تحلیل دیسچارژ جزئی از مدارهای GIS به صورت همزمان

CIS (گاز-ایزوله شده تجهیزات قطع) به مجموعه‌ای از تجهیزات قطع کننده که در محیط گاز-ایزوله شده قرار دارند اشاره دارد. یک باربر یک مسیر مشترک است که چندین دستگاه به صورت موازی به آن متصل می‌شوند. در CIS، فضای داخلی باربر نسبتاً کوچک است، اما تحت ولتاژ و جریان بالا عمل می‌کند. رها شدن محلی، در صورت وقوع، می‌تواند تأثیر زیادی بر عایق بین فازی داشته باشد و تهدید قابل توجهی برای عملکرد ایمن و پایدار تجهیزات ایجاد کند. این مقاله تحلیل و راه حلی برای خطا در باربر CIS ارائه می‌دهد و طرحی بهبود یافته برای گیره‌های باربر CIS برای مرجع معرفی می‌کند.

شرایط خطا

یک CIS 220 kV در یک زیرстанسیون در 20 دسامبر 2016 به بهره‌برداری رسید. در مارس 2017، در طی یک آزمون زنده در زیرستانسیون، کارکنان عملیات و نگهداری سیگنال‌های VHF (بسیار بالا فرکانس) واضحی را در باربر تشخیص دادند و به طور اولیه تعیین کردند که خطا در باربر وجود دارد.

هنگام استفاده از یک دستگاه تشخیص رها شدن محلی (مدل PDT-840MS) برای آزمون زنده، کارکنان عملیات و نگهداری سیگنال‌های VHF واضحی را در سنسور داخلی باربر بین قطع‌کننده 204 در سمت 220 kV ترانسفورماتور اصلی شماره 4 و قطع‌کننده 225 خط 220 kV Xinguo تشخیص دادند. سیگنال‌ها دو خوشه متمایز و متقارن را نشان می‌دادند با مقدار رها شدن زیاد. حداکثر دامنه به 67 dB رسید و صدای رها شدن داخلی غیرعادی در محل شنیده شد که به طور اولیه نشان‌دهنده وجود رها شدن محلی در تجهیزات بود. شرکت ترتیباتی برای مرکز نگهداری برای اندازه‌گیری مجدد انجام داد و سیگنال‌های VHF و اولتراسونیک غیرعادی همزمان تشخیص داده شدند.

آزمون اولتراسونیک نشان داد که مقدار قله در حالت پیوسته حدود 120 mV بود با همبستگی فرکانسی معین 100 Hz و مقدار حداکثر در حالت فازی حدود 70 mV بود. پس از تحلیل، تعیین شد که رها شدن شناور ناشی از ارتعاش عایق بین فازی داخل گاز چمبر 2B باربر بین بای باربر 204 در سمت 220 kV ترانسفورماتور اصلی شماره 4 و بای باربر 225 خط 220 kV Xinguo بود.

تحلیل دلایل خطا
آمار بار و بازرسی بای باربر دارای خطا

بار خط 220 kV Xinguo و قطع‌کننده 204 ترانسفورماتور اصلی شماره 4 آمار گرفته شد. بار باربر B-بخش 220 kV تغییر قابل توجهی نداشت و از مقدار اسمی فراتر نرفت.

کارکنان نگهداری همراه با فنی‌دانان سازنده یک بازرسی تجزیه بر روی بای باربر که رها شدن محلی در آن رخ داده بود انجام دادند. این بخش از باربر 7 متر طول داشت و 6 پشتیبان عایق بین فازی داخلی داشت. پس از تجزیه باربر، سه گیره کوتاه شده یافت شد: فاز V از مولفه اول عایق بین فازی، فاز V از مولفه پنجم عایق بین فازی و فاز W از مولفه ششم عایق بین فازی. از میان آنها، گیره اول کوتاه‌ترین بود که می‌توانست مستقیماً خارج شود و مقدار زیادی گرد و غبار در اطراف آن وجود داشت.

پیچ‌های فلزی دیگر پشتیبان‌های عایق بین فازی آسیب واضحی نداشتند و سطح مواد عایق بین فازی هیچ شکاف، خراش یا فرونشست غیرعادی نداشت. بخش‌های دیگر رسانه‌های سه فاز دیگر پشتیبان‌های عایق بین فازی و نقاط اتصال دیگر هیچ ناهماهنگی‌ای نداشتند. گشتاور گیره‌های اتصال بین 15 پشتیبان عایق بین فازی دیگر و رسانه‌ها مطابق با نیازمندی‌های مشخص شده بود.

تحلیل و تأیید

• کیفیت قطعات مدول باربر و نصب. پس از بازرسی، کیفیت پوشش باربر و رسانه مطابق با نیازمندی‌های فنی نقشه‌های سازنده است. راستی‌خطی قطعات خود مطابق با نیازمندی‌های شکلی نقشه‌ها است. عایق‌ها و پیچ‌های فلزی آنها با ریخته‌گری و سفت شدن در قالب تولید می‌شوند. در طی فرآیند مونتاژ کارخانه، یک وسیله ثابت خاص برای موقعیت‌دهی فضایی نسبی رسانه‌های سه فاز استفاده می‌شود. با این حال، گشتاور گیره‌های اتصال بین رسانه‌ها و عایق‌ها در برخی موارد به طور کامل مطابق با نیازمندی‌های سازنده نیست.

• وقتی باربر در حالت زنده است، جریان‌های سه فاز متقارن هستند و هر رسانه فازی تحت یک نیرو الکترودامیک متناوب یکسان قرار می‌گیرد. سه فاز به صورت متقارن در فضا توزیع شده‌اند. رسانه باربر یک رسانه توخالی است که مقاومت خمشی بالاتری نسبت به رسانه‌ها دارد. در نصب عادی، رسانه‌های سه فاز به دلیل نیروی الکترودامیک در طول عملیات به هیچ موقعیت زاویه‌ای ثابتی منحرف نمی‌شوند.

• محاسبه مقاومت مکانیکی. سازنده مقاومت اتصال قطعات اتصال را محاسبه کرده و تعیین کرده است که طول اتصال بین پیچ خارجی گیره و پیچ داخلی درج فلزی عایق باید بیشتر از طراحی فعلی 16 mm باشد و ضخامت شیم فلزی باید حداقل به 7 mm (در حال حاضر 4 mm) افزایش یابد. این می‌تواند نیازمندی‌های مقاومت مکانیکی را در شرایط اتصال یک گیره و نیروی الکترودامیک 10 kN در زمان کوتاه‌مداری باربر برآورده کند.

• آزمون‌های نوع. نتایج آزمون پایداری حرارتی 500 A/3 s (جریان تحمل کوتاه‌مدت)، آزمون پایداری پویا 135 kA (جریان تحمل قله) و به ویژه آزمون افزایش دما در جریان باربر 7 h/4000 A نشان می‌دهد که پس از آزمون‌ها هیچ آزاد شدن مکانیکی یا اتصال غیرعادی واضحی وجود ندارد. این نشان‌دهنده این است که طراحی موجود برای گیره‌گذاری رسانه‌های باربر تحت شرایط آزمون نوع قابل اعتماد است.

تعیین دلیل

از طریق بازرسی محلی و تحلیل نظری، دلیل اصلی این خطا به شرح زیر تعیین شد: گشتاور گیره‌ها در زمان مونتاژ سازنده مطابق با استانداردها نیست و طول اتصال گیره‌ها و ضخامت شیم‌ها نمی‌تواند نیازمندی‌های عملیاتی را برآورده کند.

طرح درمان

بر اساس نتایج بازرسی‌های محلی و تحلیل‌های نظری، یک طرح گیره‌گذاری جدید پیشنهاد شده است تا عملکرد قابل اعتماد باربر تضمین شود.

• استفاده از پیچ‌های دوسری که به صورت همسان با پیچ‌های داخلی درج‌های فلزی عایق‌های حلقه‌ای (در سمت پیچ کوتاه‌تر) متصل می‌شوند. لکتیت 603 شماره 2 را به سطح پیچ خارجی پیچ اعمال کنید. سه نوار طولی از لکتیت 603 را با فاصله تقریبی 120° در طول 24 mm پیچ اعمال کنید تا مطمئن شوید که تمام سطح 360° پیچ پس از گیره‌گذاری با لکتیت پوشانده شده است. پس از وارد شدن کامل گیره، از کاغذ تمیزکن خاص برای حذف لکتیت اضافه استفاده کنید.

• استفاده از مهره‌های خودبسته/جلوگیری از آزاد شدن به صورت ترکیبی برای جلوگیری مؤثر از آزاد شدن گیره‌ها. استفاده از قطعه شیم یکپارچه با ضخامت 8 mm.

• استفاده از کلید گشتاوری برای گیره‌گذاری گیره‌ها با مقدار 75 N·m که در بالای محدوده (70±7) N·m قرار دارد. برای اطمینان از گشتاور استاندارد هر گیره، سیستمی را پیاده‌سازی کنید که یک نفر کار می‌کند و نفر دیگر چک می‌کند.

پس از اتمام گیره‌گذاری، از دستگاه تمیزکن خلاء، کاغذ تمیزکن خاص و الکل برای تمیز کردن کامل مناطق گیره‌گذاری شده و مناطق حفره‌ای رسانه‌ها استفاده کنید.

درمان محلی

گیره‌های دوسری برای تقویت گیره‌گذاری گیره‌ها استفاده شده‌اند و مهره‌های خودبسته برای جلوگیری از آزاد شدن گیره‌ها به دلیل نیروهای الکترودامیک در طول عملیات استفاده شده‌اند. سازنده طبق طرح ذکر شده گیره‌های این باربر GIS را اصلاح کرد و نتایج پس از اصلاح رضایت‌بخش بود.