Pagsusuri sa Pagkakamali sa Pagsasagawa na Nagresulta sa Pagkasira ng 35kV RMU Busbar

Ang artikulong ito ay nagpapakilala sa isang kaso ng pagkawala ng insulasyon ng busbar ng 35kV ring main unit, sumusuri sa mga sanhi ng pagkakamali at nagpopropona ng mga solusyon [3], nagbibigay ng sanggunian para sa konstruksyon at operasyon ng mga bagong enerhiyang power station.

1 Buod ng Aksidente 

Noong Marso 17, 2023, inireport ng isang proyektong photovoltaic desertification control na nangyari ang isang ground fault trip aksidente sa 35kV ring main unit [4]. Inihanda ng tagagawa ng kagamitan ang isang grupo ng mga teknikal na eksperto upang agad na pumunta sa lugar upang imbestigahan ang sanhi ng pagkakamali. Matapos ang pagsusuri, natuklasan na ang apat na konektor sa itaas ng cabinet ay naranasan ang ground breakdown. Ipinaliliwanag ng Figure 1 ang kondisyon ng Phase B busbar sa lugar ng aksidente. Tulad ng maaaring makita sa Figure 1, may puting powdery na substansiya sa Phase B busbar, na inasuspinde bilang mga marka matapos ang elektrikal na pagkawala ng insulasyon ng busbar. Ang sistema na ito ay nakapag-operate lamang ng may kuryente para sa 8 araw.

Batay sa on-site inspections at mga test, natuklasan na ang construction team ay hindi naging mahigpit sa pagsunod sa mga pangangailangan sa installation at operation manual ng kagamitan para sa installation at inspection, na nagresulta sa mahinang contact ng conductor at sobrang init, na nagsimula ng pagkawala ng insulasyon ng busbar.

2 On-site Testing at Inspection

2.1 Insulation Testing 

Una, ang panlabas na incoming power supply ay inalis upang de-energize ang buong substation upang matukoy ang posisyon ng pagkakamali. Ang switchgear ay in-ayos sa conductive state (disconnector closed, circuit breaker closed, grounding switch open). In-measure ang insulation resistance sa phases A, B, at C nang magkahiwalay sa outgoing terminals ng kagamitan. Ang test ay nagpakita na ang megohmmeter readings para sa phases A at C ng kagamitan ay lumapit sa infinity (mabuting insulasyon), habang ang megohmmeter reading para sa phase B ay mas mababa sa 5MΩ, na nagpapahiwatig ng mahinang performance ng insulasyon sa phase B ng kagamitan. Ito ay unang nagbigay-diin ng isang problema sa insulasyon sa ilang lugar sa phase B ng kagamitan.

2.2 Fault Recording Inspection

Ang on-site fault recording ay ipinapakita sa Figure 2. Tulad ng maaaring makita sa Figure 2, sa oras ng pagkakamali, ang voltage ng phases A at C sa 35kV busbar No.1 ay tumaas hanggang line voltage, habang ang voltage ng phase B ay malapit sa zero.

2.3 On-site Equipment Visual Inspection 

Ang Section I busbar ay may 9 cabinets. Sa pamamagitan ng on-site visual inspection ng kagamitan, natuklasan ang puting powdery na substansiya sa phase B busbar, na inasuspinde bilang mga marka matapos ang elektrikal na pagkawala ng insulasyon ng busbar. Naitukoy na ang aksidente ng pagkawala ng insulasyon ng busbar ay nangyari sa cabinet 1AH8 ng Section I busbar.

2.4 Disassembly at Inspection ng Lokasyon ng Pagkakamali 

Matapos buksan ang insulation cover ng phase B busbar, natuklasan na ang insulation plug ay hindi nai-secure nang maayos tulad ng ipinapakita sa Figure 3, at ang busbar tile conductor segments ay hindi nai-press nang maayos tulad ng ipinapakita sa Figure 4.

2.5 Secondary Disassembly at Inspection ng Insulated Busbar 

Ang nasirang busbar four-way connector ay in-cut open para sa analisis. Natuklasan na ang internal structure ng four-way connector ay nagpapakita ng seryosong high-temperature ablation tulad ng ipinapakita sa Figure 5. Ang insulation plug malapit sa area ng conductor ay nagpapakita rin ng seryosong high-temperature ablation tulad ng ipinapakita sa Figure 6.

2.6 Inspection ng Phase A at Phase C Cabinet-top Insulated Busbars 

Sa pamamagitan ng inspection ng natitirang insulated busbars ng phases A at C, natuklasan na ang kanilang installation workmanship ay tama, walang pagbabago ng kulay o ablation na naitala sa current-carrying positions ng mga conductor ng kagamitan.

3 Pagsusuri ng Mga Sanhi ng Pagkawala ng Insulasyon ng Busbar

3.1 Pagtukoy ng Saklaw ng Pagkakamali 

Nag-conduct ng insulation resistance tests sa kagamitan sa lugar. Natuklasan na ang phases A at C ay lumampas sa insulation test, habang ang phase B ay nabigo. Bukod dito, ang data mula sa on-site fault recording ay nagpakita na ang phase B busbar ay naranasan ang ground short circuit. Kapag nangyari ang pagkakamali, ang voltage ng phases A at C sa 35kV busbar No.1 ay tumaas hanggang line voltage habang ang voltage ng phase B ay lumapit sa zero. Ito ay katangian ng isang typical single-phase metallic ground short circuit fault (phase B busbar insulation breakdown to ground). Sa pamamagitan ng imbestigasyon, naitukoy ang lokasyon ng pagkakamali sa joint ng phase B busbar sa cabinet 1AH8.

3.2 Zero Sequence Current at Busbar Current Values 

419 milliseconds matapos ang pagkakamali, ang zero-sequence overcurrent protection ng grounding transformer ay gumana 452 milliseconds matapos ang pagkakamali, ang fault current ay nawala. Sa pag-check ng microcomputer ng grounding transformer, ito ay narecord ang operasyon ng zero-sequence current protection, tulad ng ipinapakita sa Figure 7. Ang operating value ay 0.552A (na may zero-sequence CT current ratio ng 100/1), na tumutugma sa fault recording values, tulad ng ipinapakita sa Figure 8.

Batay sa rekord ng pagkakamali, ang RMS value ng secondary current ng low-voltage branch busbar No. 1 ay nasa 0.5-0.6A. Dahil ang CT current ratio ay 2000/1, ito ay inikot na ang current ng Section I busbar noong panahong iyon ay umabot sa 1000-1200A.

3.3 Epekto ng Pamamaraan ng Pag-install

 Sa pamamagitan ng pag-disassemble at pagsusuri ng phase B insulated busbar sa lugar ng pagkakamali (cabinet 1AH8), natuklasan na ang phase B insulation plug ay hindi nang maayos na nakakandado at napapatigas, kaya't ang tile conductors sa loob ng four-way connector ay hindi naging mabuti na pinipigilan. Ito ay nagresulta sa mas maliit na contact area sa main busbar connection point, na nagdulot ng pagtaas ng resistance sa lugar na iyon.

kung saan: R ay ang circuit resistance (Ω); ρ ay ang resistivity ng conductor (Ω·m); L ay ang haba ng conductor (m); S ay ang cross-sectional area ng conductor (m²). Mula sa formula (1), makikita na kapag mas maliit ang contact area, mas laki ang equipment circuit resistance. Ayon sa formula (2), mas maraming init ang lumilikha kada unit time sa operasyon. Kapag mas maliit ang heat dissipation kaysa sa heat generation, patuloy na nakukumpol ang init sa lugar na iyon. Pagdating sa isang tiyak na antas (critical point), nasira ang insulation sa lugar na iyon, na nagresulta sa insulation breakdown at pag-trigger ng ground fault.

kung saan: Q ay init (J); I ay current (A); R ay resistance (Ω); t ay oras (s).

Sa kabuuan, ang mataas na temperatura ang nagdulot ng pagkasira ng insulation performance ng busbar, na nagtrigger ng busbar insulation breakdown. Kapag tinanggal ang four-way connector mula sa cabinet 1AH8 sa lugar, ang nut at bolt nito ay nagsama na dahil sa electrical discharge at high-temperature ablation, kaya hindi na maaaring magdisassemble, tulad ng ipinapakita sa Figure 9.

4 Paghahandle ng Pagkakamali at Mga Rekomendasyon

4.1 Mga Paraan sa Paghahandle ng Pagkakamali

Handa ang mga sangguniang materyales, kagamitan, at tools, tapos ang on-site work permit procedures, palitan ang nasirang insulated busbars sa lugar, tulad ng three-way insulated bushings, four-way insulated bushings, at insulated straight tubes, palitan ang F-type bushings na nagbago ng kulay dahil sa mataas na temperatura, gawin ang mga kaugnay na pagsusulit, at sa wakas ibalik ang power supply.

4.2 Mga Rekomendasyon para sa Pag-iwas

Bago ang pag-install ng kagamitan, ang mga teknikal na tao mula sa manufacturer ng kagamitan ay dapat magbigay ng propesyonal na pagsasanay sa mga miyembro ng on-site construction team at ipaliwanag ang mga kaugnay na babala. Sa panahon ng pag-install ng busbar, ang construction team ay dapat sumunod nang mahigpit sa installation procedures sa operation manual ng manufacturer. Pagkatapos ng pag-install sa lugar, dapat gamitin ang torque wrench para sa verification upang siguraduhin na ang busbar installation ay naka-tighten nang maayos. 

Pagkatapos ng pag-install ng kagamitan, ang mga on-site test personnel ay kailangan gawin ang circuit resistance tests at power frequency withstand voltage tests sa kagamitan. Ang mga pagsusulit na ito ay maaaring makilala ang mga problema sa unang pagkakataon at maiwasan ang paglaki ng mga aksidente. Ang kagamitan lamang ay maaaring opisyal na ilagay sa operasyon pagkatapos lumampas sa acceptance inspection. Sa panahon ng operasyon ng kagamitan, maaaring isaplan ng mga distribution stations ang pag-implement ng isang time-space distributed inspection strategy para sa mga distribution station rooms upang mapabilis ang pagkilala sa mga potensyal na panganib sa operasyon ng kagamitan.

5 Kasimpulan 

Ang papel na ito ay ipinakilala ang isang 35kV ring main unit busbar insulation breakdown fault, na ginawa ang on-site fault inspection, fault waveform analysis, at fault cause analysis. Ang switchgear ay nagtrip dahil sa pag-breakdown ng insulation layer ng busbar, na nagresulta sa ground fault na nagtrigger ng protective action tripping. Ang insidente na ito ay nagpapakita na ang kalidad ng pag-install ay may malaking epekto sa mahabang termino ng operasyon ng kagamitan. 

Bagaman ang kalidad at serbisyo ng mga lokal na produktong enerhiya sa China ay lubhang naimprove sa mga nakaraang taon, ang mga aksidente dahil sa mga problemang pagkoconstruct at pag-install, tulad ng abnormal heating at kahit na pag-breakdown at explosion sa mga terminal ng kagamitan, ay patuloy na nangyayari. Sa kasinungaling na pag-unlad ng industriya ng enerhiya sa China, ang pagpapalakas ng propesyonal na pagsasanay para sa mga kaugnay na tao ay may malaking kahalagahan sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng enerhiya ng China.