Анализа на делумични разраѓања на GIS шински системи заедно

CIS (Gas Insulated Switchgear) се однесува на гас-изолирана затворена апаратурна опрема. Бусбар е заедничка патека до која се поврзуваат повеќе уреди паралелно. Во CIS, внатрешниот простор на бусбарот е релативно мал, иако функционира под висок напон и струја. Локалната разрядба, доколку се случи, може сериозно да ја засегне интерфазната изолација и да претставува значајна опасност за безбедната и стабилна работа на опремата. Овој чланок претставува анализа и решението на локална разрядба во бусбарот на CIS, како и воведува подобрен схема за зацврствување на болцовите на бусбарот на CIS за референца.

Ситуација со дефект

220 кВ CIS во одредена подстанција беше воведен во употреба на 20 декември 2016 година. Во март 2017 година, токму во текот на живо детектирање на подстанцијата, оперативниот и одржувачкиот персонал детектираа очигледни сигнали на многу висока фреквенција (VHF) на бусбарот, предварително констатирајќи дека постои локален дефект на разрядба во бусбарот.

Кога се користеше детектор за локална разрядба (модел PDT - 840MS) за живо детектирање, оперативниот и одржувачкиот персонал детектираа очигледни VHF сигнали на вградениот сензор на бусбарот помеѓу прекинувачот 204 на страната од 220 кВ на четвртиот главен трансформатор и прекинувачот 225 на линијата 220 кВ Xinguo. Сигналите покажуваа две различни и симетрични групи, со голема количина на разрядба. Максималната амплитуда достигна 67 дБ, и на местото можеше да се чуе нередна внатрешна звук на разрядба, предварително указувајќи на присуство на локална разрядба во опремата. Компанијата го распореди одржувачкиот центар да направи повторно мерење, и истовремено беа детектирани нередни VHF и ултразвучни сигнали.

Ултразвучното детектирање покажа дека врвниот вредност во континуиран режим беше приближно 120 мВ, со одредена 100 Hz фреквенцијска корелација, а максималната вредност во фазен модус беше околу 70 мВ. По анализата, беше констатирано дека пловечката разрядба беше причинирана од вибрацијата на интерфазната изолација во гасна камерата на бусбарот 2B помеѓу прекинувачот 204 на страната од 220 кВ на четвртиот главен трансформатор и прекинувачот 225 на линијата 220 кВ Xinguo.

Анализа на причините за дефектот
Статистика на терзии и инспекција на дефектната бусбарна клетка

Беа направени статистички анализи на терзиите на линијата 220 кВ Xinguo и прекинувачот 204 на четвртиот главен трансформатор. Терзията на B-секцијата на бусбарот од 220 кВ не показаше значајни промени и не надминуваше номиналната вредност.

Одржувачкиот персонал заедно со техничарите на производителот изврши разборска инспекција на бусбарната клетка каде што се случила локална разрядба. Овој дел од бусбарот е долг 7 м и има 6 интерфазни изолациони поддршци вонутри. После разборската на бусбарот, беа откриени три слаби болци: V-фазата на првиот интерфазен изолационен компонент, V-фазата на петтиот интерфазен изолационен компонент, и W-фазата на шестиот интерфазен изолационен компонент. Од нив, првиот болец беше најслаб, можеше директно да се извади, и околу него имаше голема количина прашевиден материјал.

Нитковите уметки на другите интерфазни изолатори не показваа очигледни повреди, и површината на материјалот на изолаторот немаше пукнатини, цртници или нередни углубувања. Другите делови на тритефазните проводници на другите интерфазни изолатори и другите точкови поврзивања не показваа нередности. Зацврствувањето на болците за поврзување меѓу другите 15 интерфазни изолатори и проводниците исполнуваа зададените спецификации.

Анализа и верификација

• Квалитет на компонентите на бусбар модулите и инсталација. По инспекција, квалитетот на облогата на бусбарот и проводникот одговара на техничките квалитетски барања на цртежите на производителот. Праволинијоста на компонентите сами по себе одговара на толерансиите на формата на цртежите. Изолаторите и нивните метални градирани уметки се произведени со лејење и хардирање во формата. Токму во текот на процесот на фабрично собирање, се користи специјален фиксатор за позиционирање на релативните просторни позиции на тритефазните проводници. Меѓутоа, зацврствувањето на болците за поврзување помеѓу проводниците и изолаторите не целосно одговара на барањата на производителот во некои случаи.

• Кога бусбарот е во живо функционирање, тритефазните струи се симетрични, и секој фазен проводник е подложен на иста алтернативна електродинамичка сила. Трите фази се симетрично распределени во просторот. Проводникот на бусбарот е холо проводник, кој има повисока сила на изкривување од проводници. Под нормална инсталација, тритефазните проводници не ќе се одклонат кон некоја фиксна аглна позиција поради електродинамичката сила во текот на функционирањето.

• Израчување на механичка сила. Производителот израчува силата на поврзување на фиксаторите и констатира дека потребна е повеќа дужина на поврзување помеѓу спољниот нит на болцот и внатрешниот нит на уметката на изолаторот од моменталниот дизајн од 16 мм, и длабочината на металната шайба треба да се зголеми до најмалку 7 мм (сега 4 мм). Ова може да исполнува барањата за механичка сила под услови на поврзување со еден болец и електродинамичка сила од 10 кН во текот на краткосречна поврзување на бусбарот.

• Типски тестови. Резултатите од 500 А/3 с термичка стабилност (краткосречна токова капацитет), 135 кА динамичка стабилност (максимален ток), особено температурски тестови при бусбар ток од 7 ч/4000 А, покажуваат дека нема очигледни механички ослабнувања или нередни поврзувања по тестовите. Ова указува дека моменталниот дизајн за зацврствување на проводниците на бусбарот е надежен под услови на типски тестови.

Одредување на причината

Чрез на-место инспекција и теоретска анализа, главната причина за овој дефект е констатирана како следнава: зацврствувањето на болците во текот на производственото собирање не одговара на стандардите, и должината на поврзување на болците и длабочината на шајбите не можат да исполнат оперативните барања.

Шема за третман

На база на резултатите од на-место инспекции и теоретски анализи, е предложена нова шема за зацврствување на болците за осигурување на надежната работа на бусбарот.

• Искористете двокрачни болци кои се поврзуваат со внатрешниот нит на металните уметки на прстенастите изолатори (на страната со крајот на крајот на болцот). Нанесете Loctite 603 адгезивен број 2 на површината на спољниот нит на болцот. Нанесете три продолги стрипови Loctite 603 адгезив приближно на интервали од 120° по обиколката на нитот должината од 24 мм, осигурувајќи дека целата 360° површина на нитот е покрivenа со адгезив по завртувањето. После целосното вметнување на болцот, користете специјална чистачка хартија за махање на било какви премногу адгезив.

• Користете само-заклопувајќи/против-ослабнување гајчиња во комбинација за ефективно спречување на болците да се ослабат. Прифатете интегрирана шајба компонента со длабочина од 8 мм.

• Користете моменски ключ за зацврствување на болците, со вредност од 75 Н·м, што е на горниот крај на опсегот (70±7) Н·м. За да се осигура дека моментот на секој болец е до стандард, имплементирајте систем со еден работник и друг контролер.

После завршувањето на зацврствувањето, користете вакуум чистач, специјална чистачка хартија и алкохол за целосно чистење на зацврствените области и областите на полости на проводниците.

На-место третман

Двокрачни болци се користат за подобрање на силата на зацврствување на болците, и само-заклопувајќи гајчиња се користат за спречување на болците да се ослабат поради електродинамичките сили во текот на нормалното функционирање. Производителот изврши модификација на болците на овој GIS бусбар според посочената шема, и резултатите по модификацијата биле задоволителни.