Analýza částečných výbojků sběrných trubek GIS společně

CIS (plynově izolované přepínací zařízení) označuje uzavřenou skříň s plynově izolovaným přepínacím zařízením. Busbar je společná cesta, ke které jsou v paralelním spojení připojena několika zařízení. U CIS je vnitřní prostor busbaru relativně malý, přesto funguje pod vysokým napětím a proudem. Místní výboj, pokud se vyskytne, může závažně ovlivnit mezfázovou izolaci a představovat významné riziko pro bezpečné a stabilní fungování zařízení. Tento článek prezentuje analýzu a řešení místního výboje v busbaru CIS a uvádí zlepšený systém upevňování šroubů busbaru CIS jako referenci.

Přehled poruchy

220 kV CIS v určitém transformátoru bylo uvedeno do provozu 20. prosince 2016. V březnu 2017, během živého měření v transformátoru, personál provozu a údržby detekoval na busbaru zřetelné signály velmi vysoké frekvence (VHF), což naznačovalo, že se v busbaru vyskytuje místní výboj.

Při použití detektoru místních výbojů (model PDT-840MS) pro živé měření, personál provozu a údržby detekoval zřetelné VHF signály na vestavěném senzoru busbaru mezi vypínačem 204 na straně 220 kV čtvrtého hlavního transformátoru a vypínačem 225 linky Xinguo 220 kV. Signály ukazovaly dva zřetelné a symetrické shluky s velkou intenzitou výboje. Maximální amplituda dosahovala 67 dB a na místě byl slyšet neobvyklý zvuk vnitřního výboje, což naznačovalo přítomnost místního výboje v zařízení. Společnost uspořádala remeasurement střediska údržby a byly zjištěny současně neobvyklé VHF a ultrazvukové signály.

Ultrazvukové měření ukázalo, že vrcholová hodnota v kontinuálním režimu byla přibližně 120 mV, s určitou korelací frekvence 100 Hz, a maximální hodnota v fázovém režimu byla přibližně 70 mV. Po analýze bylo zjištěno, že plovoucí výboj byl způsoben vibrací mezifázové izolace uvnitř plynové komory busbaru 2B mezi vypínačem 204 na straně 220 kV čtvrtého hlavního transformátoru a vypínačem 225 linky Xinguo 220 kV.

Analýza příčin poruchy
Statistika zatížení a kontrola poruchového oddílu busbaru

Bylo provedeno statistické zpracování zatížení linky Xinguo 220 kV a vypínače 204 čtvrtého hlavního transformátoru. Zatížení busbaru sekce B 220 kV nezaznamenalo výrazné změny a nepřekročilo nominální hodnotu.

Personál údržby spolu s techniky výrobce provedli rozebranou kontrolu oddílu busbaru, kde se vyskytl místní výboj. Tato část busbaru má délku 7 m a uvnitř má 6 mezifázových izolačních podpor. Po rozmontování busbaru byly nalezeny tři volné šrouby: V-fáze první mezifázové izolační komponenty, V-fáze páté mezifázové izolační komponenty a W-fáze šesté mezifázové izolační komponenty. Mezi nimi byl první šroub nejvolnější, který lze přímo odstranit, a okolo něj bylo velké množství prachu.

Vložky z kovu na ostatních mezifázových izolátorech neukázaly žádné zřetelné poškození a povrch materiálu izolátoru neměl trhliny, škrábance nebo neobvyklé vpadliny. Jiné části trojfázových vodičů na ostatních mezifázových izolátorech a jiných spojovacích místech neukázaly žádné neobvyklosti. Setřídovací momenty spojovacích šroubů mezi ostatními 15 mezifázovými izolátory a vodiči splňovaly stanovené požadavky.

Analýza a ověření

• Kvalita komponent modulu busbaru a montáž. Při kontrole bylo zjištěno, že kvalita obalu a vodiče busbaru odpovídá technickým kvalitativním požadavkům výkresů výrobce. Samotná rovnost komponent odpovídá tolerancím tvaru výkresů. Izolátory a jejich kovové vložky jsou vyráběny litím a tuhnutím ve formě. Během montážního procesu v továrně se používá speciální držák k pozicování relativních prostorových poloh trojfázových vodičů. Nicméně, setřídovací momenty spojovacích šroubů mezi vodiči a izolátory v některých případech plně nesplňují požadavky výrobce.

• Když je busbar v provozu, trojfázové proudy jsou symetrické a každý fázový vodič je vystaven stejným střídavým elektrodynamickým silám. Tři fáze jsou symetricky rozmístěny v prostoru. Vodič busbaru je dutý vodič, který má vyšší ohýbací pevnost než vodiče. Při normální instalaci se trojfázové vodiče nebude v důsledku elektrodynamických sil během provozu posouvat směrem k jakékoli pevné úhlové poloze.

• Výpočet mechanické pevnosti. Výrobce vypočítal pevnost spojovacích prvků a určil, že délka spojení mezi vnějším závitováním šroubu a vnitřním závitováním vložky izolátoru musí být větší než aktuální design 16 mm a tloušťka kovového podložku musí být zvýšena alespoň na 7 mm (aktuálně 4 mm). To splňuje požadavky na mechanickou pevnost při jednosměrném spojení šroubem a elektrodynamické síle 10 kN při krátkém zapojení busbaru.

• Typové zkoušky. Výsledky zkoušky tepelné stability 500 A/3 s (krátkodobé odolnosti proti proudu), dynamické stability 135 kA (vrcholové odolnosti proti proudu), zejména zkoušky teplotního stoupání při proudu busbaru 7 h/4000 A, ukázaly, že po zkouškách nejsou žádné zřetelné mechanické uvolnění nebo neobvyklé spojení. To naznačuje, že stávající návrh pro upevňování vodičů busbaru je spolehlivý v podmínkách typových zkoušek.

Stanovení příčiny

Přes místní kontrolu a teoretickou analýzu byla hlavní příčina této poruchy určena následovně: Setřídovací momenty šroubů během montáže výrobce neodpovídají standardům a délka spojení šroubů a tloušťka podložků nedosahují provozních požadavků.

Řešení

Na základě výsledků místních kontrol a teoretických analýz byl navržen nový systém upevňování šroubů, aby bylo zajištěno spolehlivé fungování busbaru.

• Použijte dvojkonce šrouby, které jsou spojeny v zapadajícím způsobu s vnitřními závity kovových vložek kruhových izolátorů (na straně kratšího závitu šroubu). Naneste na povrch vnějších závitů šroubu lepidlo Loctite 603 číslo 2. Naneste tři longitudinální pruhy lepidla Loctite 603 s intervaly přibližně 120° podél obvodu 24 mm dlouhého závitu, abyste zajistili, že celá 360° povrch závitu je poté, co šroub zapadne, pokryta lepidlem. Po plném zapnutí šroubu použijte speciální čisticí papír k odstranění nadbytečného lepidla.

• Použijte kombinaci sebezapínajících/protiproluzovacích matice, aby efektivně zabránilo uvolnění šroubů. Použijte integrovanou složku podložku s tloušťkou 8 mm.

• Použijte momentový klíč k upevnění šroubů, s hodnotou 75 N·m, což je na horním konci rozmezí (70±7) N·m. Aby bylo zajištěno, že moment každého šroubu je v pořádku, implementujte systém, kde jeden člověk pracuje a druhý kontroluje.

Po dokončení upevňování použijte vysavač, speciální čisticí papír a alkohol k důkladnému vyčištění upevněných oblastí a dutých oblastí vodičů.

Místní zásah

Dvojkonce šrouby byly použity k zesílení upevňovací síly šroubů a sebezapínající matice byly použity k prevenci uvolnění šroubů v důsledku elektrodynamických sil během normálního provozu. Výrobce provedl úpravy šroubů na tomto GIS busbaru podle výše uvedeného schématu a výsledky po úpravě byly uspokojivé.