Анализ на повреда в шината на 35кВ RMU поради грешки при монтажа

Тази статия представя случай на изолационен срив в шината на 35кВ кръгова разпределителна щийп, анализира причините за повредата и предлага решения [3], предоставящи референция за строителството и експлоатацията на нови енергийни електроцентрали.

1 Общ преглед на инцидента 

На 17 март 2023 г. на местоположение на проект за контрол на опустиняването чрез фотоелектричество беше докладвана авария с земно замыкание в 35кВ кръговата разпределителна щийп [4]. Производителят на оборудването организира отбор от технически експерти да се отправят бързо на място, за да проучат причината за повредата. При проверка се установи, че четиринаправлената връзка в горната част на кабинета е изпитала земно замыкание. Фигура 1 показва състоянието на шина B на мястото на аварията. Както се вижда от Фигура 1, има бял пудров материал на шина B, подозрителен за остатъци след електрически срив на шината. Тази система е била в експлоатация само 8 дни.

Според местните проверки и тестове, се установи, че строителния отбор не е стриктно спазвал изискванията в ръководството за инсталация и експлоатация на оборудването при инсталацията и проверката, което довело до лош контакт на проводника и прекомерно затопляне, което последователно предизвика изолационен срив на шината.

2 Местни тестове и проверки

2.1 Измерване на изолацията 

Първо, беше прекъснато външното входно захранване, за да се деенергира цялата подстанция, с цел локализиране на местоположението на повредата. Разпределителната апаратурата беше коригирана до проводимо състояние (разединител затворен, автоматичен разединител затворен, заземващ разединител отворен). Беше измерено съпротивление на изолацията на фазите A, B и C съответно на изходните терминали на оборудването. Тестът показа, че показанията на мегометъра за фазите A и C на оборудването бяха близки до безкрайност (добра изолация), докато показанието на мегометъра за фаза B беше по-малко от 5МΩ, което указва лоша изолационна характеристика на фаза B на оборудването. Това предварително сочи проблем с изолацията на някое местоположение в фаза B на оборудването.

2.2 Проверка на записа на повредата

Местният запис на повредата е показан на Фигура 2. Както се вижда от Фигура 2, в момент на повредата напрежението на фазите A и C на 35кВ шината №1 се увеличи до линейно напрежение, докато напрежението на фаза B беше близко до нула.

2.3 Визуална проверка на местното оборудване 

Шина I има 9 кабинета. Чрез визуална проверка на оборудването на място, беше открит бял пудров материал на шина B, подозрителен за остатъци след електрически срив на шината. Това идентифицира, че аварията с изолационен срив на шината се е случила в кабинет 1AH8 на шина I.

2.4 Демонтаж и проверка на местоположението на повредата 

След отварянето на изолационната обвивка на шина B, се установи, че изолационната плъгница не е била правилно закрепена, както е показано на Фигура 3, и че сегментите на проводника на шината не са били здраво съединени, както е показано на Фигура 4.

2.5 Вторичен демонтаж и проверка на изолираната шина 

Повредената четиринаправлена връзка на шината беше отворена за анализ. Установи се, че вътрешната структура на четиринаправлената връзка е изпитала сериозно високотемпературно изгаряне, както е показано на Фигура 5. Изолационната плъгница близо до областта на проводника също е показала сериозно високотемпературно изгаряне, както е показано на Фигура 6.

2.6 Проверка на изолираните шини на фаза A и фаза C в горната част на кабинета 

Чрез проверка на останалите изолирани шини на фази A и C, установи се, че техниката на инсталацията е била правилна, без наблюдаване на промяна в цвета или изгаряне на проводящите позиции на оборудването.

3 Анализ на причините за изолационен срив на шината

3.1 Определяне на обхвата на повредата 

Измерения на съпротивлението на изолацията бяха проведени на оборудването на място. Установи се, че фазите A и C са преминали успешно изолационния тест, докато фаза B е провалила. Освен това данни от записа на повредата на място показаха, че шина B е изпитала земно замыкание. Когато се случи повредата, напрежението на фазите A и C на 35кВ шината №1 се увеличи до линейно напрежение, докато напрежението на фаза B се приближи до нула. Това е характерно за типична единична метална земна повреда (изолационен срив на шина B към земята). След разследване, местоположението на повредата беше идентифицирано като връзка на шина B в кабинет 1AH8.

3.2 Нулеви токове и стойности на тока на шината 

419 милисекунди след повредата, нулевото последователно токово защитно устройство на заземващия трансформатор се активира 452 милисекунди след повредата, токът на повредата изчезна. Проверка на микропроцесорната система на заземващия трансформатор, записа действие на защитата с нулев ток, както е показано на Фигура 7. Оперативната стойност беше 0.552A (с отношение на нулевия ток CT 100/1), което съответства на стойностите на записа на повредата, както е показано на Фигура 8.

Според записите за дефектите, ефективната стойност на вторичния ток на нисконапреговата разделяща шина №1 беше 0.5-0.6А. Тъй като съотношението на тока на CT беше 2000/1, беше изчислена, че токът в секция I на шината по това време достигна 1000-1200А.

3.3 Влияние на качеството на монтажа

Чрез демонтаж и проверка на изолираната фаза B на шината в местонахождението на дефект (шкаф 1AH8) беше установено, че ключалката за изолацията на фаза B не беше правилно заключена и затегната, което доведе до лош контакт между проводниците в четиринаправленото връзко. Това доведе до намалена площ на контакта в точката на свързване на главната шина, причинявайки увеличение на съпротивлението в това място.

където: R е съпротивлението на контура (Ω); ρ е удельното съпротивление на проводника (Ω·m); L е дължината на проводника (m); S е поперечното сечение на проводника (m²). От формула (1) може да се види, че когато площта на контакта е по-малка, съпротивлението на контура на оборудването става по-голямо. Според формула (2), при работа се генерира повече топлина за единица време. Когато разсейването на топлината е по-малко от генерираната топлина, топлината се натрупва непрекъснато в това място. След достигане на определена степен (критична точка), изолацията в това място се повредява, водейки до пробив на изолацията и активиране на земно замыкание.

където: Q е количеството топлина (J); I е ток (A); R е съпротивление (Ω); t е време (s).

В заключение, високата температура доведе до влошаване на изолационните свойства на шината, което предизвика пробив на изолацията. Когато четиринаправленото връзко от шкаф 1AH8 беше премахнато на място, гайката и болтът му вече бяха спаяни поради електрически разряд и високотемпературно абляция, което ги направи невъзможни за демонтаж, както е показано на фигура 9.

4 Обработка на дефекта и препоръки

4.1 Мерки за обработка на дефекта

Подгответе необходимите материали, оборудване и инструменти, завършете процедурите за разрешение за работа на място, заменете повредените изолирани шини на място, такива като тричинови изолирани втулки, четиринаправлени изолирани втулки и изолирани прави тръби, заменете F-тип втулки, оцветени поради висока температура, проведете съответните тестове и накрая възстановете доставката на електроенергия.

4.2 Превантивни препоръки

Преди монтажа на оборудването, техническият персонал на производителя на оборудването трябва да предостави професионално обучение на участниците в строителната екипа на място и да обясни съответните мерки за предпаза. По време на монтажа на шината, строителната екипа трябва стриктно да следва процедурите за монтаж, описани в ръководството за експлоатация на производителя. След завършване на монтажа на място, трябва да се използва ключ за моменти за потвърждение, за да се гарантира, че монтажът на шината е правилно затегнат.

След завършване на монтажа на оборудването, персоналът за тестове на място трябва да проведе тестове на съпротивлението на контура и тестове на издръжливост на променливото напрежение на оборудването. Тези тестове могат да идентифицират проблеми предварително и да предотвратят ескалацията на аварии. Екипировката може да бъде официално включена в експлоатация само след успешно одобрение. По време на експлоатацията на оборудването, распределителните станции могат да разгледат въвеждането на стратегия за разпределена проверка във времето и пространството, за да идентифицират потенциални опасности при експлоатацията на оборудването в ранна фаза.

5 Заключение

Тази статия представя дефект на изолацията на шината на 35кВ кръгова основна единица, проведена на място инспекция на дефект, анализ на дефектната вълнова форма и анализ на причината за дефект. Устройството за включване прекъсна, тъй като слоеста на изолацията на шината се проби, причинявайки земно замыкание, което активира защитното действие за прекъсване. Този случай демонстрира, че качеството на монтажа има значително влияние върху дългосрочната експлоатация на оборудването.

Въпреки, че качеството и услугите на съответните домакински електроенергийни продукти в Китай са значително подобренi в последните години, аварии, причинени от проблеми при строителството и монтажа, като аномално затопляне и дори пробив и експлозия на терминалите на оборудването, все още се случват от време на време. С постоянно развитие на електроенергийната индустрия в Китай, укрепването на професионалното обучение на съответния персонал е от голямо значение за бързото развитие на електроенергийната индустрия в Китай.