT для сравнения с заводскими данными.
4. Уроки и предупредительные меры
4.1 Ключевые уроки
Конструктивный недостаток: совместное размещение PT увеличивает риск распространения отказов.
Пробелы в обслуживании: не удалось обнаружить накопленные повреждения от напряжений.
Недостаточность защиты: зависимость от резервной защиты задерживает устранение отказов.
4.2 Предупредительные меры
Усилить контроль за производством оборудования, сосредоточив внимание на процессах изоляции и конструктивной целостности.
Продвигать обслуживание по состоянию, используя мониторинг вибраций для оценки уровней напряжений.
Пересмотреть технические условия, чтобы требовать гибкие соединения между PT и шинами.
Проводить учения по предотвращению аварий для стандартизации процедур экстренного реагирования на отказы PT.
4.3 Результаты внедрения
После модернизации данные показывают:
Частичные разряды снизились с 80 пК до 15 пК.
Повышение температуры при полной нагрузке снизилось на 12°C.
Время реакции на отказ сократилось с 600 мс до 40 мс.
5. Заключение
Эта авария выявила множество скрытых рисков в проектировании, установке и обслуживании оборудования GIS. Через оптимизацию конструкции, модернизацию системы защиты и улучшение управления была создана комплексная система предотвращения рисков. Непрерывный мониторинг производительности оборудования предоставит повторяемый опыт модернизации для аналогичных подстанций.
