Анализ на частични разряди на GIS шините заедно

CIS (газово изолирано комутационно устройство) се отнася до газово изолирана затворена комутационна апаратура. Шината е обща пътека, към която се свързват няколко устройства паралелно. В CIS вътрешното пространство на шината е относително малко, но тя работи при високо напрежение и ток. Локалният разряд, ако се появи, може сериозно да повлияе на междифазната изолация и да представлява значителна заплаха за безопасната и стабилна работа на оборудването. Тази статия представя анализ и решение на локален дефектен разряд в шината на CIS, както и въвежда подобрен схема за затегване на болтовете на шината на CIS за справка.

Ситуацията при дефекта

Едно 220 кV CIS в определена подстанция беше включено в експлоатация на 20 декември 2016 г. През март 2017 г., по време на живо детектиране на подстанцията, персоналът за управление и поддръжка установи явни сигнали на много висока честота (MVC) на шината, предварително определяйки, че има локален дефектен разряд в шината.

При използване на детектор за частичен разряд (модел PDT-840MS) за живо детектиране, персоналът за управление и поддръжка установи явни MVC сигнали на вградения сензор на шината между 204 ключ на 220 кV страна на четвъртата главна трансформатор и 225 ключ на 220 кV линията Xinguo. Сигналите показваха две ясни и симетрични групи, с голямо количество разряд. Максималната амплитуда достигна 67 dB, а на място можеха да се чуят аномални вътрешни звуци от разряд, предварително указващи наличието на локален разряд в оборудването. Компанията организира повторно измерване от центъра за поддръжка, при което бяха регистрирани едновременно аномални MVC и ултразвукови сигнали.

Ултразвуковото детектиране показа, че пикиращата стойност в режим на непрекъснатост беше приблизително 120 mV, с определена корелация на честотата 100 Hz, а максималната стойност в фазовия режим беше около 70 mV. След анализ беше установено, че плуването на разряда е причинено от вибрацията на междифазната изолация в газовата камера на шина 2B между 204 ключ на 220 кV страна на четвъртата главна трансформатор и 225 ключ на 220 кV линията Xinguo.

Анализ на причините за дефекта
Статистика на товара и инспекция на дефектния секция на шината

Бяха проведени статистически анализи на товара на 220 кV линията Xinguo и 204 ключа на четвъртата главна трансформатор. Товарът на 220 кV B-секция на шината не показа значителни промени и не надхвърли номиналната стойност.

Персоналът за поддръжка, заедно с техници на производителя, извърши демонтажна инспекция на секцията на шината, където се наблюдаваше локален разряд. Тази секция на шината е дълга 7 м и има 6 междифазни изолационни опори във вътрешността си. След демонтажа на шината, бяха открити три ослабели болта: V-фазата на първия междифазен изолационен компонент, V-фазата на петия междифазен изолационен компонент и W-фазата на шести междифазен изолационен компонент. От тях, първият болт беше най-ослабен, който можеше да бъде директно изнет, и имаше голямо количество прах около него.

Нитки на металните вмъквания на другите междифазни изолатори не показаха явни повреди, а повърхността на материалите на изолаторите нямаше трещини, скъсвания или аномални углубления. Другите части на трите-фазни проводници на другите междифазни изолатори и другите точки на свързване не показаха аномалии. Затегващите момента на болтовете за свързване между другите 15 междифазни изолатори и проводниците отговаряха на задължителните изисквания.

Анализ и проверка

• Качество на компонентите на модулите на шината и монтаж. При инспекция, качеството на облеклото на шината и проводника съответства на техническите качествени изисквания на чертежите на производителя. Праволинейността на самите компоненти отговаря на допуските за форма на чертежите. Изолаторите и техните метални градиентни вмъквания се произвеждат чрез леене и застиване в форма. По време на заводския процес на монтаж, се използва специален зажим, за да се позиционират относителните пространствени позиции на трите-фазни проводници. Все пак, затегващите момента на болтовете за свързване между проводниците и изолаторите не съответстват изцяло на изискванията на производителя в някои случаи.

• Когато шината е в експлоатация, трите-фазни токове са симетрични, и всеки фазен проводник е подложен на еднакво променящо се електродинамично сила. Трите фази са симетрично разпределени в пространството. Проводникът на шината е холо проводник, който има по-висока извивна сила от проводниците. При нормален монтаж, трите-фазни проводници няма да се отклоняват към някаква фиксирана ъглова позиция поради електродинамичната сила по време на експлоатация.

• Механично сила на изчисление. Производителят изчислява силата на свързване на крепежните елементи и определя, че дължината на свързване между външната нишка на болта и вътрешната нишка на вмъкването на изолатора трябва да е по-голяма от текущия дизайн 16 мм, и дебелината на металния шайба трябва да бъде увеличена до поне 7 мм (в момента 4 мм). Това може да удовлетвори механичните изисквания при условие на единично свързване с болт и електродинамично сила 10 кN при краткосрочно замыкание на шината.

• Типови тестове. Резултатите от 500 A/3 s термална стабилност (краткосрочен ток на издръжливост) тест, 135 кA динамична стабилност (пиков ток на издръжливост) тест, особено температурен тест при ток на шината 7 h/4000 A, показват, че няма явни механични ослабявания или аномални свързания след тестовете. Това показва, че съществуващият дизайн за затегване на проводниците на шината е надежден при условията на типовите тестове.

Определение на причината

Чрез местна инспекция и теоретичен анализ, основната причина за този дефект е определена като следната: Затегващите момента на болтовете по време на монтажа от страна на производителя не отговарят на стандарти, а дължината на свързване на болтовете и дебелината на шайбите не могат да удовлетворят оперативните изисквания.

Схема за лечение

На базата на резултатите от местните инспекции и теоретичните анализи, е предложена нова схема за затегване на болтовете, за да се осигури надеждната работа на шината.

• Използване на двустранни винтове, които се свързват в съчетание с вътрешните нишки на металните вмъквания на пръстеновидните изолатори (от страната на по-късата нишка на винта). Приложение на Loctite 603 лепило номер 2 върху повърхността на външните нишки на винта. Приложение на три продълговити ленти Loctite 603 лепило на интервали приблизително 120° по окръжността на 24-мм дължина на нишката, осигурявайки, че цялата 360° повърхност на нишката е покрита с лепило след завинчване. След като болтът е напълно въведен, използвайте специална чистяща хартия, за да премахнете всякакви излишни количества лепило.

• Използване на само-заключващи/анти-ослабващи гайки в комбинация, за да се предотврати ефективно ослабяването на болтовете. Приемане на интегрирана компонента шайба с дебелина 8 мм.

• Използване на моментен ключ за затегване на болтовете, вземайки стойност 75 N·m, която е в горната граница на (70±7) N·m диапазон. За да се гарантира, че моментът на всеки болт е стандартен, се прилага система, при която един човек работи, а друг проверява.

След завършване на затегването, използвайте вакуумен почистващ апарат, специална чистяща хартия и алкохол, за да изчистите основателно затегнатите области и полостите на проводниците.

Локално лечение

Двустранни болтове се използват, за да се увеличи затегващата сила на болтовете, а само-заключващи гайки се използват, за да се предотврати ослабяването на болтовете поради електродинамични сили по време на нормална експлоатация. Производителят извърши работа по модификация на болтовете на тази GIS шина според посочената схема, и резултатите след модификацията са удовлетворителни.