การวิเคราะห์การปล่อยประจุบางส่วนของสาย GIS ร่วมกัน

CIS (Gas Insulated Switchgear) หมายถึงชุดสวิตช์เกียร์ป้องกันด้วยแก๊สที่ถูกปิดล้อมไว้ บัสบาร์คือทางเดินทั่วไปที่มีอุปกรณ์หลายตัวเชื่อมต่อแบบขนาน ใน CIS พื้นที่ภายในของบัสบาร์มีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่ทำงานภายใต้แรงดันและกระแสไฟฟ้าสูง การปล่อยประจุเฉพาะที่หากเกิดขึ้นสามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อฉนวนระหว่างเฟสและเป็นภัยคุกคามสำคัญต่อการทำงานอย่างปลอดภัยและเสถียรของอุปกรณ์ บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์และการแก้ไขปัญหาการปล่อยประจุเฉพาะที่ในบัสบาร์ CIS และแนะนำแผนการยึดที่ปรับปรุงใหม่สำหรับสลักเกลียวบัสบาร์ CIS เพื่อการอ้างอิง

สถานการณ์ข้อผิดพลาด

CIS 220 kV ในสถานีแปลงไฟฟ้าแห่งหนึ่งได้เริ่มใช้งานเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2559 ในเดือนมีนาคม 2560 ระหว่างการตรวจวัดขณะระบบกำลังทำงาน บุคลากรปฏิบัติการและบำรุงรักษาตรวจพบสัญญาณความถี่สูงมาก (VHF) ที่ชัดเจนบนบัสบาร์ โดยประเมินเบื้องต้นว่ามีข้อผิดพลาดจากการปล่อยประจุเฉพาะที่ในบัสบาร์

เมื่อใช้เครื่องตรวจจับการปล่อยประจุบางส่วน (รุ่น PDT-840MS) ในการตรวจวัดขณะระบบกำลังทำงาน บุคลากรปฏิบัติการและบำรุงรักษาตรวจพบสัญญาณ VHF ที่ชัดเจนบนเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งไว้ในบัสบาร์ระหว่างวงจรตัดวงจรหมายเลข 204 บนฝั่ง 220 kV ของหม้อแปลงหลักหมายเลข 4 และวงจรตัดวงจรหมายเลข 225 ของสายส่งไฟฟ้า Xinguo 220 kV สัญญาณแสดงเป็นกลุ่มสองกลุ่มที่แตกต่างและสมมาตร มีปริมาณการปล่อยประจุมาก ค่าแอมพลิจูดสูงสุดถึง 67 dB และสามารถได้ยินเสียงการปล่อยประจุภายในที่ผิดปกติในที่เกิดเหตุ ซึ่งประเมินเบื้องต้นว่ามีการปล่อยประจุเฉพาะที่ในอุปกรณ์ บริษัทได้จัดให้ศูนย์บำรุงรักษาทำการวัดซ้ำ และตรวจพบสัญญาณ VHF และสัญญาณอัลตราโซนิกที่ผิดปกติพร้อมกัน

การตรวจจับอัลตราโซนิกแสดงว่าค่าพีคในโหมดต่อเนื่องประมาณ 120 mV มีความสัมพันธ์กับความถี่ 100 Hz ระดับหนึ่ง และค่าสูงสุดในโหมดเฟสประมาณ 70 mV หลังจากวิเคราะห์แล้ว ได้กำหนดว่าการปล่อยประจุลอยเกิดจากความสั่นสะเทือนของฉนวนระหว่างเฟสภายในช่องแก๊สของบัสบาร์ 2B ระหว่างวงจรตัดวงจรหมายเลข 204 บนฝั่ง 220 kV ของหม้อแปลงหลักหมายเลข 4 และวงจรตัดวงจรหมายเลข 225 ของสายส่งไฟฟ้า Xinguo 220 kV

การวิเคราะห์สาเหตุของข้อผิดพลาด
สถิติโหลดและการตรวจสอบช่องบัสบาร์ที่มีข้อผิดพลาด

ทำการวิเคราะห์สถิติโหลดของสายส่งไฟฟ้า Xinguo 220 kV และวงจรตัดวงจรหมายเลข 204 ของหม้อแปลงหลักหมายเลข 4 โหลดของบัสบาร์ B ฝั่ง 220 kV ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญและไม่เกินค่ากำหนด

บุคลากรบำรุงรักษาและช่างเทคนิคของผู้ผลิตได้ทำการตรวจสอบโดยการถอดชิ้นส่วนช่องบัสบาร์ที่มีการปล่อยประจุเฉพาะที่ บัสบาร์ส่วนนี้ยาว 7 เมตร และมีฉนวนรองรับระหว่างเฟส 6 ตัว หลังจากถอดชิ้นส่วนบัสบาร์ออก พบสลักเกลียวคลาย 3 ตัว: เฟส V ของฉนวนรองรับระหว่างเฟสตัวแรก เฟส V ของฉนวนรองรับระหว่างเฟสตัวที่ห้า และเฟส W ของฉนวนรองรับระหว่างเฟสตัวที่หก ซึ่งสลักเกลียวตัวแรกคลายมากที่สุด สามารถถอดออกได้โดยตรง และมีฝุ่นจำนวนมากรอบๆ

เกลียวแทรกโลหะของฉนวนรองรับระหว่างเฟสอื่นๆ ไม่มีความเสียหายชัดเจน และพื้นผิวของวัสดุฉนวนไม่มีรอยแตก รอยขีดข่วน หรือหลุมผิดปกติ ส่วนอื่นๆ ของตัวนำสามเฟสของฉนวนรองรับระหว่างเฟสอื่นๆ และจุดเชื่อมต่ออื่นๆ ไม่มีความผิดปกติ แรงบิดยึดของสลักเกลียวเชื่อมต่อระหว่างฉนวนรองรับระหว่างเฟสอื่นๆ 15 ตัวกับตัวนำตรงตามข้อกำหนด

การวิเคราะห์และการตรวจสอบ

• คุณภาพของชิ้นส่วนโมดูลบัสบาร์และการติดตั้ง หลังจากการตรวจสอบ คุณภาพของท่อช่องบัสบาร์และตัวนำตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิคและความต้องการของผู้ผลิต ความตรงของชิ้นส่วนเองตรงตามความอดทนของรูปทรงที่ระบุในภาพวาด ฉนวนและแทรกโลหะของฉนวนถูกผลิตโดยการหล่อและทำให้แข็งในแม่พิมพ์ ในการประกอบที่โรงงาน ใช้เครื่องมือพิเศษเพื่อกำหนดตำแหน่งสัมพัทธ์ของตัวนำสามเฟส อย่างไรก็ตาม แรงบิดยึดของสลักเกลียวเชื่อมต่อระหว่างตัวนำและฉนวนไม่ตรงตามข้อกำหนดของผู้ผลิตในบางกรณี

• เมื่อบัสบาร์กำลังทำงาน กระแสไฟฟ้าสามเฟสเป็นสมมาตร และตัวนำแต่ละเฟสจะได้รับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าสลับที่เท่ากัน สามเฟสกระจายอยู่ในพื้นที่อย่างสมมาตร ตัวนำบัสบาร์เป็นตัวนำกลวง ซึ่งมีความแข็งแรงในการโค้งงอสูงกว่าตัวนำ ในการติดตั้งปกติ ตัวนำสามเฟสจะไม่เบี่ยงเบนไปยังตำแหน่งมุมคงที่ใดๆ เนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าขณะทำงาน

• การคำนวณความแข็งแรงทางกล ผู้ผลิตคำนวณความแข็งแรงของการเชื่อมต่อชิ้นส่วนยึดและกำหนดว่าความยาวการเชื่อมต่อระหว่างเกลียวภายนอกของสลักเกลียวและเกลียวภายในของแทรกฉนวนต้องมากกว่าการออกแบบปัจจุบัน 16 มม. และความหนาของแผ่นรองโลหะต้องเพิ่มขึ้นเป็นอย่างน้อย 7 มม. (ปัจจุบัน 4 มม.) ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการทางกลในกรณีเชื่อมต่อด้วยสลักเกลียวเดียวและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า 10 กิโลนิวตันขณะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในบัสบาร์

• การทดสอบประเภท ผลการทดสอบความมั่นคงทางความร้อน (การทนทานกระแสไฟฟ้าสั้น) 500 A/3 s ทดสอบความมั่นคงทางพลังงาน (การทนทานกระแสไฟฟ้าสูงสุด) 135 kA โดยเฉพาะการทดสอบความร้อนขึ้นในบัสบาร์ 7 h/4000 A แสดงว่าไม่มีการคลายหรือการเชื่อมต่อผิดปกติอย่างชัดเจนหลังจากการทดสอบ ซึ่งแสดงว่าการออกแบบการยึดตัวนำบัสบาร์ปัจจุบันมีความเชื่อถือได้ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบประเภท

การกำหนดสาเหตุ

จากการตรวจสอบในที่เกิดเหตุและการวิเคราะห์เชิงทฤษฎี สาเหตุหลักของข้อผิดพลาดนี้ได้กำหนดว่า: แรงบิดยึดของสลักเกลียวในการประกอบของผู้ผลิตไม่ตรงตามมาตรฐาน และความยาวการเชื่อมต่อของสลักเกลียวและความหนาของแผ่นรองไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการทำงาน

แผนการแก้ไข

ตามผลการตรวจสอบในที่เกิดเหตุและการวิเคราะห์เชิงทฤษฎี ได้เสนอแผนการยึดสลักเกลียวใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าบัสบาร์ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้

• ใช้สกรูปลายสองข้างที่เชื่อมต่อแบบเข้ากับเกลียวภายในของแทรกโลหะของฉนวนแหวน (ที่ข้างของเกลียวสั้นของสกรู) ทาสารยึด Loctite 603 หมายเลข 2 บนพื้นผิวของเกลียวภายนอกของสกรู ทาสารยึด Loctite 603 เป็นแถวยาว 3 แถวด้วยระยะห่างประมาณ 120° รอบวงของเกลียวความยาว 24 มม. ให้แน่ใจว่าพื้นผิว 360° ของเกลียวได้รับการทาสารยึดหลังจากขันสกรูเข้าไป หลังจากใส่สลักเกลียวครบ ใช้กระดาษทำความสะอาดพิเศษเพื่อล้างสารยึดส่วนเกิน

• ใช้ถั่วงอกป้องกันการคลาย/ป้องกันการคลายสลักเกลียวในรูปแบบผสมผสาน เพื่อป้องกันการคลายสลักเกลียวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ใช้ชิ้นส่วนแผ่นรองรวมที่มีความหนา 8 มม.

• ใช้ประแจโมเมนต์ขันสลักเกลียว ใช้ค่า 75 N·m ซึ่งอยู่ที่ขอบเขตบนของ (70±7) N·m เพื่อให้แน่ใจว่าแรงบิดของสลักเกลียวแต่ละตัวตรงตามมาตรฐาน ดำเนินการระบบหนึ่งคนทำงานและอีกคนตรวจสอบ

หลังจากเสร็จสิ้นการขัน ใช้เครื่องดูดฝุ่น กระดาษทำความสะอาดพิเศษ และแอลกอฮอล์ทำความสะอาดบริเวณที่ขันและบริเวณโพรงของตัวนำอย่างละเอียด

การแก้ไขในที่เกิดเหตุ

ใช้สลักเกลียวปลายสองข้างเพื่อเพิ่มแรงยึดของสลักเกลียว และใช้ถั่วงอกป้องกันการคลายเพื่อป้องกันการคลายสลักเกลียวเนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าขณะทำงานปกติ ผู้ผลิตได้ดำเนินการแก้ไขสลักเกลียวของบัสบาร์ GIS นี้ตามแผนที่กล่าวมา และผลลัพธ์หลังการแก้ไขนั้นน่าพอใจ