Ano ang mga sanhi ng pagkasira at pagkakasunog ng 35 kV GIS voltage transformer?

1. Buod ng Aksidente
1.1 Estruktura at Koneksyon ng Voltage Transformer ng 35kV GIS Switchgear

Ang switchgear na may gas-insulated double-bus na modelo ZX2, na gawa noong Marso 2011 at opisyal na inilunsad noong Hulyo 2012, ay nakakonfigura ng dalawang grupo ng bus voltage transformers (PTs) para sa bawat seksyon ng bus. Ang dalawang grupo ng PT ng parehong seksyon ng bus ay disenyo sa isang kabinet ng switchgear na may lapad na 600 mm. Ang tatlong phase ng PTs ay naka-arrange sa anyo ng tatsulok sa ilalim ng kabinet.

Ang mga PTs ay konektado sa mga disconnector sa bus chamber ng PT switchgear gamit ang maikling cable plugs. Ang mga disconnector ay konektado sa tatlong phase bus sa pamamagitan ng moving contacts sa SF₆ fully-enclosed bus chamber. Ang fully-enclosed bus structure ay nagbabawas ng rate ng pagkakamali, at ang bus ay hindi equipped ng dedicated bus protection. Ang mga bus fault ay natutugunan sa pamamagitan ng backup protection ng power incoming switch.

1.2 Operating Mode Bago ang Pagkakasunog

Bago ang aksidente, ang power grid ay gumana nang sumusunod:

• 220kV System: Ang Qiaoshi Line at Huishi Line ay nag-operate sa parallel na may bus tie switch na closed.

• Main Transformer Load: Ang No.1 main transformer ay nagdala ng 47 MW, at ang No.2 ay 14 MW.

• 35kV System: Ang Unit A ay nag-operate sa double buses sa split operation. Ang Generator No.2, na nagdala ng 30.5 MW, ay konektado sa Bus II ng Unit A sa pamamagitan ng Bus 1 ng Unit E, ng hot oil interconnection line switchgears 361 at 367, at nag-operate sa parallel na may No.2 main transformer.

1.3 Proseso ng Aksidente

• Pangunguna ng Kamalian

• Nagsimula noong 15:11:20.393 ng Abril 19, ang protection device ng switch 367 sa Unit E (Bus Unit para sa Generators 1 at 2) ay paulit-ulit na naglabas ng PT disconnection alarms, na intermittent na binabalik.

• Pagkakasunog ng Equipment

• Noong 15:12:59, napansin ang usok at arcing sa PT cabinet ng Bus 1 sa Unit E. Ang zero-sequence overcurrent protection ng switches 361 at 367 ay aktibado, na nag-trip sa parehong switch.

• Inspeksyon sa Lugar

• Ang pinto ng kabinet ay binuksan. Ang Phase A PT ay lubhang nasunog, at ang plug ng Phase B ay nabawasan. Ang panloob na equipment ay nasunog.

• Ang secondary wires ng kalapit na arrester cabinet ay nasira. Ang bus chamber pressure at insulation tests ay normal.

2. Analisis ng Dahilan
2.1 Kalidad ng Equipment at Defekto sa Pagsasainstalo

• Mga Isyu sa Disenyo at Paggawa

• Mahina ang proseso ng insulation paint na nag-udyok ng partial discharge.

• Maluwag ang lamination ng iron cores na nag-udyok ng eddy current heating.

• Irregular na coil winding na nagtaas ng panganib ng inter-turn short circuits.

• Defekto sa Pagsasainstalo at Maintenance

• Mahina ang welding ng grounding screws na nag-udyok ng contact resistance.

• Deformation ng iron cores sa panahon ng transport/installation.

• Transverse stress mula sa maikling cable plugs na nag-udyok ng epoxy cracking sa loob ng panahon.

2.2 Abnormal na Mga Kagamitan ng Operasyon

• Mga Kamalian sa Secondary Circuit

• Overloading sa secondary circuit dahil sa sobrang dami ng parallel loops, na nag-udyok ng pagtaas ng init batay sa \(Q = I²rt\).

• Secondary short circuits na nag-udyok ng primary current surges at overheating.

• System Overvoltage

• Ferroresonance dahil sa switching operations o arcing grounding, na nag-udyok ng overvoltages hanggang 2.5 beses ng rated value.

• Waveform distortion na nag-udyok ng pagiging matanda ng insulation.

• Three-Phase Imbalance

• High harmonic content (mainly odd harmonics) na nag-udyok ng impedance imbalance.

• Neutral point displacement current na nag-udyok ng overheating sa zero-sequence circuit.

2.3 Analisis ng Manufacturer sa Pagbubukas

• Lokasyon ng Kamalian

• Epoxy cracking sa flange mounting hole ng Phase A PT na nag-udyok ng intermittent grounding.

• Mechanical fracture ng Phase B plug na nag-udyok ng phase-to-phase short circuit.

• Stress Analysis

• Non-flexible cable connections na nag-udyok ng transverse stress na concentrated sa flange holes.

• Fault progression: Intermittent grounding → Aluminum coating ablation → Fault reset → Final breakdown.

3. Plan ng Retrofit
3.1 Optimisasyon ng Monitoring ng Equipment

• Ipapatupad ang online partial discharge monitoring para sa GIS switchgears ng parehong modelo at itatag ang baseline data.

• Gawin ang periodic insulation resistance tests na may threshold ng 200 MΩ.

3.2 Pagpapabuti ng Structural Design

• Cabinet Expansion: Tumataas ang lapad ng kabinet mula 600 mm hanggang 800 mm upang mapabuti ang heat dissipation.

• Connection Upgrade: Palitan ang maikling cable plugs ng direct connections upang bawasan ang stress.

• Modular Design: Tanggapin ang pluggable PTs/arresters upang mapababa ang oras ng maintenance.

3.3 Pagpapabuti ng Protection System

• Magdagdag ng dedicated circuit breakers para sa PT switchgears na may overcurrent/overvoltage protection.

• I-install ang dedicated bus protection devices para sa mabilis na isolation ng fault.

• Optimize ang zero-sequence circuit design upang bawasan ang panganib ng resonance.

3.4 Adjustment ng Operation and Maintenance Strategy

• Itatag ang full lifecycle management records para sa equipment, na dokumentado ang installation at maintenance data.

• Gawin ang quarterly SF₆ moisture content tests na may threshold ≤300 ppm.

• Gawin ang annual PT volt-ampere characteristic tests para sa paghahambing sa factory data.

4. Aral na Natutunan at Preventive Measures
4.1 Key Lessons

• Design Flaw: Co-location ng PTs na nag-udyok ng paglalaganap ng kamalian.

• Maintenance Gap: Failure to detect cumulative stress damage.

• Protection Deficiency: Reliance on backup protection delayed fault clearance.

4.2 Preventive Measures

Tipid