ניתוח חריג והגדרה של מבחן עמידות בלחץ 550 ק"ו GIS
הציוד המנעול מתכת גז (GIS) הוא מכשיר מיתוג המורכב מאביזרים כגון מנוטרים (GCB), מפרידים (DS), מתקנים קרקעיים (ES), כמו גם יחידות כמו טרנספורמציות מתח, טרנספורמציות זרם, מעכבי ברק ומשדרי חשמל סגורים. המרכיבים בעומס גבוה נמצאים בתוך קליפה מתכתית סגורה ומונחת על הקרקע, שמלאה בגז SF₆ בעל תכונות מבודדות וניטרליות מצוינות כמוליך מבודד. ל-GIS יש מבנה דחוס, שטח קטן, דרישות תחזוקה נמוכות, התקנה קלה, ביצועים טובים של ניתוק, ולא הפרעה, והוא משמש בצורה מתרחבת יותר ויותר במערכות חשמל.
ה-GIS של 550 ק"וו בתחנת העפלה של 500 ק"וו של חברה מסוימת אימץ מבנה של חיווי כפול, עם 2 קווי כניסה לתא המניע העיקרי, קו כניסה אחד לתא המניע ההכנה, 2 קווי יציאה, וקו חיבור בין החיוויים, בסך הכל 6 מנוטרים. לכל 1M ו-2M מותקנים 1 PT. הוא מיוצר בתאריך 28 באוקטובר 2022, והרכבתו באתר הושלמה בתאריך 10 בדצמבר 2022. במהלך בדיקת הנשיאה להעברת מפתח, התבצע פיצוץ חריג במבודד תומך.
האנליזות נעשו מהיבטים כגון מיקום האנומליה, איכות ההרכבה באתר, התאמה של החומרים, ההיסטוריה הייצורית של המפעל, גילוי פגמים באמצעות קרני רנטגן, פירוק смолы и моделирование электрического поля. Была установлена причина разрушения изолятора-подвески, и были предложены рекомендации по усилению надзора и контроля качества в процессе производства GIS.הנחיות לבדיקת נשיאת מתח ואיזולציה באתר עבור ציוד מפסק מתכת סגור מגן, ותוכנית הבדיקה שאושרה.
מתח הבדיקה
הערך שנלקח הוא 80% מהמתח המ颮定的指示翻译成希伯来语，以下是完整的翻译结果：
הציוד המנעול מתכת גז (GIS) הוא מכשיר מיתוג המורכב מאביזרים כגון מנוטרים (GCB), מפרידים (DS), מתקנים קרקעיים (ES), כמו גם יחידות כמו טרנספורמציות מתח, טרנספורמציות זרם, מעכבי ברק ומשדרי חשמל סגורים. המרכיבים בעומס גבוה נמצאים בתוך קליפה מתכתית סגורה ומונחת על הקרקע, שמלאה בגז SF₆ בעל תכונות מבודדות וניטרליות מצוינות כמוליך מבודד. ל-GIS יש מבנה דחוס, שטח קטן, דרישות תחזוקה נמוכות, התקנה קלה, ביצועים טובים של ניתוק, ולא הפרעה, והוא משמש בצורה מתרחבת יותר ויותר במערכות חשמל. ה-GIS של 550 ק"וו בתחנת העפלה של 500 ק"וו של חברה מסוימת אימץ מבנה של חיווי כפול, עם 2 קווי כניסה לתא המניע העיקרי, קו כניסה אחד לתא המניע ההכנה, 2 קווי יציאה, וקו חיבור בין החיוויים, בסך הכל 6 מנוטרים. לכל 1M ו-2M מותקנים 1 PT. הוא מיוצר בתאריך 28 באוקטובר 2022, והרכבתו באתר הושלמה בתאריך 10 בדצמבר 2022. במהלך בדיקת הנשיאה להעברת מפתח, התבצע פיצוץ חריג במבודד תומך. האנליזות נעשו מהיבטים כגון מיקום האנומליה, איכות ההרכבה באתר, התאמה של החומרים, ההיסטוריה הייצורית של המפעל, גילוי פגמים באמצעות קרני רנטגן, פירוק смолы и моделирование электрического поля. Была установлена причина разрушения изолятора-подвески, и были предложены рекомендации по усилению надзора и контроля качества в процессе производства GIS.הנחיות לבדיקת נשיאת מתח ואיזולציה באתר עבור ציוד מפסק מתכת סגור מגן, ותוכנית הבדיקה שאושרה. מתח הבדיקה הערך שנלקח הוא 80% מהמתח המותר של 740 ק"וו לפי המ⼚商指定的短时工频耐受电压值的80%，即592 kV，持续时间为1分钟。 被测试设备应满足的条件 试验方法及标准 被测GIS的试验电压应先从0 V升至318 kV，保持5分钟，再升至473 kV并保持3分钟。最后，将试验电压升至额定耐压值592 kV并保持1分钟。如果没有发生击穿，则认为合格。 异常点的查找与处理 2022年12月11日下午14:03，在施工现场对550 kV GIS进行了主回路绝缘交接耐压试验。在测试B相和C相时，电压升至318 kV并保持5分钟，通过了测试。当电压升至473 kV并保持2分钟时，发生了击穿。电压突然降至0 V，并在变电站内听到较大的异常声音，试验中断。采取安全措施后，测量1M-C相主回路对地绝缘电阻为400 MΩ，其余部分为200 GΩ。判断1M-C相所带的某个设备存在故障。耐压试验接线及异常区域如图1所示。图中黑色部分表示加压范围。 从图1可以看出，加压范围包括：1M母线所带的6个断路器、6个母线隔离开关、2个线路侧隔离开关、5组空气套管、1M所带PT的1个母线隔离开关以及2M的6个母线隔离开关。加压点设在室外2号主变压器进线升高座处。 异常点查找过程 GIS具有全封闭结构，由多个独立组件组成一个整体。与1M相关的设备有83个独立气室，定位异常点较为困难。经过研究，采用逐点排除法缩小异常设备的范围。 由于GIS的全封闭结构，只能在暴露部位测量绝缘，绝缘测量点都在室外15米高的升高座上。测量绝缘时有许多限制因素。例如，人员需要使用起重机上下，联络需要通讯工具，测量过程中需要不断更换测试引线。通过分析发现，闭合与1M相关的PT隔离开关并拆除PT二次接地线，可以非常方便地利用PT作为绝缘测量点，使检查人员能够实时沟通而不需要依赖通讯工具。 将连接到GIS 1M的所有隔离开关断开，所有断路器闭合。然后从加压点所在的间隔开始，依次闭合连接到1M的隔离开关（不包括1M VT隔离开关），每次闭合一个隔离开关就测量一次绝缘。最终在1M-C母线的5W11出线间隔中，测量到主回路绝缘为400 MΩ。进一步断开该间隔的断路器，最终确定异常点位于该断路器线路侧隔离开关到室外GIS套管之间。 将图1中的异常区域隔离，按照主绝缘耐压试验程序对非异常部分进行第二次加压。结果显示符合要求。对剩余设备进行了工频耐压试验，均顺利通过。 异常点处理 异常区域内有5个独立气室。为了准确定位异常点，需要逐一打开每个气室进行检查。由于GIS内部的SF₆气体在试验后变得有毒，2022年12月12日，在回收气体并拆卸设备进行检查后，发现1M-C母线02-5气室内的垂直母线下段三通母线支撑绝缘子断裂。母线导体、外壳及相邻绝缘子均符合产品技术要求。 制造商于2022年12月13日更换了异常绝缘子，重新安装母线，并完成了气体处理、检漏、水分测量和主回路电阻测量。经检测合格后，2022年12月14日再次按照上述试验接线方式及主回路绝缘耐压试验程序进行了工频耐压试验。试验结果合格（592 kV保持1分钟）。 支撑绝缘子断裂原因分析 GIS中共有145个支撑绝缘子。断裂的支撑绝缘子是孤立事件还是批量问题，对于升压站的安全可靠投运至关重要。因此，为了查明故障绝缘子断裂的根本原因，从以下几个方面进行了调查。 母线现场装配质量检查 CX1-1C（厂编，下同）母线于2022年12月3日进行现场组装。在组装过程中，厂家现场代表对照“现场对接确认操作项卡”逐项核实，业主和监理共同见证，并由三方完成签字手续后方可继续组装。组装完成后，进行了气体含水量、检漏、回路电阻等现场验证试验。这基本上排除了由于现场装配质量、工艺等因素导致绝缘子断裂的可能性。 母线支撑绝缘子材料合规性检查 断裂的支撑绝缘子出厂编号为Z220704-1G1，由厂家子公司于2022年7月制造。该支撑绝缘子出厂前进行了外观检查、尺寸测量、玻璃化温度测试、X射线探伤和电气试验，均显示合格。 绝缘子的出厂检验报告和入库检验记录表明，出厂和入库检验结果均符合要求。 母线制造历史检查 对CX1-1C母线单元的装配历史进行查询，显示制造商于2022年9月20日开始生产和组装，2022年10月12日完成工作。装配历史表中的记录表明，内外部装配过程均符合图纸规定的技术要求和工艺标准，未发现异常。因此，可以排除制造历史表中列出的工艺导致支撑绝缘子断裂的可能性。 母线出厂试验检查 CX1-1C母线于2022年10月6日在厂家工厂进行了雷电冲击、工频耐压和局部放电试验，均一次性通过，试验结果合格。这表明母线和绝缘子出厂时是正常的。 异常支撑绝缘子检查 从异常支撑绝缘子的失效性质和验证试验（包括尺寸检验、探伤、材料分析等）等方面进行检查。 失效性质 对该绝缘子表面放电路径的分析显示，高压电极与低压电极之间的绝缘部分出现了贯穿损伤。通常，绝缘子的贯穿损伤是由于绝缘部分内部存在某些缺陷，或受到额外的机械应力，导致绝缘部分内部产生裂纹，从而沿裂纹发生贯穿击穿。 验证试验 尺寸复检。异常支撑绝缘子的尺寸复检合格。复检结果如表1所示。 X射线探伤。对异常支撑绝缘子进行了X射线探伤，除断裂裂纹外未发现其他外部缺陷。树脂材料复检。从异常样品中取样，对密度、填料含量率和玻璃化转变温度进行了复检，结果合格。树脂材料检测结果如表2所示。 树脂与电极粘结界面复检。切割绝缘子未放电区域，对绝缘子的树脂与金属粘结面进行染色探伤。除断裂处局部轻微渗色外，其余区域正常，证明树脂内部无缺陷，树脂与电极粘结良好。 树脂熔解复检。将异常支撑绝缘子的树脂高温熔解后，对电极进行复检。在高压电极弧形表面的放电点位置出现局部异常变形。综上所述，在支撑绝缘子的制造过程中，操作不当导致高压电极弧形表面出现异常变形。由于变形较小，操作人员未能及时发现，使不合格部件进入下一工序，最终导致绝缘子浇注成型。 该故障是由操作人员的不规范操作导致电极异常变形，进而导致绝缘子断裂。这种支撑绝缘子的结构是厂家一直在使用的绝缘结构。自2003年以来，已制造超过36,000个绝缘子并在现场可靠运行。因此，这个支撑绝缘子的断裂是一个孤立事件。 仿真验证 出于安全考虑，对该种绝缘子结构的母线进行了仿真验证。加压：绝缘子的中心导体和高压电极为1675 kV，而绝缘子的外壳、支撑底座和低压电极为0电位。 仿真结果显示，绝缘子的最大表面闪络电场强度为10.5 kV/mm，小于12 kV/mm，结果合格。高压电极表面最大电场强度为21.2 kV/mm。换算为工频电压318 kV时，最大电场强度为40.2 kV/cm，小于50 kV/cm，结果也合格。 500 kV升压站的550 kV GIS于2022年12月28日首次成功送电。2023年11月29日，2号机组首次并网。变电站内所有设备均已通过耐压试验，运行正常。 结论 对于110 kV及以上的重要高压设备，必须严格按照DL/T 586—2008《电力设备制造监督技术导则》的相关要求加强设备出厂监督，从源头控制设备制造质量。GIS制造商必须增强质量控制意识，全面梳理各岗位的质量风险点，完善各级电压产品的装配操作规程、操作标准和操作程序。对零部件采购、产品设计、零部件加工工艺、入库检验、产品装配、试验、现场安装等环节进行全面控制，确保产品的安全性、稳定性和可靠性。
击穿异常概述
判断标准：在最低功能气体压力0.45 MPa下，绝缘子的表面闪络电场强度不应超过12 kV/mm，绝缘子高压电极的电场强度不应超过50 kV/mm。
