تحليل تفريغ جزئي لحافلات GIS معًا

CIS (Gas Insulated Switchgear) يشير إلى تجميعة مفاتيح معزولة بالغاز. الحافلة هي مسار مشترك يتم فيه توصيل العديد من الأجهزة بشكل متوازي. في CIS، الفضاء الداخلي للحافلة صغير نسبياً، ومع ذلك تعمل تحت جهد وتيار عالي. إذا حدث التفريغ المحلي، يمكن أن يؤثر بشكل كبير على العزل بين المراحل ويشكل تهديداً كبيراً لتشغيل المعدات بأمان واستقرار. يقدم هذا المقال تحليلًا وحلًا لعطل التفريغ المحلي في حافلة CIS، ويقدم تصميماً محسناً لتثبيت مسامير حافلة CIS كمرجع.

حالة العطل

تم تشغيل CIS بجهد 220 كيلوفولت في محطة تحويل معينة في 20 ديسمبر 2016. في مارس 2017، أثناء فحص المحطة الحيوي، اكتشف الفنيون إشارات VHF واضحة على الحافلة، مما يشير إلى وجود عطل تفريغ محلي في الحافلة.

عند استخدام جهاز كشف التفريغ الجزئي (طراز PDT-840MS) للفحص الحيوي، اكتشف الفنيون إشارات VHF واضحة على المستشعر المدمج في الحافلة بين قاطع الدائرة 204 على جانب 220 كيلوفولت للمحول الرئيسي رقم 4 وقاطع الدائرة 225 لخط شينغوو بجهد 220 كيلوفولت. كانت الإشارات تظهر بمجموعتين متمايزتين ومتناظرتين، مع كمية كبيرة من التفريغ. بلغ السعة القصوى 67 ديسيبل، وكان يمكن سماع أصوات تفريغ داخلية غير طبيعية على الموقع، مما يشير بشكل مبدئي إلى وجود تفريغ محلي في المعدات. قامت الشركة بتخصيص مركز الصيانة لإعادة القياس، وأُكتشفت إشارات VHF وصوتية غير طبيعية في نفس الوقت.

أظهر الكشف الصوتي أن القيمة القصوى في وضع الاستمرارية حوالي 120 ميلي فولت، مع وجود علاقة تردد 100 هرتز معينة، والقيمة القصوى في وضع الطور حوالي 70 ميلي فولت. بعد التحليل، تم تحديد أن التفريغ العائم كان نتيجة لاهتزاز العزل بين المراحل داخل غرفة الغاز 2B للحافلة بين خانة قاطع الدائرة 204 على جانب 220 كيلوفولت للمحول الرئيسي رقم 4 وخانة قاطع الدائرة 225 لخط شينغوو بجهد 220 كيلوفولت.

تحليل أسباب العطل
إحصاء الأحمال وفحص خانة الحافلة المعيبة

تم إحصاء الأحمال لخط شينغوو بجهد 220 كيلوفولت وقاطع الدائرة 204 للمحول الرئيسي رقم 4. لم تظهر أي تغييرات كبيرة في الحمل على الحافلة B بجهد 220 كيلوفولت ولم يتجاوز قيمة التصميم.

قام الفنيون مع الفنيين من الشركة المصنعة بتفكيك وفحص خانة الحافلة حيث حدث التفريغ المحلي. هذه القسم من الحافلة طوله 7 أمتار ولديه 6 دعامات عزل بين المراحل. بعد تفكيك الحافلة، تم العثور على ثلاثة مسامير فضفاضة: مرحلة V للعنصر الأول للعزل بين المراحل، مرحلة V للعنصر الخامس للعزل بين المراحل، ومرحلة W للعنصر السادس للعزل بين المراحل. من بينها، كان المسامير الأولى الأكثر فضفاضة، والتي يمكن إزالتها مباشرة، وكان هناك كمية كبيرة من الغبار حولها.

لم تظهر أي أضرار واضحة في أسنان المدخلات المعدنية على الدعامات العازلة الأخرى، وكانت سطح المادة العازلة خالية من الشروخ والخدوش والأحواض غير الطبيعية. لم تظهر أي شذوذ في أجزاء الموصلات الثلاثية للدعامات العازلة الأخرى والنقاط الأخرى للتوصيل. كانت عزمات التوتر للتوصيل بين الدعامات العازلة الأخرى الخمسة عشر والموصلات تتوافق مع المتطلبات المحددة.

التحليل والتحقق

• جودة مكونات الوحدة النمطية للحافلة والتثبيت. بعد الفحص، تتوافق جودة غلاف موصل الحافلة والموصل مع متطلبات الجودة التقنية للرسم الهندسي للمصنع. تتوافق الخطوط المستقيمة للأجزاء نفسها مع متطلبات التسامح الشكلي للرسم. يتم تصنيع العوازل والمدخلات المعدنية الخاصة بها بواسطة الصب والتصلب في القالب. خلال عملية التجميع في المصنع، يتم استخدام مثبت خاص لتحديد المواقع الفضائية النسبية للموصلات الثلاثية. ومع ذلك، لا تتوافق عزمات التوتر للتوصيل بين الموصلات والعوازل تماماً مع متطلبات الشركة المصنعة في بعض الحالات.

• عندما تكون الحافلة في التشغيل الحيوي، تكون التيار الثلاثي متناظرة، ويتأثر كل موصل بقوة كهربائية متناوبة متساوية. تكون الثلاثة موزعة بشكل متناظر في الفضاء. الموصل للحافلة هو موصل فارغ، والذي له مقاومة انحناء أعلى من الموصلات. تحت التثبيت الطبيعي، لن تنحرف الموصلات الثلاثية نحو أي وضع زاوي ثابت بسبب القوة الكهربائية أثناء التشغيل.

• حساب القوة الميكانيكية. يقوم المصنع بحساب قوة التوصيل للربط ويتقرر أن طول التوصيل بين خيط البراغي الخارجي وخيط المدخلات الداخلية للعازل يحتاج إلى أن يكون أكبر من التصميم الحالي البالغ 16 مم، ويحتاج سمك الغasket المعدني إلى زيادة إلى ما لا يقل عن 7 مم (حالياً 4 مم). يمكن أن يلبي هذا متطلبات القوة الميكانيكية تحت ظروف توصيل البرغي الواحد وقوة كهربائية قدرها 10 كيلو نيوتن أثناء قصر الدائرة للحافلة.

• اختبارات النوع. أظهرت نتائج اختبار الثبات الحراري لمدة 500 A/3 ثوان (المقاومة الحالية القصيرة)، واختبار الثبات الديناميكي بـ 135 كيلو أمبير (المقاومة القصوى للتيار الذروة)، خاصة اختبار الارتفاع الحراري تحت تيار الحافلة لمدة 7 ساعات/4000 أمبير، أنه لا يوجد تخفيف ميكانيكي واضح أو توصيلات غير طبيعية بعد الاختبارات. هذا يشير إلى أن التصميم الحالي لتثبيت موصلات الحافلة موثوق به تحت ظروف اختبار النوع.

تحديد السبب

من خلال الفحص على الأرض والتحليل النظري، تم تحديد السبب الرئيسي لهذا العطل كما يلي: عزمات التوتر للبراغي أثناء التجميع من قبل الشركة المصنعة لا تتوافق مع المعايير، ولا يمكن لطول التوصيل للبراغي وسمك الأغشية أن يلبي متطلبات التشغيل.

خطة المعالجة

بناءً على نتائج الفحوصات على الأرض والتحليلات النظرية، تم اقتراح خطة جديدة لتثبيت البراغي لضمان التشغيل الموثوق به للحافلة.

• استخدام براغي ثنائية الطرف متصلة بطريقة متطابقة مع الأسنان الداخلية للمدخلات المعدنية للعوازل الحلقة (على الجانب الأقصر للخيط). ضع الغراء Loctite 603 رقم 2 على سطح الأسنان الخارجية للبرغي. ضع ثلاثة خطوط طولية من الغراء Loctite 603 بفاصل حوالي 120° حول محيط طول الخيط البالغ 24 مم، مع ضمان أن يكون السطح الكامل البالغ 360° مغطى بالغراء بعد اللولب. بعد إدخال البرغي بالكامل، استخدم ورق التنظيف الخاص لإزالة أي غراء زائد.

• استخدم المكسرات ذات القفل الذاتي/منع التفريغ في تركيب متكامل لمنع تفريغ البراغي بشكل فعال. اعتمد مكون gasket متكامل بسمك 8 مم.

• استخدم مفتاح عزم الدوران لتثبيت البراغي، مع قيمة 75 N·m، وهي على نهاية أعلى نطاق (70±7) N·m. لضمان أن عزم الدوران لكل برغي متوافق مع المعايير، قم بتنفيذ نظام العمل حيث يعمل شخص واحد ويقوم آخر بالتحقق.

بعد الانتهاء من التثبيت، استخدم مكنسة كهربائية وورق تنظيف خاص و الكحول لتنظيف المناطق المثبتة ومناطق التجاويف للموصلات بدقة.

المعالجة على الأرض

يتم استخدام البراغي الثنائية الطرف لتعزيز قوة التثبيت، وتستخدم المكسرات ذات القفل الذاتي لمنع تفريغ البراغي بسبب القوى الكهربائية أثناء التشغيل العادي. قام المصنع بإجراء عمل تعديل البراغي على هذه الحافلة GIS وفقًا للخطة المذكورة أعلاه، وكانت النتائج بعد التعديل مرضية.