Analyse av delvis utslipp av GIS-stamledninger sammen

CIS (gassisoleret spenningsveksler) refererer til en gassisoleret lukket spenningsveksleroppstilling. En busbar er et felles vei som flere enheter er koblet parallelt til. I en CIS er det interne rommet i busbaren relativt lite, men den opererer under høy spenning og strøm. Lokal utslipp, hvis det oppstår, kan alvorlig påvirke fase-til-fase isolasjonen og representere en betydelig trussel mot sikker og stabil drift av utstyret. Denne artikkelen presenterer en analyse og løsning av en lokal utslippsfeil i en CIS-busbare, og introduserer en forbedret fastsettingsskjema for CIS-busbarebolt for referanse.

Feilsituasjon

En 220 kV CIS i en viss transformasjonsstasjon ble satt i drift den 20. desember 2016. I mars 2017, under en levende deteksjon av transformasjonsstasjonen, oppdaget drifts- og vedlikeholdsansatte tydelige meget høyfrekvens (VHF) signaler på busbaren, og konkluderte at det var en lokal utslippsfeil i busbaren.

Når det ble brukt en delvis utslippsdetektor (modell PDT-840MS) for levende deteksjon, oppdaget drifts- og vedlikeholdsansatte tydelige VHF-signaler på den innebygde sensor på busbaren mellom bryter 204 på 220 kV-siden av hovedtransformator 4 og bryter 225 på 220 kV Xinguo-linjen. Signalene viste to distinkte og symmetriske kluster, med stor utslippsmengde. Maksimal amplitudere oppnådd 67 dB, og uvanlige interne utslippslyder kunne høres på stedet, som indikerte foreløpig tilstedeværelse av lokal utslipp i utstyret. Selskapet arrangerte for vedlikeholdssenteret å gjennomføre re-måling, og uvanlige VHF- og ultralydsignaler ble samtidig oppdaget.

Ultralydsmålingen viste at toppverdien i kontinuerlig modus var omtrent 120 mV, med en vis 100 Hz frekvenskorrelasjon, og maksimal verdi i fasemodus var ca. 70 mV. Etter analyse, konkluderte man at den flytende utslippet var forårsaket av vibrasjon av fase-til-fase isolasjon inni 2B busbare gasrommet mellom bryter 204 bryterrommet på 220 kV-siden av hovedtransformator 4 og bryter 225 bryterrommet på 220 kV Xinguo-linjen.

Analyse av feilårsaker
Laststatistikk og inspeksjon av defekte busbarebryterrom

Lasten på 220 kV Xinguo-linje og bryter 204 på hovedtransformator 4 ble statistisk analysert. Lasten på 220 kV B-seksjon busbare viste ingen signifikant endring og oversteg ikke den nominelle verdien.

Vedlikeholdsansatte, sammen med produsentens teknikere, utførte en demontasjeinspeksjon av busbarebryterrommet hvor lokal utslipp oppsto. Dette seksjonen av busbaren er 7 m lang og har 6 fase-til-fase isolasjon støtter inne. Etter demontasje av busbaren, ble tre løse bolt funnet: V-fase av den første fase-til-fase isolasjonkomponent, V-fase av den femte fase-til-fase isolasjonkomponent, og W-fase av den sjette fase-til-fase isolasjonkomponent. Av disse, var den første bolt den løseste, som kunne bli fjernet direkte, og det var en stor mengde støv rundt den.

Trådene på metallinnskytingene på andre fase-til-fase isolatører viste ingen tydelig skade, og overflaten av isolatørmaterialet hadde ingen sprukker, skraper eller uvanlige dyp. Andre deler av de trefasestrømkoblene på andre fase-til-fase isolatører og andre koblingspunkter viste ingen unormaliteter. Fastsettelser av koblingsboltene mellom de andre 15 fase-til-fase isolatører og strømkoblene oppfylte de spesifiserte kravene.

Analyse og verifisering

• Kvalitet av busbaremodulkomponenter og installasjon. Ved inspeksjon, kvaliteten av busbarekanalskallet og strømkoblen overholder tekniske kvalitetskravene i produsentens tegninger. Rettheten av komponentene selv oppfyller formtoleransekravene i tegningene. Isolatørene og deres metallgradinger innskytinger er laget ved gjøting og solidifisering i en form. Under fabrikkmonteringsprosessen, brukes en spesiell festing for å posisjonere de relative romlige posisjonene av de trefasestrømkoblene. Imidlertid, fastsettelser av koblingsboltene mellom strømkoblene og isolatørene oppfyller ikke fullstendig produsentens krav i noen tilfeller.

• Når busbaren er i levende drift, er de trefasenstrømmene symmetriske, og hver fasestrømkoble utsatt for samme alternerende elektrodynamiske kraft. De tre fasene er symmetrisk fordelt i rommet. Busbarestrømkoblen er en tom strømkoble, som har en høyere bøyestyrke enn strømkobler. Under normal installasjon, vil de trefasenstrømkoblene ikke avvikle seg mot noen faste vinkelposisjon pga. elektrodynamisk kraft under drift.

• Mekanisk styrkeberegning. Produsenten beregner fastsettelser av fasteningsmidler og bestemmer at koblingslengden mellom eksterne tråder av bolt og interne tråder av isolatørinnskyting må være større enn den nåværende design på 16 mm, og tynnetheten av metallplate må økes til minst 7 mm (nå 4 mm). Dette kan oppfylle mekaniske styrkekrav under forhold av enkeltbolt kobling og elektrodynamisk kraft på 10 kN under busbare kortslutning.

• Typeprøver. Resultater av 500 A/3 s termisk stabilitet (kortvarig tål-evne strøm) prøve, 135 kA dynamisk stabilitet (topptål-evne strøm) prøve, spesielt temperaturstigning prøve under busbare strøm på 7 h/4000 A, viser at det ikke er noen tydelige mekaniske løsninger eller unormale koblinger etter prøvene. Dette indikerer at eksisterende design for fastening av busbare strømkobler er pålitelig under typeprøveforhold.

Årsakskonklusjon

Gjennom feltinspeksjon og teoretisk analyse, er den primære årsaken til denne feilen bestemt som følger: Fastsettelser av boltene under produsentens montering oppfyller ikke standardene, og koblingslengden av boltene og tykkelsen av plater kan ikke oppfylle driftsbehov.

Behandlingsprogram

Basert på resultater av feltinspeksjon og teoretisk analyse, er et nytt bolt-fastningsprogram foreslått for å sikre pålitelig drift av busbaren.

• Bruk dobbeltsidede skruer som kobles sammen med indre tråder av metallinnskytingene av ringformede isolatører (på siden av kortere tråd av skruen). Anvend Loctite 603 lim nr. 2 på overflaten av eksterne tråder av skruen. Anvend tre longitudinelle striper av Loctite 603 lim med intervaller på omtrent 120° langs omkretsen av 24 mm trådlengde, for å sikre at hele 360° overflaten av tråden er belagt med lim etter skruingen. Etter at bolden er fullt innført, bruk spesielle rengjøringspapir for å fjerne eventuelle overskytende lim.

• Bruk selvlåsende/anti-løsnings mutter i kombinasjon for effektivt å forhindre at boltene løsner. Bruk en integrert platekomponent med tykkelse på 8 mm.

• Bruk en momentnøkkel for å stramme boltene, med en verdi på 75 N·m, som ligger på det øvre ende av (70±7) N·m området. For å sikre at momentet for hver bolt er opp til standard, implementer et system der én person arbeider og en annen sjekker.

Etter strammingen er fullført, bruk støvsuger, spesielle rengjøringspapir og alkohol for å grundig rengjøre de strammede områdene og kaviteområdene av strømkoblene.

Feltbehandling

Dobbeltsidede bolt brukes for å forsterke stramningen av boltene, og selvlåsende mutter brukes for å forhindre at boltene løsner på grunn av elektrodynamiske krefter under normal drift. Produsenten utførte boltmodifiseringar på denne GIS-busbaren ifølge ovennevnte program, og resultatene etter modifiseringen er tilfredsstillende.