Pagsusuri at Pagproseso ng Anomalya sa 550 kV GIS Withstand Voltage test
Ang gas - insulated metal - enclosed switchgear (GIS) ay isang switching device na binubuo ng mga switching appliances tulad ng circuit breakers (GCB), disconnectors (DS), earthing switches (ES), at mga unit tulad ng voltage transformers, current transformers, surge arresters, at enclosed busbars. Ang mga high - potential components ay nasa loob ng isang grounded enclosed metal shell, na puno ng SF₆ gas na may mahusay na insulating at arc - extinguishing properties bilang insulating medium. Ang GIS ay may compact structure, maliit na footprint, mababang maintenance requirements, madaling installation, mahusay na interrupting performance, at walang interference, at lalong lubos na ginagamit sa mga power systems.
Ang 550 kV GIS sa isang 500 kV step - up substation ng isang kompanya ay gumagamit ng double - busbar wiring arrangement structure, na may 2 main transformer incoming lines, 1 starting and standby transformer incoming line, 2 outgoing lines, at 1 bus - tie, kabuuang 6 circuit breakers. Bawat isa ng 1M at 2M ay may 1 PT bay. Ito ay gawa noong Oktubre 28, 2022, at ang on - site assembly ay natapos noong Disyembre 10, 2022. Sa panahon ng handover withstand voltage test, isang supporting insulator ang naranasan ng abnormal breakdown.
Ang mga analisis ay isinagawa mula sa mga aspeto tulad ng lokasyon ng anomalya, kalidad ng on - site assembly, pagtugon sa materyales, kasaysayan ng paggawa sa pabrika, X - ray flaw detection, resin dissolution, at electric field simulation. Natukoy ang sanhi ng pagkakasira ng supporting insulator, at ibinigay ang mga rekomendasyon para sa pagpapatigas ng supervision at quality control sa proseso ng paggawa ng GIS.Ang on - site withstand voltage at insulation test guidelines para sa gas - insulated metal - enclosed switchgear, at ang aprubadong test plan.
Test Voltage
Kinukuha ang 80% ng rated short - time power - frequency withstand voltage value ng 740 kV na ipinagbibigay alam ng manufacturer, na 592 kV, na may duration ng 1 minuto.
Conditions that the Tested Equipment Should Meet
Test Method and Criteria
Ang test voltage para sa inirerebyuhang GIS ay dapat itataas mula 0 V hanggang 318 kV una, na hahawakan ng 5 minuto, pagkatapos itataas hanggang 473 kV at hahawakan ng 3 minuto. Sa wakas, ang test voltage ay itataas hanggang sa rated withstand voltage value ng 592 kV at hahawakan ng 1 minuto. Kung walang breakdown, ito ay ituturing na qualified.
Searching for and Handling of Abnormal Points
Overview of the Breakdown Abnormality
Noong 14:03 ng Disyembre 11, 2022, isinagawa ang isang insulation handover withstand voltage test ng main circuit sa 550 kV GIS sa substation sa construction site. Kapag inirerebyuhang ang phases B at C, itinaas ang voltage hanggang 318 kV at hawakan ng 5 minuto, na lumampas sa test. Kapag itinaas ang voltage hanggang 473 kV at hawakan ng 2 minuto, nangyari ang breakdown. Ang voltage ay biglaang bumaba hanggang 0 V, at narinig ang isang medyo malakas na abnormal sound sa substation, nagresulta sa pagkansela ng test. Pagkatapos ng pagkakaroon ng mga safety measures, ang insulation resistance to ground ng 1M - C phase main circuit ay inukit na 400 MΩ, at ang natitirang bahagi ay 200 G&Ω. Itinukoy na mayroong fault sa isang device na dinala ng 1M - C phase. Ang wiring para sa withstand voltage test at ang abnormal area ay ipinapakita sa Figure 1. Ang blackened part sa figure ay nagsisilbing range ng voltage - applying.
Makikita mula sa Figure 1 na ang range ng voltage - applying ay kinabibilangan: 6 circuit breakers na dinala ng bus 1M, 6 bus disconnectors, 2 line - side disconnectors, 5 sets ng air bushings, 1 bus disconnector ng PT na dinala ng 1M, at 6 bus disconnectors ng 2M. Ang point ng voltage - applying ay itinakda sa riser ng incoming line ng Main Transformer No. 2 sa labas.
Process of Searching for Abnormal Points
Ang GIS ay may fully - enclosed structure, na may maraming independent components na bumubuo ng isang integrated whole. Ang equipment na kaugnay ng 1M ay may 83 independent gas compartments, na nagpapahirap na makahanap ng abnormal points. Matapos ang pagsisiyasat, isinagawa ang point - by - point elimination method upang mapaliit ang saklaw ng abnormal equipment.
Dahil sa fully - enclosed structure ng GIS, ang insulation ay maaaring sukatin lamang sa exposed parts, at ang mga insulation measurement points ay nasa 15 - meter - high riser seats sa labas. Kapag sukat ang insulation, maraming restrictive factors. Halimbawa, ang mga tao ay kailangan gumamit ng crane upang makapunta at makalabas, communication tools ang kailangan para sa liaison, at ang mga test leads ay kailangan palaging baguhin sa panahon ng pagsusukat. Sa pamamagitan ng pagsusuri, natuklasan na ang pagbubukas ng PT disconnecting switch na kaugnay ng 1M at pagtanggal ng secondary ground wire ng PT ay magiging napakamadali na gamitin ang PT bilang isang insulation measurement point, na nagbibigay ng kakayahan sa mga inspector na mag - communicate sa real - time nang hindi umasa sa communication tools.
Ang lahat ng disconnecting switches na konektado sa GIS 1M ay binuksan, at ang lahat ng circuit breakers ay isara. Pagkatapos, simula sa interval sa voltage - applying point, ang mga disconnecting switches na konektado sa 1M (maliban sa 1M VT disconnecting switch) ay isara ng isa - isa, at sukat ang insulation bawat isang disconnecting switch na isara. Sa wakas, sa outgoing line interval 5W11 ng 1M - C bus, ang insulation ng main circuit ay inukit na 400 M&Ω. Mas nakumpirma ang pagbubukas ng circuit breaker ng interval na ito, ang abnormal point ay natukoy na nasa lugar mula sa line - side disconnecting switch ng circuit breaker na ito hanggang sa outdoor GIS bushing.
Ang abnormal area sa Figure 1 ay inisolate, at isinagawa ang second voltage application sa non - abnormal parts ayon sa main insulation withstand voltage test procedure. Ang resulta ay nagpakita ng compliance. Ang power - frequency withstand voltage tests ay isinagawa sa natitirang equipment, lahat ay lumampas nang maayos.
Handling of Abnormal Points
May 5 independent gas compartments sa abnormal area. Upang ma - locate nang wasto ang abnormal point, kinakailangang buksan ang bawat gas compartment ng isa - isa para sa inspection.Dahil ang SF₆ gas sa loob ng GIS ay naging toxic pagkatapos ng test, noong Disyembre 12, 2022, pagkatapos ng recovery ng gas at pag - disassemble ng equipment, natuklasan na ang supporting insulator ng three - way busbar sa lower section ng vertical busbar sa 02 - 5 gas compartment ng 1M - C busbar ay narampon. Ang busbar conductor, casing, at adjacent insulators ay lahat ay sumasang - ayon sa product technical requirements.
Ang manufacturer ay pinalitan ang abnormal insulator noong Disyembre 13, na reinstall ang busbar, at natapos ang gas treatment, leak detection, moisture measurement, at main - circuit resistance measurement. Pagkatapos ng resulta na naging qualified, noong Disyembre 14, isinagawa muli ang power - frequency withstand voltage test gamit ang nabanggit na test wiring method at sumunod sa main - circuit insulation withstand voltage test procedure. Ang resulta ng test ay qualified (592 kV hawakan ng 1 minuto).
Analysis of the Causes of Supporting Insulator Fracture
Mayroong kabuuang 145 supporting insulators sa GIS. Kung ang narampong supporting insulator ay isang isolated case o bahagi ng batch - wide problem, ito ay napakahalaga para sa safe at reliable commissioning ng step - up substation. Kaya, upang matukoy ang root cause ng pagkakasira ng fault insulator, isinasagawa ang mga imbestigasyon mula sa mga sumusunod na aspeto.
Inspection of Busbar On - site Assembly Quality
Ang CX1 - 1C (factory number, pareho sa ibaba) busbar ay inassemble on - site noong Disyembre 3, 2022. Sa panahon ng proseso ng assembly, ang on - site representative ng manufacturer ay pinag - verify ang bawat item batay sa "On - site Docking Confirmation Operation Item Card". Ang owner at supervisor ay nagsaksi sa proseso, at ang assembly ay maaaring magpatuloy lamang pagkatapos ng tatlong partido ang nagtapos ng signing formalities. Pagkatapos ng assembly, isinagawa ang on - site verification tests tulad ng gas moisture content, leak detection, at loop resistance. Ito ay halos nag - exclude ang posibilidad na ang pagkakasira ng insulator ay dahil sa kalidad, proseso, at iba pang mga factor ng on - site assembly.
Inspection of the Material Compliance of Supporting Insulators for Busbars
Ang narampong supporting insulator ay may factory - out number na Z220704 - 1G1, na gawa ng isang subsidiary company ng manufacturer noong Hulyo 2022. Bago lumabas ng pabrika, ang supporting insulator na ito ay dumaan sa mga inspeksyon at test tulad ng visual inspection, dimensional measurement, vitrification temperature testing, X - ray flaw detection, at electrical testing, lahat ay sumasang - ayon.
Ang factory - out inspection reports at incoming - inspection records ng insulators ay nagpapakita na ang mga resulta ng factory - out at incoming - inspection ay sumasang - ayon sa mga requirement.
Inspection of Busbar Manufacturing History
Ang inquiry sa assembly history ng CX1 - 1C busbar unit ay nagpapakita na ang manufacturer ay nagsimula ng produksyon at assembly noong Setyembre 20, 2022, at natapos ang trabaho noong Oktubre 12, 2022. Ang mga record sa assembly history table ay nagpapakita na ang mga internal at external assembly processes ay sumasang - ayon sa teknikal na requirements at process standards na ipinagbibigay alam sa mga drawing, walang abnormalidad na natuklasan. Kaya, maaaring i - exclude na ang mga proseso na ipinagbibigay alam sa manufacturing history table ang nagdulot ng pagkakasira ng supporting insulator.
Inspection of Busbar Factory - out Tests
Ang CX1 - 1C busbar ay dumaan sa lightning impulse, power - frequency withstand voltage, at partial discharge tests sa pabrika ng manufacturer noong Oktubre 6, 2022, lahat ay lumampas sa unang attempt, at ang mga resulta ng test ay qualified. Ito ay nagpapakita na ang busbar at insulators ay normal nang lumabas ng pabrika.
Inspection of Abnormal Supporting Insulators
Isinasagawa ang mga inspeksyon mula sa mga aspeto tulad ng failure nature ng abnormal supporting insulators at verification tests (kasama ang dimensional inspection, flaw detection, material analysis, atbp.).
Failure Nature
Ang pagsusuri sa surface discharge path ng insulator na ito ay nagpapakita na may appearance ng through - damage sa insulating part sa pagitan ng high - voltage electrode at low - voltage electrode. Karaniwan, ang through - damage ng isang insulator ay nangyayari dahil sa presence ng ilang mga defect sa loob ng insulating part, o dahil sa additional mechanical stress, na nagdudulot ng mga cracks sa loob ng insulating part, at pagkatapos ay nangyayari ang through - breakdown along the cracks.
Verification Tests
Dimensional re - inspection. Ang dimensional re - inspection ng abnormal supporting insulator ay qualified. Ang resulta ng re - inspection ay ipinapakita sa Table 1.
X - ray flaw detection. Isinagawa ang X - ray flaw detection sa abnormal supporting insulator, at walang external defects maliban sa fracture cracks ang natuklasan.Resin material re - inspection. Kinuha ang mga sample mula sa abnormal specimens para sa re - inspection ng density, filler content rate, at glass transition temperature, at ang mga resulta ay qualified. Ang resulta ng resin material detection ay ipinapakita sa Table 2.
Re - inspection ng resin - to - electrode bonding interface. Ang hindi discharged area ng insulator ay tinanggal, at ang resin - to - metal bonding surface ng insulator ay dyed para sa flaw detection. Maliban sa lokal na slight penetration ng coloring agent sa fracture, ang iba pang lugar ay normal, na nagpapatunay na walang mga defect sa loob ng resin at ang resin ay maayos na nakakabit sa electrode.
Re - inspection ng resin melting. Pagkatapos ang resin ng abnormal supporting insulator ay melted sa mataas na temperatura, ang electrode ay re - inspected. May lokal na abnormal deformation sa posisyon ng discharge point sa arc - shaped surface ng high - voltage electrode. Sa wakas, sa panahon ng proseso ng paggawa ng supporting insulator, ang improper operation ay nagdulot ng abnormal deformation sa arc - shaped surface ng high - voltage electrode. Dahil ang deformation ay maliit, ang mga operator ay hindi nagtagumpay na nadetect ito nang agad, nagresulta sa pagpasok ng defective components sa susunod na proseso at sa wakas ay nagresulta sa pag - pour ng insulator.
Ang pagkakasira na ito ay dulot ng non - standard operation ng mga operator, na nagdulot ng abnormal deformation ng electrode at sa wakas ay nagresulta sa pagkakasira ng insulator. Ang structure ng supporting insulator na ito ay isang insulation structure na ginagamit ng manufacturer. Simula noong 2003, higit sa 36,000 insulators ang gawa at nagsasagawa ng maayos sa field. Kaya, ang pagkakasira ng supporting insulator na ito ay isang isolated case.
Simulation Verification
Para sa seguridad, isinagawa ang simulation verification sa busbar na may insulator structure na ito.Voltage application: Ang central conductor at ang high - voltage electrode ng insulator ay nasa 1675 kV, habang ang casing, support base, at low - voltage electrode ng insulator ay nasa 0 potential.
Judgment criteria: Sa minimum functional gas pressure ng 0.45 MPa, ang surface - flashover electric field strength ng insulator ay hindi dapat lumampas sa 12 kV/mm, at ang electric field strength ng high - voltage electrode ng insulator ay hindi dapat lumampas sa 50 kV/mm.
Ang resulta ng simulation ay nagpapakita na ang maximum surface - flashover electric field strength ng insulator ay 10.5 kV/mm, na mas mababa sa 12 kV/mm, at ang resulta ay qualified. Ang maximum electric field strength sa surface ng high - voltage electrode ay 21.2 kV/mm. Nai - convert sa kondisyon ng power - frequency voltage ng 318 kV, ang maximum electric field strength ay 40.2 kV/cm, na mas mababa sa 50 kV/cm, at ang resulta ay din qualified.
Ang 550 kV GIS ng 500 kV step - up substation ay matagumpay na energized sa unang pagkakataon noong Disyembre 28, 2022. Ang Unit 2 ay konektado sa grid sa unang pagkakataon noong Nobyembre 29, 2023. Ang lahat ng equipment sa substation ay tumanggap ng pressure test at nagsasagawa ng maayos.
Conclusion
Para sa mahalagang high - voltage equipment ng 110 kV at ibabaw, kinakailangang sunod - sunod ang mga relevant na requirements ng DL/T 586—2008 "Technical Guidelines for Supervision of Power Equipment Manufacturing" upang palakasin ang factory - based supervision ng equipment at kontrolin ang kalidad ng paggawa ng equipment mula sa pinagmulan. Ang mga GIS manufacturers ay dapat palakasin ang kanilang quality control awareness, buuin ang mga quality - related risk points sa bawat post, at i - improve ang mga dokumento tulad ng operation specifications, operation standards, at operation procedures para sa product assembly sa lahat ng voltage levels. Dapat na kontrolin ang mga link tulad ng component procurement, product design, component processing technology, incoming inspection, product assembly, testing, at on - site installation upang tiyakin ang seguridad, estabilidad, at reliableng produkto.
