35kV RMU Busbar Failure Due to Installation Errors Analysis 35 kV RMU:n virtausharjan vika asennusvirheistä aiheutuva analyysi

Tämä artikkeli esittelee tapauksen 35kV rengasvirtapiirin yhdistysvaunun sähköjohtojen eristeen läpimurtoon liittyvästä onnettomuudesta, analysoi syyt ja ehdottaa ratkaisuja [3], tarjoten viitetiedot uusien energiamuotojen sähköasemien rakentamiselle ja toiminnalle.

1 Onnettomuuden yleiskatsaus

17. maaliskuuta 2023 valaistu asiantuntijaryhmä tutki 35kV rengasvirtapiirin [4] maavirheen aiheuttamaa säröä fotovoltaisten aavikkojen hallintaprojektissa. Tutkimuksissa havaittiin, että vaunun huippuosassa oleva nelipisteyhteys oli kokenut maaläpimurron. Kuva 1 näyttää B-faasin sähköjohtoa onnettomuuden paikan. Kuva 1:n perusteella B-faasiin sähköjohtoon oli jäänyt valkoista pölyä, joka epäiltiin sähköjohtoeristeen läpimurron jäljeksi. Järjestelmä oli ollut sähkökykyisenä käytössä vain 8 päivää.

Paikan päällä tehdyn tarkastuksen ja testien mukaan rakennustyöryhmä ei ollut noudattanut tiukasti laitevalmistajan asennus- ja käyttöohjeita, mikä johti heikokseen sähköjohtoyhteyksiin ja ylikuumenemiseen, joka lopulta aiheutti sähköjohtoeristeen läpimurron.

2 Paikan päällä tehdyn testauksen ja tarkastuksen

2.1 Erityyppisten testien suorittaminen

Ensin katkaistiin ulkopuolinen virransyöttö deenergoimaan koko alueellinen sähköasema paikanpaalle virheen sijainnin selvittämiseksi. Laite siirrettiin johtavaan tilaan (sulku suljettuna, katkaisija suljettuna, maakatkaisija avattuna). Mittasimme A-, B- ja C-faasien eristystä laitteen ulostuloreiteissä. Testi paljasti, että A- ja C-faasien megohmmimetrien lukemat lähestyivät ääretöntä (hyvä eriste), kun taas B-faasin megohmmimetrin lukema oli alle 5MΩ, mikä viittasi heikokseen eristettyyn suorituskykyyn B-faasiin. Tämä alkuperäisesti viittasi eristyserityöhön jotakin B-faasin paikassa laitteessa.

2.2 Virhetietojen tarkastus

Paikan päällä tehty virhetietojen tallennus näkyy kuvassa 2. Kuvasta 2 voidaan nähdä, että virheen sattuessa 35kV sähköjohto Nro 1:ssä A- ja C-faasien jännite nousi raja-arvoon, kun taas B-faasin jännite oli lähellä nollaa.

2.3 Laitteiden paikan päällä tekemä visuaalinen tarkastus

Osa I sähköjohtoilla on 9 kaappia. Laitteiden paikan päällä tehdyn visuaalisen tarkastuksen myötä B-faasin sähköjohtoon löydettiin valkoista pölyä, jota epäiltiin sähköjohtoeristeen läpimurron jäljeksi. Tämä osoitti, että sähköjohtoeristeen läpimurto onnettomuus tapahtui Osa I sähköjohtoissa kaapissa 1AH8.

2.4 Vian paikan irrotus ja tarkastus

B-faasin sähköjohtoeristeen kansi avatessaan havaittiin, että eristyspluggi ei ollut oikein kiinnitetty, kuten kuva 3 osoittaa, ja sähköjohtosegmentit eivät olleet tiiviisti yhteen painettuina, kuten kuva 4 osoittaa.

2.5 Toisen eristyspluggin irrotus ja tarkastus

Vahingoittunut nelipisteyhteys leikattiin auki analyysiin. Havaittiin, että nelipisteyhdyksen sisäinen rakenne osoitti vakavaa korkean lämpötilan aiheuttamaa kuljetusta, kuten kuva 5 näyttää. Eristyspluggi johtimen lähellä myös osoitti vakavaa korkean lämpötilan aiheuttamaa kuljetusta, kuten kuva 6 näyttää.

2.6 A- ja C-faasien kaapin huippuosaan sijoitetun eristetyn sähköjohtoeristeen tarkastus

Lähipaikan A- ja C-faasien eristettyjen sähköjohtoeristysten tarkastuksen myötä havaittiin, että niiden asennustyö oli oikein tehty, eikä sähköjohtoeristysten kuljetuspaikoissa ollut havaittavissa väristyksiä tai kuljetusta.

3 Sähköjohtoeristeen läpimurron syyjen analyysi

3.1 Virheen alueen määrittely

Paikan päällä laitteisiin suoritettiin eristystestejä. Havaittiin, että A- ja C-faasit menestyivät eristystesteissä, kun taas B-faasi epäonnistui. Lisäksi paikan päällä tehdyn virhetietojen tallennus osoitti, että B-faasin sähköjohto koki maavirheen. Kun virhe sattui, 35kV sähköjohto Nro 1:ssä A- ja C-faasien jännite nousi raja-arvoon, kun taas B-faasin jännite lähestyi nollaa. Tämä on tyypillistä yksipaikkaiseen metalliseen maavirheeseen (B-faasin sähköjohtoeristeen läpimurto maahan). Tiedustelun myötä vian paikka määritettiin B-faasin sähköjohtoyhdisteeseen kaapissa 1AH8.

3.2 Nollajärjestysvirran ja sähköjohtovirran arvot

Virheen sattuessa 419 millisekuntia myöhemmin maakatkojen muunnoslaitteen nollajärjestysvirran yliampereensuojitus toimi 452 millisekuntia myöhemmin, jolloin virhevirta katosi. Tarkistettaessa maakatkojen muunnoslaitteen mikrotietokonetta se oli kirjannut nollajärjestysvirran suojituksen toiminnan, kuten kuva 7 osoittaa. Toiminnan arvo oli 0.552A (nollajärjestys CT:n virtasuhteena 100/1), mikä vastasi virhetietojen tallennuksen arvoja, kuten kuva 8 osoittaa.

Virheen tallennuksen mukaan alivirtasuunassa nro 1 olevan pienen virran RMS-arvo oli 0,5-0,6 A. Koska CT:n virran suhde oli 2000/1, laskettiin, että osa I:n suunan virta silloin oli 1000-1200 A.

3.3 Asennustyön vaikutus

Vainettua ja tarkastettua vaihes B:n eristettyä suuntaa vika-asemalla (kaapeli 1AH8) havaittiin, että vaihes B:n eristyskorkki ei ollut kunnolla lukittu ja kiristetty, mikä johti siihen, ettei neljänkytkentässä olevat tiilet olleet tiiviisti yhteen painettu. Tämä johti pienenevään kosketuspinta-alaan pääsuunan kytkentäpaikassa, mikä aiheutti sähkövastuuden kasvamisen kyseisessä paikassa.

missä: R on piirin vastus (Ω); ρ on johtimen vastuskerroin (Ω·m); L on johtimen pituus (m); S on johtimen poikkileikkausala (m²). Kaavasta (1) nähdään, että kun kosketuspinta-ala on pienempi, laitteen piirinvastus tulee suuremmaksi. Kaavan (2) mukaan työvirtauksessa syntyy enemmän lämpöä yksikköajassa. Kun lämpötilan siirtymistä on vähemmän kuin lämpöä tuotetaan, lämpö kertyy jatkuvasti kyseiseen paikkaan. Kun lämpötila saavuttaa tietyntyyppisen rajan (kritiikkipisteen), tämän paikan eristys on vaurioitunut, mikä aiheuttaa eristyshäiriön ja käynnistää maahäiriön.

missä: Q on lämpö (J); I on virta (A); R on vastus (Ω); t on aika (s).

Yhteenvetona korkea lämpötila heikensi suunan eristystehoa, mikä aiheutti suunan eristysmurron. Kun kaapelin 1AH8 neljänkytkentä poistettiin paikan päältä, sen mutteri ja ruuvi olivat jo sulanut yhteen sähköpurkauksen ja korkean lämpötilan vuoksi, mikä teki niiden purkamisen mahdottomaksi, kuten kuvassa 9 näkyy.

4 Viankäsittely ja suositukset

4.1 Viankäsittelytoimenpiteet

Valmistele tarvittavat materiaalit, laitteet ja työkalut, suorita paikan päällä työlupa, vaihda paikan päällä vaurioituneet eristetty suuna, kuten kolmiportaiset eristyskorkit, neljäportaiset eristyskorkit ja eristysputkit, vaihda korkean lämpötilan vuoksi muuttuneet F-typen korkit, suorita tarvittavat testit ja palauta lopuksi sähköntarve.

4.2 Ennaltaehkäisyyn liittyviä suosituksia

Ennen laitteiden asentamista, valmistajan tekniset henkilöt pitäisi antaa ammatillista koulutusta paikan päällä oleville rakennustiimille ja selittää heille asiaankuuluvia varotoimenpiteitä. Suunan asennuksen aikana rakennustiimi pitäisi noudattaa tiukasti valmistajan käyttöohjeissa esitettyjä asennusmenettelyjä. Asennuksen jälkeen torquen avulla pitäisi varmistaa, että suunan asennus on kunnossa tiivistetty.

Laitteiden asentamisen jälkeen paikan päällä olevat testihenkilöt tarvitsevat suorittamaan laitteiden piirinvastus- ja verkkotaajuuskestävyystestit. Nämä testit voivat tunnistaa ongelmia ennakoivasti ja estää onnettomuuksien leviämisen. Laitteet voidaan ottaa virallisesti käyttöön vain, jos ne hyväksytään. Laitteiden toiminnon aikana jakelupisteissä voidaan harkita aikavaikutteista tarkastusstrategiaa jakeluasemille, jotta potentiaaliset laiteriskit havaitaan mahdollisimman pian.

5 Yhteenveto

Tässä artikkelissa esitellään 35 kV:n renkaanmuotoisen pääkaapelin suunan eristysmurto, jonka paikan päällä suoritettiin vian tarkastus, vian aaltomuodon analysointi ja vian syyn analysointi. Kytkin trippasi, koska suunan eristyskerros muroutui, mikä aiheutti maahäiriön, joka aktivoi suoja-reaktion. Tämä tapaus osoittaa, että asennuksen laatu vaikuttaa huomattavasti laitteiden pitkäaikaisten toimintojen kannalta.

Vaikka Kiinan sisäisten sähkötuotteiden laatu ja palvelu ovat parantuneet huomattavasti viime vuosina, rakennuksen ja asennuksen ongelmat, kuten epätavallinen lämpöminen ja jopa räjähdys laitepäissä, tapahtuvat edelleen usein. Kiinan sähköalan jatkuvan kehityksen myötä ammatillisen koulutuksen vahvistaminen on erittäin tärkeää Kiinan sähköalan nopealle kehitykselle.