550 kV GIS erőellenséges vizsgálat anomáliaelemzése és kezelése
A gázizolált, fémmagasszerkezetű kapcsolókészülék (GIS) egy olyan kapcsolóeszköz, amely áramköri szakítókkal (GCB), elválasztókkal (DS), földelő kapcsolókkal (ES), valamint feszültségátalakítókkal, áramerőségalakítókkal, villámösszefüggőkkel és bezárt buszsorokkal van ellátva. A magasfeszültségi komponenseket egy földre állított, bezárt fémmagasszerkezetbe helyezik, amelyben SF₆ gáz, ami kiváló izoláló és tüzelésmelegítő tulajdonságokkal rendelkezik, működik az izoláló médiumként. A GIS kompakt szerkezetű, kis területet foglal el, kevés karbantartást igényel, könnyen telepíthető, jó szakító teljesítménye van, és nem zavar, ezért egyre szélesebb körben használják a villamos energiaszolgáltatásban.
Egy adott vállalat 500 kV lépcsőbéles alátámasztóban alkalmazott 550 kV GIS kétbuszos hálózati struktúrát használ, 2 főtranszformátoros bejövő vonallal, 1 indító- és tartaléktranszformátoros bejövő vonallal, 2 kimenő vonallal, és 1 buszszerzővel, összesen 6 áramköri szakítóval. Minden 1M és 2M PT-bay-ra van felszerelve. Gyártása 2022. október 28-án történt, a helyszíni összeállítás pedig 2022. december 10-én került befejezésre. Az átadási erőtlenségi próba során egy támogató izolátor hibásan megsérült.
Az anomáliának a helye, a helyszíni összeállítás minősége, anyagminta megfelelősége, gyárbeli gyártási történet, röntgenes hibakeresés, rezin oldódása, és elektromos mező szimulációja szempontjából végzett elemzések révén meghatározták a támogató izolátor törése okát, és javaslatokat tettek a GIS gyártási folyamat során való felügyelet és minőségellenőrzés megerősítésére.A gázizolált, fémmagasszerkezetű kapcsolókészülék helyszíni erőtlenségi és izolációs próba irányelvei, valamint a jóváhagyott próba terv.
Próbafeszültség
A gyártó által meghatározott 740 kV-os, rövid ideig tartó hálózati frekvenciának 80%-a, ami 592 kV, 1 percig tartó időtartammal.
A próbált eszközöknek meg kell felelniük a következő feltételeknek
Próbamódszer és kritériumok
A próbált GIS próbafeszültségét először 0 V-ról 318 kV-ra kell növelni, 5 percig tartva, majd 473 kV-ra növelni és 3 percig tartva. Végül a próbafeszültséget a nominális erőtlenségi értékre, 592 kV-ra kell növelni és 1 percig tartva. Ha nincs átütés, akkor minősítettnek tekinthető.
Anormális pontok keresése és kezelése
Átütési anomáliák áttekintése
2022. december 11-én, 14:03-kor, a 550 kV GIS fő áramkörének izolációs átadási erőtlenségi próbája történt a telephelyen lévő alátámasztóban. B és C fázisok próbatartásakor, 318 kV-ra növelték a feszültséget és 5 percig tartott, sikeresen letelt. Amikor a feszültséget 473 kV-ra növelték és 2 percig tartott, átütés történt. A feszültség hirtelen 0 V-ra csökkent, és a telephelyen hallható volt egy relatíve hangos anomális zaj, ami megszakította a próbatartást. Biztonsági intézkedések után, a 1M - C fázis fő áramkörének a földre való ellenállása 400 MΩ, a maradék részének pedig 200 GΩ volt. Így megállapították, hogy a 1M - C fázison viszonylagosan hibás eszköz volt. Az erőtlenségi próba hálózása és az anomális terület látható az 1. ábrán. Az ábrán a sötét színű rész jelzi a feszültségalkalmazási tartományt.
Az 1. ábra alapján a feszültségalkalmazási tartomány tartalmazza: a 1M busz 6 áramköri szakítóját, 6 busz elválasztóját, 2 vonaloldali elválasztót, 5 levegő busharics csoportot, 1M busz PT-jének 1 busz elválasztóját, és 2M busz 6 busz elválasztóját. A feszültségalkalmazási pont a 2. főtranszformátor bejövő vonalának emelőjén volt belerakva.
Anormális pontok keresésének folyamata
A GIS teljesen bezárt szerkezetű, több független komponensből álló egység. A 1M-hoz kapcsolódó eszközök 83 független gázszektorral rendelkeznek, ami nagyon kihívást jelent az anomális pontok megtalálásához. Kutatások után, pontonkénti kiesztetési módszert alkalmaztak, hogy a hibás eszközök körét szűkítsék.
A GIS teljesen bezárt szerkezet miatt az izolációt csak a kitett részeknél lehet mérni, és az izolációmérési pontok mind 15 méter magasan találhatók a telephelyen. Az izolációmérés során sok korlátozó tényező létezik. Például a személyzetnek grúffal kell fel- és lejutnia, kommunikációs eszközökre van szükség a kapcsolatra, és a mérés közben folyamatosan változtatni kell a mérővezetéken. Az elemzés alapján kiderült, hogy a 1M-hez kapcsolódó PT elválasztó bezárása és a PT másodlagos földvezetékének eltávolítása nagyon kényelmesen engedélyezi, hogy a PT-t izolációmérési pontként használják, így a vizsgálók valós időben kommunikálhatnak anélkül, hogy kommunikációs eszközökre volna szükségük.
A 1M-hez kapcsolódó összes elválasztó megnyitásra került, és minden áramköri szakító bezárásra került. Ezután, a feszültségalkalmazási pont intervallumától kezdve, a 1M-hez kapcsolódó elválasztókat (kivéve a 1M VT elválasztóját) egymás után bezárták, és minden elválasztó bezárása után izolációt mérték. Végül, a 1M - C busz 5W11 kimenő vonal intervallumában a fő áramkör izolációja 400 MΩ volt. További lépésként ezen intervallum áramköri szakítóját megnyitva, végül a hibás pontot a vonaloldali elválasztótól a külső GIS busharicsig határozták meg.
Az 1. ábrán látható anomális területet elkülönítették, és a nem anomális részekre a fő izolációs erőtlenségi próba eljárása szerint újra feszültséget alkalmaztak. Az eredmények megfeleltek. A maradék eszközökre hálózati frekvenciának erőtlenségi próba is végre lett hajtva, amelyek mindegyike sikeresen letelt.
Anormális pontok kezelése
Az anomális területen 5 független gázszektor található. A hibás pont pontos meghatározásához szükség volt mindegyik gázszektor egyenkénti ellenőrzésére.Mivel a GIS belső SF₆ gáza a próba után mérgezővé vált, 2022. december 12-én, a gáz visszaszerezése és a berendezés bontása után kiderült, hogy a 1M - C busz 02 - 5 gázszektorban, a függőleges busz alsó szakaszának háromirányú busz támogató izolátora tört. A busz vezető, burkolat, és szomszédos izolátorok megfelelték a termék technikai követelményeit.
A gyártó 2022. december 13-án cserélte a hibás izolátort, újra telepítette a buszt, és befejezte a gázkezelést, szivárgás-ellenőrzést, páratartalom mérést, és a fő áramkör ellenállásának mérést. Miután a végeredmények megfelelőnek bizonyultak, 2022. december 14-én, a fenti próba hálózása és a fő áramkör izolációs erőtlenségi próba eljárása alapján újra végrehajtották a hálózati frekvencia erőtlenségi próbat. A próba eredményei megfelelőek voltak (592 kV, 1 percig).
A támogató izolátor törésének okainak elemzése
Összesen 145 támogató izolátor található a GIS-ben. A tört támogató izolátor, hogy elszigetelt eset-e vagy egy batch széles problémája, létfontosságú a lépcsőbéles alátámasztó biztonságos és megbízható üzembe helyezéséhez. Emiatt, a hibás izolátor törésének gyökér okának azonosítása érdekében a következő szempontokból végzett kutatásokat:
Busz helyszíni összeállítási minőségének ellenőrzése
A CX1 - 1C (gyári szám, továbbiakban ugyanígy) busz helyszínen 2022. december 3-án került összeállításra. Az összeállítási folyamat során a gyártó helyszíni képviselője ellenőrizte minden elemet a "Helyszíni dokkolási ellenőrzési műveletek kártyája" alapján. A tulajdonos és a felügyelő közösen tanúja volt a folyamatnak, és csak a három fél aláírása után indíthatók el az összeállítási munkák. Az összeállítás befejezése után, helyszíni ellenőrzési tesztek, mint például a gáz páratartalom, szivárgás, és környezeti ellenállás mérése került végrehajtásra. Ez alapján kizárható, hogy a támogató izolátor törése a helyszíni összeállítási minőség, folyamat, vagy más tényezők miatt történt.
Busz támogató izolátorainak anyagminta megfelelőségének ellenőrzése
A tört támogató izolátor gyári száma Z220704 - 1G1, amit a gyártó egyik leányvállalata 2022. júliusban készített. A gyár elhagyása előtt ez a támogató izolátor átvette a vizuális ellenőrzést, méretmérést, vitrifikációs hőmérséklet ellenőrzést, röntgenes hibakeresést, és elektromos tesztelést, amelyek mindegyike megfelelőnek bizonyult.
Az izolátorok gyári kilépési jelentései és a beérkezési ellenőrzési jegyzékei azt mutatják, hogy mind a gyári kilépési, mind a beérkezési ellenőrzési eredmények megfelelnek a követelményeknek.
Busz gyártási történetének ellenőrzése
A CX1 - 1C buszegység gyártási történetének vizsgálata alapján, a gyártó 2022. szeptember 20-án kezdte a gyártást és összeállítást, és 2022. október 12-én fejezte be. A gyártási történet rekordjai azt mutatják, hogy a belső és külső összeállítási folyamatok megfeleltek a rajzon meghatározott technikai követelményeknek és folyamatnormáknak, nincs semmilyen anomália. Tehát kizárható, hogy a gyártási történetben szereplő folyamatok okozták a támogató izolátor törését.
Busz gyári kilépési tesztek ellenőrzése
A CX1 - 1C busz 2022. október 6-án a gyárban halálos villámimpulzus, hálózati frekvencia erőtlenségi, és parciális levezetési tesztekre került, amelyeket első próbálkozásra sikeresen teljesített, és a teszteredmények megfelelőek voltak. Ez azt jelzi, hogy a busz és a támogató izolátorok normális állapotban voltak, amikor a gyár elhagyták.
Anormális támogató izolátorok ellenőrzése
Az ellenőrzések a hibás támogató izolátorok hibás jellegének és ellenőrzési tesztek (méretmérés, hibakeresés, anyagszövet elemzés stb.) szempontjából történnek.
Hibás jelleg
Ez az izolátor felületi levezetési útjának elemzése alapján, a magasfeszültségű és alacsonyfeszültségű elektrodák közötti izoláló részben áthatárolás jellemzője látható. Általában, egy izolátor áthatárolása bizonyos hibák jelenléte miatt fordul elő a belső izoláló részben, vagy további mechanikai stressz, ami belső repedéseket okoz, és ezután az áthatárolás a repedések mentén történik.
Ellenőrzési tesztek
Újra méretmérés. Az anomális támogató izolátor újra méretmérése megfelelőnek bizonyult. Az újra méretmérési eredmények a 1. táblázatban láthatók.
Röntgenes hibakeresés. Röntgenes hibakeresést végeztek az anomális támogató izolátoron, és nem találtak kívüli hibákat, kivéve a törési repedéseket.Rezinanyag újra ellenőrzése. Mintavételezést végeztek az anomális mintákból, és újra ellenőrizték a sűrűséget, a töltőanyag tartalmát, és a vízszintes átalakulási hőmérsékletet, és a eredmények megfelelőek voltak. A rezinanyag detektálási eredmények a 2. táblázatban láthatók.
Izolátor és elektroda kötélfelületének újra ellenőrzése. Az izolátor nem levezetett területét vágották, és a rezin-metál kötélfelületét festékkel hibakeresésre festették. Kivéve a törés helyén a festék kis mértékű beterjedését, a többi terület normális volt, ami azt bizonyítja, hogy a rezinben nincs hiba, és jól kötött a rezin az elektrodához.
Rezin felolvasztásának újra ellenőrzése. A hibás támogató izolátor rezinjét magas hőmérsékleten felolvasztották, és újra ellenőrizték az elektrodát. A hibás támogató izolátoron a levezetési pont helyén a magasfeszültségű elektrodának íves felületén helyi anomális deformáció volt látható. Összességében, a támogató izolátor gyártási folyamata során, a műszaki személyzet hibás művelete miatt a magasfeszültségű elektrodának íves felülete anomálisan deformált. Mivel a deformáció kisebb mértékű volt, a műszaki személyzet nem észlelte időben, és a hibás alkatrészek a következő folyamathoz kerültek, végül az izolátor öntéséhez.
Ez a hiba a műszaki személyzet nem standard műveletének következményeként alakult ki, ami a magasfeszültségű elektrodának anomális deformációjához, és a későbbi izolátor töréséhez vezetett. A támogató izolátor szerkezete olyan izolációs szerkezet, amit a gyártó már használt. 2003 óta, több mint 36 000 izolátor került gyártásra, és megbízhatóan működik a mezőben. Tehát, ez a támogató izolátor törése egy elszigetelt eset.
Szimulációs ellenőrzés
Biztonsági okokból, szimulációs ellenőrzést végeztek ezzel az izolátor szerkezettel rendelkező buszon.Feszültség alkalmazása: A középső vezető és a magasfeszültségű elektroda 1675 kV-on, míg a burkolat, a támogató alap, és a magasfeszültségű elektroda 0 potenciálban van.
Megítélési kritérium: A minimális funkcionális gáznnyomás 0,45 MPa mellett, az izolátor felületi felületi-villámlásos elektromos mező ereje nem haladhatja meg 12 kV/mm, és a magasfeszültségű elektroda elektromos mező ereje nem haladhatja meg 50 kV/mm.
A szimuláció eredményei azt mutatják, hogy az izolátor maximális felületi-villámlásos elektromos mező ereje 10,5 kV/mm, ami kisebb, mint 12 kV/mm, és a eredmény megfelelő. A magasfeszültségű elektroda felületén a maximális elektromos mező ereje 21,2 kV/mm. A 318 kV hálózati frekvencia esetén a maximális elektromos mező ereje 40,2 kV/cm, ami kisebb, mint 50 kV/cm, és a eredmény is megfelelő.
A 500 kV lépcsőbéles alátámasztó 550 kV GIS-je 2022. december 28-án sikeresen energiát kapott először. A 2. egység 2023. november 29-én csatlakozott először a hálózathoz. A telephelyen lévő összes eszköz sikeresen átment a nyomásteztes, és normálisan működik.
Következtetés
A 110 kV-nál magasabb fontos feszültségű eszközök esetében szükséges szigorúan betartani a DL/T 586—2008 "Technikai útmutató a villamos energiaszolgáltatási eszközök gyártási felügyeletére" releváns követelményeit, hogy megerősítsék a gyár alapú felügyeletet, és forrásból ellenőrizzék az eszközök gyártási minőségét. A GIS gyártóknak erősíteniük kell a minőség-ellenőrzési tudatosságukat, teljesen átnézniük kell a minőség-szerződéses kockázati pontokat minden munkahelyen, és javítsák a műszaki utasításokat, műszaki normákat, és műszaki eljárásokat minden feszültségi szinten. Sz
