Utvikling og håndtering av avvik under spenningstest av 550 kV GIS
Gassisoleret metallbeskyttet spenningsveksler (GIS) er et spenningsvekslingsenhet sammensatt av spenningsvekslere som brytere (GCB), frakoblingskontakter (DS), jordingsbrytere (ES), samt enheter som spenningsoverførere, strømoverførere, lynbeskyttere og beskyttede busbarer. Høyspenningskomponenter er plassert inne i en jordet metallskal, fylt med SF₆-gass som har fremragende isolerende og bukkekvikkingsegenskaper som isoleringsmedium. GIS har en kompakt struktur, liten fotavtrykk, lav vedlikeholdsbehov, lett installasjon, god bryteytelse og ingen støy, og blir stadig mer brukt i kraftsystemer.
550 kV GIS i en 500 kV opptrappningsunderstasjon til en gitt virksomhet bruker en dobbel busbar-koblingstruktur, med 2 hovedtransformatorinnganger, 1 start- og reserveringtransformatorinngang, 2 utganger, og 1 busbarforbindelse, totalt 6 brytere. Begge 1M og 2M er utstyrt med 1 PT-bay. Det ble produsert den 28. oktober 2022, og monteringen på stedet ble fullført den 10. desember 2022. Under overføringstesten oppsto det en uvanlig nedbryting av en støtteisolator.
Analyser ble gjennomført fra aspekter som lokasjonen for uvanheten, kvaliteten på montering på stedet, materiellkonformitet, produksjonshistorikk fra fabrikken, røntgenfeiloppsporing, resinopløsning, og elektrisk felt-simulering. Årsaken til støtteisolatorens nedbryting ble identifisert, og forslag om å styrke tilsyn og kvalitetskontroll under GIS-produksjonsprosessen ble fremsatt.Retningslinjer for overføringsspenningstest og isolasjonstest på stedet for gassisoleret metallbeskyttet spenningsveksling, og den godkjente testplanen.
Testespenning
80% av den angitte korttidspådrivhusholdningsspenningsverdien på 740 kV fra leverandøren tas, som er 592 kV, med en varighet på 1 minutt.
Forhold som testutstyr skal oppfylle
Testmetode og kriterier
Testespenningen for det testede GIS skal økes fra 0 V til 318 kV først, holdes i 5 minutter, deretter økes til 473 kV og holdes i 3 minutter. Til slutt økes testespenningen til den angitte pådrivhusholdningsspenningsverdien på 592 kV og holdes i 1 minutt. Hvis det ikke oppstår noen nedbryting, regnes det som kvalifisert.
Søk etter og håndtering av uvanlige punkter
Overblikk over nedbrytingsuvennligheten
Den 11. desember 2022 kl. 14:03 ble en isolasjonsoverføringstest av hovedkretsen utført på 550 kV GIS i understasjonen på byggestedet. Når fase B og C ble testet, økes spenningen til 318 kV og holdes i 5 minutter, og testen ble bestått. Da spenningen økes til 473 kV og holdes i 2 minutter, oppsto det en nedbryting. Spenningen sunk plutselig til 0 V, og det høres en relativt høy uvanlig lyd i understasjonen, og testen ble avbrutt. Etter at sikkerhetsforanstaltninger ble iverksatt, ble isolasjonsmotstand mot jord for 1M - C fase hovedkrets målt til 400 MΩ, og resten til 200 GΩ. Det konkluderes med at det var en feil i et visst enhet som ble bæret av 1M - C fase. Koblingen for pådrivhusholdningstesten og det uvanlige området vises i figur 1. Den mørkede delen i figuren indikerer spenningsapplikasjonsområdet.
Det kan sees fra figur 1 at spenningsapplikasjonsområdet inkluderer: 6 brytere bært av bus 1M, 6 busfrakoblingskontakter, 2 linjesidefrakoblingskontakter, 5 sett luftbushing, 1 busfrakoblingskontakt bært av 1M, og 6 busfrakoblingskontakter av 2M. Spenningsapplikasjonspunktet ble satt på riseren til inngangen til hovedtransformator nr. 2 utendørs.
Prosess for søk etter uvanlige punkter
GIS har en helt lukket struktur, med flere uavhengige komponenter som danner et integrert helhet. Utrustningen knyttet til 1M har 83 uavhengige gassrom, noe som gjør det ganske utfordrende å lokalisere uvanlige punkter. Etter forskning ble en punkt-for-punkt elimineringsmetode valgt for å redusere omfanget av uvanlig utstyr.
På grunn av den helt lukkede strukturen til GIS, kan isolasjon kun måles på de eksponerte delene, og isolasjonsmålepunktene er alle på 15 meter høye riserseter utendørs. Når isolasjon måles, er det mange begrensende faktorer. For eksempel, personell må bruke en kran for å komme inn og ut, kommunikasjonsverktøy kreves for kontakt, og testledninger må konstant endres under måling. Gjennom analyse fant man at ved å lukke PT-frakoblingskontakten knyttet til 1M og fjerne sekundærfeltet til PT, ville det være veldig enkelt å bruke PT som et isolasjonsmålepunkt, noe som lar inspektører kommunisere sanntid uten å måtte stole på kommunikasjonsverktøy.
Alle frakoblingskontakter koblet til GIS 1M ble åpnet, og alle brytere ble lukket. Deretter, startet fra intervallet ved spenningsapplikasjonspunktet, ble frakoblingskontakterne koblet til 1M (unntatt 1M VT frakoblingskontakt) lukket én etter én, og isolasjon ble målt hver gang en frakoblingskontakt ble lukket. Til slutt, i utgangsintervallet 5W11 av 1M - C bus, ble isolasjonen av hovedkretsen målt til 400 MΩ. Ved å videre åpne bryteren i dette intervallet, ble det uvanlige punktet til slutt identifisert i området fra linjesidefrakoblingskontakten til denne bryteren til utendørs GIS bushing.
Det uvanlige området i figur 1 ble isolert, og en andre spenningsapplikasjon ble gjennomført på de ikke-uvennlige delene i henhold til hovedisolasjonsoverføringstestprosedyren. Resultatene viste overensstemmelse. Netthusholdningstester ble gjennomført på resten av utstyret, og alt gikk glatt.
Håndtering av uvanlige punkter
Det var 5 uavhengige gassrom i det uvanlige området. For å nøyaktig lokalisere det uvanlige punktet, var det nødvendig å åpne hvert gassrom én etter én for inspeksjon.Ettersom SF₆-gassen inne i GIS ble giftig etter testen, ble gassen gjenopprettet den 12. desember 2022, og utstyret ble demontert for inspeksjon. Det ble funnet at støtteisolatoren til treveisbusbaren i den nedre seksjonen av den vertikale busbaren i 02 - 5 gassrommet av 1M - C busbar var brutt. Busbarlederen, kroppen, og naboen isolatorer oppfylte produkttekniske krav.
Leverandøren erstattet den uvanlige isolatoren den 13. desember, reinstallerte busbar, og fullførte gassbehandling, lekkasjeoppdagelse, fuktighetsmåling, og hovedkrets motstandsmåling. Etter at resultatene ble funnet kvalifisert, den 14. desember, ble en netthusholdningstest utført igjen ved hjelp av den nevnte testkoblingen og i henhold til hovedkrets isolasjonsoverføringstestprosedyren. Testresultatene var kvalifisert (592 kV holdes i 1 minutt).
Analyse av årsaker til støtteisolatorbrudd
Det er totalt 145 støtteisolatorer i GIS. Om den brutte støtteisolatoren er et enkelttilfelle eller en del av et mer omfattende problem, er av stor betydning for sikker og pålitelig drift av opptrappningsunderstasjonen. Derfor, for å identifisere den grunnleggende årsaken til den defekte isolatoren, utføres undersøkelser fra følgende aspekter.
Inspeksjon av busbar monteringskvalitet på stedet
CX1 - 1C (fabrikknummer, samme nedenfor) busbar ble montert på stedet den 3. desember 2022. Under monteringsprosessen verifiserte fabrikksrepresentanten hver post mot "On - site Docking Confirmation Operation Item Card". Eieren og veilederen vitnet prosessen sammen, og montering kunne bare fortsette etter at de tre partene hadde fullført signaturformalitetene. Etter at monteringen var fullført, ble det gjennomført kontroller på stedet som fuktighet i gassen, lekkasjeoppdagelse, og sirkuitmotstand. Dette utelukker i hovedsak muligheten for at isolatorbruddet ble forårsaket av monteringskvalitet, prosess, og andre faktorer på stedet.
Inspeksjon av materiellkonformitet for støtteisolatorer for busbar
Den brutte støtteisolatoren har fabrikknummer Z220704 - 1G1, som ble produsert av en datterselskap av leverandøren i juli 2022. Før den forlot fabrikken, ble denne støtteisolatoren gjennomført inspeksjoner og tester som visuell inspeksjon, dimensjonsmåling, glasseringstemperaturtest, røntgenfeiloppdaging, og elektriske tester, alle av disse viste overensstemmelse.
Fabrikkut-inspeksjonsrapporter og innkomst-inspeksjonsrekorder for isolatorer indikerer at både fabrikkut- og innkomst-inspeksjonsresultater oppfyller kravene.
Inspeksjon av busbarprodusjonshistorie
En forespørsel om monteringshistorien for CX1 - 1C busbar-enhet viser at leverandøren startet produksjon og montering den 20. september 2022, og fullførte arbeidet den 12. oktober 2022. Oppføringene i monteringshistorietabellen indikerer at både interne og eksterne monteringsprosesser oppfylte tekniske krav og prosessstandarder angitt i tegningene, uten noen uvanligheter. Derfor kan det utelukkes at prosessene oppført i produksjonshistorietabellen forårsaket støtteisolatorbruddet.
Inspeksjon av busbar fabrikkut-tester
CX1 - 1C busbar gikk gjennom lynimpuls, netthusholdning, og partiell utslipptest i leverandørens fabrikk den 6. oktober 2022, alle av disse ble bestått første gang, og testresultatene var kvalifisert. Dette indikerer at busbar og isolatorer var normal når de forlot fabrikken.
Inspeksjon av uvanlige støtteisolatorer
Inspeksjoner utføres fra aspekter som feilarten til uvanlige støtteisolatorer og verifiserende tester (inkludert dimensjonsinspeksjon, feiloppdaging, materiellanalyse osv.).
Feilart
Analyse av overflatedisløsningbanen for denne isolatoren viser at det er en gjennomtrekkende skade i isolerende del mellom høyspenningselektroden og lave spennings elektroden. Generelt oppstår gjennomtrekkende skade i en isolator på grunn av visse defekter inne i isolerende del, eller på grunn av ytterligere mekanisk spenning, som fører til sprukker inne i isolerende del, og deretter gjennomtrekkende nedbryting langs sprukkene.
Verifiserende tester
Dimensjonsreinspeksjon. Dimensjonsreinspeksjonen av den uvanlige støtteisolatoren var kvalifisert. Reinspeksjonsresultatene vises i tabell 1.
Røntgenfeiloppdaging. Røntgenfeiloppdaging ble gjennomført på den uvanlige støtteisolatoren, og ingen ytre defekter unntatt bruddsprukker ble funnet.Resinmateriale reinspeksjon. Prøver ble tatt fra de uvanlige prøvene for reinspeksjon av tetthet, fyllstoffinnhold, og glasovergangstemperatur, og resultatene var kvalifisert. Resinmateriale deteksjonsresultatene vises i tabell 2.
Reinspeksjon av树脂绝缘子与电极之间的粘合界面重新检查。将绝缘子未放电区域切开，对绝缘子的树脂-金属粘合面进行染色探伤。除了断裂处局部有轻微的染料渗透外，其余区域均正常，证明树脂内部无缺陷，树脂与电极粘结良好。 树脂熔化再检查。异常支撑绝缘子的树脂在高温下熔化后，对电极进行了重新检查。高压电极弧形表面的放电点位置出现了局部异常变形。 综上所述，在支撑绝缘子制造过程中，操作不当导致了高压电极弧形表面的异常变形。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，最终导致了绝缘子的浇注。 该故障是由于操作人员的非标准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制造商一直在使用的绝缘结构。自2003年以来，已生产超过36000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。 **模拟验证** 出于安全考虑，对该具有此绝缘子结构的母线进行了模拟验证。 加压：绝缘子的中心导体和高压电极为1675 kV，而外壳、支撑基座和低压电极为0电位。 判断标准：在最小功能气压为0.45 MPa的情况下，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。 模拟结果显示，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。换算成工频电压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升压变电站的550 kV GIS于2022年12月28日首次成功带电。2号机组于2023年11月29日首次并网。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《电力设备监造技术导则》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，完善各级电压产品装配的操作规程、操作标准、操作程序等文件。要对零部件采购、产品设计、零部件加工工艺、进厂检验、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、稳定和可靠。
