Pagsusuri ng partial discharge ng mga GIS busbars nang magkasama

CIS (Gas Insulated Switchgear) tumutukoy sa isang gas-insulated na saradong switchgear assembly. Ang busbar ay isang karaniwang daanan kung saan maraming aparato ay konektado nang parehelas. Sa CIS, ang panloob na espasyo ng busbar ay relatibong maliit, ngunit ito ay gumagana sa mataas na tensyon at kuryente. Ang lokal na discharge, kapag naganap, maaaring malubhang makaapekto sa pagitan ng insulasyon at magdulot ng mahalagang banta sa ligtas at matatag na operasyon ng mga aparato. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng pagsusuri at solusyon para sa lokal na discharge fault sa busbar ng CIS, at ipinakilala ang isang naunlad na pamamaraan ng pagpapatigas ng mga tuerca ng busbar ng CIS para sa sanggunian.

Situwasyon ng Sakit

Isang 220 kV CIS sa isang partikular na substation ay inilunsad noong Disyembre 20, 2016. Noong Marso 2017, sa panahon ng live detection ng substation, ang mga tauhan ng operasyon at pagmamaneho ay nakadetekta ng malinaw na napakataas na frequency (VHF) na mga senyal sa busbar, na unang-unang natuklasan na may lokal na discharge fault sa busbar.

Kapag ginamit ang partial discharge detector (model PDT-840MS) para sa live detection, ang mga tauhan ng operasyon at pagmamaneho ay nakadetekta ng malinaw na VHF signals sa built-in sensor ng busbar sa pagitan ng 204 circuit breaker sa 220 kV side ng ika-4 pangunahing transformer at ang 225 circuit breaker ng 220 kV Xinguo Line. Ang mga senyal ay nagpakita ng dalawang malinaw at simetriko na grupo, na may malaking halaga ng discharge. Ang pinakamataas na amplitude ay umabot sa 67 dB, at abnormal na internal na tunog ng discharge ay narinig on-site, na unang-unang nagpapahiwatig ng presensya ng lokal na discharge sa aparato. Inayos ng kompanya ang maintenance center upang gawin ang re-measurement, at abnormal na VHF at ultrasonic signals ay nakadetekta nang sabay-sabay.

Ang ultrasonic detection ay nagpakita na ang peak value sa continuous mode ay humigit-kumulang 120 mV, may tiyak na 100 Hz frequency correlation, at ang pinakamataas na halaga sa phase mode ay humigit-kumulang 70 mV. Matapos ang pagsusuri, itinukoy na ang floating discharge ay dulot ng paglindol ng inter-phase insulation sa loob ng 2B busbar gas chamber sa pagitan ng 204 circuit breaker bay sa 220 kV side ng ika-4 pangunahing transformer at ang 225 circuit breaker bay ng 220 kV Xinguo Line.

Pagsusuri ng mga Dahilan ng Sakit
Load Statistics at Pagsisiyasat ng Faulty Busbar Bay

Nagtala ng load ng 220 kV Xinguo Line at ang 204 circuit breaker ng ika-4 pangunahing transformer. Ang load ng 220 kV B-section busbar ay walang malinaw na pagbabago at hindi lumampas sa rated value.

Ang mga tauhan ng maintenance, kasama ang mga tekniko ng manufacturer, ay nagbuwis ng disassembly inspection sa busbar bay kung saan naganap ang lokal na discharge. Ang bahaging ito ng busbar ay 7 m ang haba at may 6 inter-phase insulation supports sa loob. Matapos ang disassemble ng busbar, tatlong maluwag na tuerca ang natuklasan: ang V-phase ng unang inter-phase insulation component, ang V-phase ng ika-5 inter-phase insulation component, at ang W-phase ng ika-6 inter-phase insulation component. Sa kanila, ang unang tuerca ang pinakamaluwag, na maaaring direktang alisin, at may malaking halaga ng abo sa paligid nito.

Ang thread ng metal inserts sa iba pang inter-phase insulators ay walang malinaw na pinsala, at ang ibabaw ng materyales ng insulator ay walang mga cracks, scratch, o abnormal na depression. Ang iba pang bahagi ng three-phase conductors ng iba pang inter-phase insulators at iba pang connection points ay walang anomalya. Ang tightening torques ng connection bolts sa pagitan ng iba pang 15 inter-phase insulators at ang mga conductor ay sumasakop sa naka-specify na requirements.

Pagsusuri at Pagpapatotoo

• Kalidad ng Mga Komponente ng Busbar Module at Installasyon. Sa inspeksyon, ang kalidad ng busbar duct shell at conductor ay sumasakop sa teknikal na kalidad na requirements ng technical drawings ng manufacturer. Ang straightness ng mga komponente mismo ay sumasakop sa shape tolerance requirements ng mga drawing. Ang mga insulators at kanilang metal grading inserts ay gawa sa casting at solidifying sa mold. Sa proseso ng factory assembly, ginagamit ang special fixture upang i-posisyon ang relative spatial positions ng three-phase conductors. Gayunpman, ang tightening torques ng connection bolts sa pagitan ng mga conductor at insulators ay hindi ganap na sumasakop sa requirements ng manufacturer sa ilang kaso.

• Kapag ang busbar ay nasa live operation, ang three-phase currents ay symmetrical, at bawat phase conductor ay pinaglaban ng parehong alternating electrodynamic force. Ang tatlong phases ay symmetrically distributed sa space. Ang busbar conductor ay isang hollow conductor, na may mas mataas na bending strength kaysa sa mga conductors. Sa normal na installasyon, ang three-phase conductors ay hindi mag-aalis patungo sa anumang fixed angular position dahil sa electrodynamic force sa panahon ng operasyon.

• Mechanical Strength Calculation. Inaasahan ng manufacturer ang lakas ng koneksyon ng fasteners at itinukoy na ang connection length sa pagitan ng external thread ng tuerca at internal thread ng insulator insert kailangan na mas malaki kaysa sa kasalukuyang disenyo na 16 mm, at ang thickness ng metal shim kailangan na mapataas sa least 7 mm (kasalukuyang 4 mm). Ito ay maaaring sumakop sa mechanical strength requirements sa kondisyon ng single-bolt connection at 10 kN electrodynamic force sa panahon ng busbar short-circuit.

• Type Tests. Ang resulta ng 500 A/3 s thermal stability (short-time withstand current) test, 135 kA dynamic stability (peak withstand current) test, lalo na ang temperature-rise test sa ilalim ng 7 h/4000 A busbar current, ay nagpakita na walang malinaw na mechanical loosening o abnormal connections matapos ang mga test. Ito ay nagpapahiwatig na ang existing design para sa pagpapatigas ng busbar conductors ay reliable sa ilalim ng type-test conditions.

Pagtukoy ng Dahilan

Sa pamamagitan ng on-site inspection at theoretical analysis, ang pangunahing dahilan ng sakit na ito ay itinukoy bilang: Ang tightening torques ng mga tuerca sa panahon ng assembly ng manufacturer ay hindi sumasakop sa standards, at ang connection length ng mga tuerca at ang thickness ng shims ay hindi sumasakop sa operational requirements.

Treatment Scheme

Batay sa resulta ng on-site inspections at theoretical analyses, inihanda ang bagong bolt-tightening scheme upang siguruhin ang reliable na operasyon ng busbar.

• Gumamit ng double-ended screws na konektado nang mating manner sa internal threads ng metal inserts ng annular insulators (sa panig ng mas maikling thread ng screw). Ilagay ang Loctite 603 adhesive No. 2 sa ibabaw ng external threads ng screw. Ilagay ang tatlong longitudinal strips ng Loctite 603 adhesive sa interval ng humigit-kumulang 120° sa circumference ng 24-mm thread length, siguraduhin na ang buong 360° surface ng thread ay mayroong adhesive matapos ang pag-screw in. Matapos ang full insertion ng tuerca, gamitin ang special cleaning paper upang alisin ang anumang excess adhesive.

• Gumamit ng self-locking/anti-loosening nuts sa kombinasyon upang makapagbigay ng epektibong pag-iwas sa pagkaluwag ng mga tuerca. Magamit ang integrated shim component na may thickness na 8 mm.

• Gumamit ng torque wrench upang i-tighten ang mga tuerca, kumuha ng halaga ng 75 N·m, na nasa upper end ng (70±7) N·m range. Upang siguruhin na ang torque ng bawat tuerca ay sumasakop sa standard, ipatupad ang sistema kung saan isang tao ang gumagawa at isa ang nagsusuri.

Matapos ang pagpapatigas, gamitin ang vacuum cleaner, special cleaning paper, at alcohol upang linisin nang buo ang mga na-tighten na lugar at ang cavity areas ng mga conductor.

On-Site Treatment

Ginamit ang double-ended bolts upang palakasin ang pagpapatigas ng mga tuerca, at ginamit ang self-locking nuts upang iwasan ang pagkaluwag ng mga tuerca dahil sa electrodynamic forces sa normal na operasyon. Ginawa ng manufacturer ang bolt modification work sa GIS busbar na ito ayon sa nabanggit na scheme, at ang resulta matapos ang pag-modify ay satisaktoryo.