تحليل فشل حافلة RMU بـ 35 كيلوفولت بسبب أخطاء التركيب

يقدم هذا المقال حالة للفشل في عزل حافلة وحدة الحلقة الرئيسية بجهد 35 كيلوفولت، ويحلل أسباب الفشل ويقترح حلولاً [3]، مما يوفر مرجعًا للبناء والتشغيل محطات الطاقة الجديدة.

1 نظرة عامة على الحادث

في 17 مارس 2023، أبلغ موقع مشروع التصحر الشمسي عن حادث قفز الأرض في وحدة الحلقة الرئيسية بجهد 35 كيلوفولت [4]. وقد أرسل الشركة المصنعة فريقًا من الخبراء الفنيين إلى الموقع لفحص سبب الفشل. بعد الفحص، تبين أن الوصلة الأرباعية في أعلى الخزانة تعرضت للفشل الأرضي. يظهر الشكل 1 حالة حافلة المرحلة B في موقع الحادث. كما يمكن رؤية ذلك من الشكل 1، كان هناك مادة بيضاء مسحوقية على حافلة المرحلة B، والتي يُشتبه بأنها آثار تركت بعد الفشل الكهربائي للحافلة. كانت هذه النظام قد دخلت الخدمة لمدة 8 أيام فقط.

وفقاً للفحوصات والاختبارات على الأرض، تبين أن فريق العمل لم يتبع بدقة المتطلبات الموجودة في دليل التركيب والتشغيل للمعدات، مما أدى إلى اتصال ضعيف للأجزاء الموصلة والتعرض للحرارة الزائدة، مما أدى بدوره إلى فشل عزل الحافلة.

2 الاختبارات والتفتيش على الأرض

2.1 اختبار العزل

أولاً، تم قطع التغذية الخارجية لتقطيع التيار الكهربائي عن كامل المحطة لتحديد موقع العطل. تم ضبط المعدات على الحالة الموصلة (المفتاح العازل مغلق، القاطع مغلق، مفتاح الأرض مفتوح). تم قياس مقاومة العزل على المراحل A وB وC على التوالي في طرفي الخروج للمعدات. أظهر الاختبار أن قراءات أوميتر الميجا للمعدات في المراحل A وC اقتربت من اللانهاية (عزل جيد)، بينما كان قراءة أوميتر الميجا للمعدات في المرحلة B أقل من 5 ميجا أوم، مما يشير إلى أداء عزل ضعيف في المرحلة B للمعدات. هذا يشير في البداية إلى مشكلة عزل في مكان ما في المرحلة B للمعدات.

2.2 فحص تسجيل العطل

يظهر تسجيل العطل على الأرض في الشكل 2. كما يمكن رؤية ذلك من الشكل 2، عند حدوث العطل، ارتفعت الجهد للمراحل A وC على حافلة 35 كيلوفولت رقم 1 إلى الجهد الخط، بينما كان الجهد للمستوى B قريبًا من الصفر.

2.3 التفتيش البصري للمعدات على الأرض

تحتوي حافلة القسم الأول على 9 خزائن. من خلال التفتيش البصري للمعدات على الأرض، تم العثور على مادة بيضاء مسحوقية على حافلة المرحلة B، والتي يُشتبه بأنها آثار تركت بعد الفشل الكهربائي للحافلة. هذا يحدد أن حادث فشل عزل الحافلة حدث في الخزانة 1AH8 من حافلة القسم الأول.

2.4 فك وتفتيش موقع العطل

بعد فتح غطاء العزل لحافلة المرحلة B، تبين أن سداد العزل لم يكن ثابتًا بشكل صحيح كما هو موضح في الشكل 3، وأن قطع موصلات بلاط الحافلة لم تكن مضغوطة بإحكام كما هو موضح في الشكل 4.

2.5 فك وتفتيش ثاني لحافلة العزل

تم قطع الوصلة الأرباعية التالفة لتحليلها. تبين أن الهيكل الداخلي للوصلة الأرباعية تعرض للتآكل الحراري الشديد كما هو موضح في الشكل 5. كما تعرض سداد العزل بالقرب من منطقة الموصل للتآكل الحراري الشديد كما هو موضح في الشكل 6.

2.6 فحص حافلات العزل العليا للمراحل A وC

من خلال فحص حافلات العزل المتبقية للمراحل A وC، تبين أن عملية التركيب كانت صحيحة، ولم يتم ملاحظة أي تغير في اللون أو التآكل في مواقع التوصيل للموصلات.

3 تحليل أسباب فشل عزل الحافلة

3.1 تحديد نطاق العطل

تم إجراء اختبارات مقاومة العزل للمعدات على الأرض. تبين أن المراحل A وC نجحت في اختبار العزل، بينما فشلت المرحلة B. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت بيانات تسجيل العطل على الأرض أن حافلة المرحلة B تعرضت لقصور أرضي. عند حدوث العطل، ارتفع الجهد للمراحل A وC على حافلة 35 كيلوفولت رقم 1 إلى الجهد الخط بينما اقترب الجهد للمستوى B من الصفر. هذا هو مميز لحادث قصر أرضي معدني أحادي النقل النموذجي (فشل عزل حافلة المستوى B للأرض). من خلال التحقيق، تم تحديد موقع العطل في وصلة حافلة المستوى B في الخزانة 1AH8.

3.2 قيمة التيار الصفرية وتقييمات التيار في الحافلة

بعد 419 مللي ثانية من حدوث العطل، تعمل حماية التيار الصفرية الزائد للمحول الأرضي بعد 452 مللي ثانية من العطل، اختفى تيار العطل. من خلال التحقق من الكمبيوتر الدقيق للمحول الأرضي، سجل تشغيل حماية التيار الصفرية، كما هو موضح في الشكل 7. كان القيمة التشغيلية 0.552 أمبير (مع نسبة التحويل التيار الصفرية CT 100/1)، والتي تتطابق مع قيم تسجيل العطل، كما هو موضح في الشكل 8.

وفقاً لتسجيل الأعطال، كان القيمة الفعالة للتيار الثانوي للمحول الكهربائي رقم 1 في فرع الحافلة ذات الجهد المنخفض تتراوح بين 0.5-0.6 أمبير. نظراً لأن نسبة التيار المحول كانت 2000/1، تم حساب أن تيار قسم I من الحافلة في تلك اللحظة قد وصل إلى 1000-1200 أمبير.

3.3 تأثير جودة التركيب

 من خلال فك وفحص الحافلة العازلة للطور B في موقع العطل (الخزان 1AH8)، تم اكتشاف أن مقبس العزل للطور B لم يكن محكم الإغلاق والشد، مما أدى إلى عدم ضغط أسلاك الموصل داخل موصل الاتصال رباعي الطور بشكل صحيح. هذا أدى إلى تقليل مساحة الاتصال في نقطة اتصال الحافلة الرئيسية، مما أدى إلى زيادة المقاومة في هذا المكان.

حيث: R هي مقاومة الدائرة (أوم)؛ ρ هي مقاومة الموصل (أوم·م)؛ L هي طول الموصل (م)؛ S هي مساحة المقطع العرضي للموصل (م²). من المعادلة (1)، يمكن رؤية أن عندما تكون مساحة الاتصال أصغر، فإن مقاومة دائرة الجهاز تصبح أكبر. وفقًا للمعادلة (2)، يتم إنتاج المزيد من الحرارة لكل وحدة زمنية أثناء التشغيل. عندما يكون التبريد أقل من إنتاج الحرارة، تستمر الحرارة في التراكم في هذا المكان. بعد الوصول إلى درجة معينة (نقطة حرجة)، يتم تلف العزل في هذا المكان، مما يؤدي إلى انهيار العزل وتسبب عطل الأرض.

حيث: Q هي الحرارة (جول)؛ I هو التيار (أمبير)؛ R هي المقاومة (أوم)؛ t هي الزمن (ثانية).

باختصار، سببت درجة الحرارة المرتفعة تدهور أداء العزل للحافلة، مما أدى إلى حدوث انهيار عزل الحافلة. عندما تم إزالة موصل الاتصال رباعي الطور من الخزان 1AH8 على الموقع، كان مسمار ومحلقته قد ذابا معًا بسبب التفريغ الكهربائي والتآكل الناتج عن الحرارة العالية، مما جعلهما غير قابلين للتفكيك، كما هو موضح في الشكل 9.

4 التعامل مع الأعطال والتوصيات

4.1 إجراءات التعامل مع الأعطال

تحضير المواد والمعدات والأدوات ذات الصلة، وإتمام إجراءات تصريح العمل على الموقع، واستبدال الحافلات العازلة التالفة على الموقع، مثل الأكمام العازلة الثلاثية، والأكمام العازلة الرباعية، والأنبوب العازل المستقيم، واستبدال الأكمام من نوع F التي تغيرت ألوانها بسبب الحرارة العالية، وإجراء الاختبارات ذات الصلة، وأخيراً استعادة التغذية الكهربائية.

4.2 التوصيات الوقائية

قبل تركيب المعدات، يجب على الفنيين من الشركة المصنعة للمعدات تقديم تدريب متخصص لأفراد فريق التركيب على الموقع وشرح الاحتياطات ذات الصلة. أثناء تركيب الحافلة، يجب على فريق التركيب اتباع إجراءات التركيب الواردة في دليل تشغيل الشركة المصنعة بدقة. بعد الانتهاء من التركيب على الموقع، يجب استخدام مفتاح عزم الدوران للتحقق من ضبط الحافلة بشكل صحيح.

بعد الانتهاء من تركيب المعدات، يحتاج فنيو الاختبار على الموقع إلى إجراء اختبارات مقاومة الدائرة واختبارات تحمل الجهد الكهربائي على المعدات. يمكن لهذه الاختبارات الكشف عن المشكلات مسبقاً ومنع تفاقم الحوادث. يمكن وضع المعدات في الخدمة رسميًا فقط بعد التحقق من القبول. أثناء تشغيل المعدات، يمكن للمحطات التوزيعية النظر في تنفيذ استراتيجية فحص موزعة زمنياً ومكانياً للغرف التوزيعية لتحديد مخاطر التشغيل المحتملة للمعدات في أقرب وقت ممكن.

5 خاتمة 

تقدم هذه الورقة عطل انفجار عازل الحافلة في وحدة الحلقة ذات الجهد 35 كيلوفولت، وتم إجراء فحص عطل على الموقع، وتحليل شكل الموجة العطل، وتحليل سبب العطل. تم قطع التيار الكهربائي بسبب انهيار طبقة العزل للحافلة، مما أدى إلى عطل الأرض الذي أثار قفز الحماية. يظهر هذا الحادث أن جودة التركيب لها تأثير كبير على التشغيل طويل الأمد للمعدات. 

على الرغم من التحسين الكبير في جودة وخدمة المنتجات الكهربائية المحلية ذات الصلة في الصين في السنوات الأخيرة، لا تزال تحدث حوادث بسبب مشكلات التركيب والتركيب، مثل تسخين غير طبيعي وحتى الانفجارات بسبب انهيار العزل في نقاط نهاية المعدات. مع الاستمرار في تطور صناعة الكهرباء في الصين، يعتبر تعزيز التدريب المهني للأفراد ذوي الصلة مهم للغاية لتطوير سريع لصناعة الكهرباء في الصين.