Analiza grešaka pri instalaciji koja je dovela do ometa na napajajućoj busbaru od 35kV RMU

Ovaj članak predstavlja slučaj propadanja izolacije matične šine u jedinici za prstenasti mrežni spoj na 35kV, analizira uzroke propadanja i predlaže rješenja [3], pružajući referencu za izgradnju i operaciju novih energetskih elektranama.

1 Pregled nesreće 

17. ožujka 2023., sajt projekta fotovoltaičke dezertifikacije prijavio je nesreću s padanjem na zemlju u jedinici za prstenasti mrežni spoj na 35kV [4]. Proizvođač opreme organizirao je tim tehničkih stručnjaka da se ubrzo stavi na mjesto kako bi istražio uzrok propadanja. Nakon pregleda utvrđeno je da je četverokanalni spojnica na vrhu kabinet posjetila propadna nesreća na zemlju. Slika 1 pokazuje stanje faze B matične šine na mjestu nesreće. Kao što možete vidjeti na slici 1, na fazi B matične šine nalazio se bijeli prašnasti materijal, sumnjičan ostatak nakon električnog propadanja matične šine. Ovaj sustav je bio pod napajanjem samo 8 dana.

Na temelju terenskih pregleda i testiranja utvrđeno je da je montažni tim ne strogo pratio zahtjeve u uputstvu za instalaciju i rad opreme, što je dovelo do lošeg kontakta vodnika i pregrejanja, što je zatim aktiviralo propadanje izolacije matične šine.

2 Terensko testiranje i pregled

2.1 Testiranje izolacije 

Prvo, odspojena je vanjska dolazna snaga kako bi se deaktivirala cijela podstanica kako bi se locirao položaj greške. Uredjaj je postavljen u provodljiv stanje (odvojitelj zatvoren, prekidnik zatvoren, masni prekidnik otvoren). Mjerene su otpornosti izolacije faza A, B i C redom na izlaznim terminalima opreme. Test je pokazao da su čitanja megaohmmetra za faze A i C opreme približili beskonačnosti (dobra izolacija), dok je čitanje megaohmmetra za fazu B bilo manje od 5MΩ, što ukazuje na lošu izolacijsku performansu faze B opreme. To je inicijalno sugeriralo problem s izolacijom na nekom mjestu u fazi B opreme.

2.2 Pregled snimanja grešaka

Terensko snimanje grešaka prikazano je na slici 2. Kao što možete vidjeti na slici 2, u trenutku događaja, naprezanje faza A i C na 35kV matičnoj šini broj 1 poraslo je do linijarnog naprezanja, dok je naprezanje faze B bilo blizu nule.

2.3 Vizualni pregled opreme na mjestu 

Sekcija I matične šine ima 9 ormari. Putem vizualnog pregleda opreme na mjestu, na fazi B matične šine pronađen je bijeli prašnasti materijal, sumnjičan ostatak nakon električnog propadanja matične šine. To je identificiralo da je propadanje izolacije matične šine dogodilo u ormaru 1AH8 sekcije I matične šine.

2.4 Demontiranje i pregled lokacije greške 

Nakon otvaranja poklopca izolacije faze B matične šine, utvrđeno je da izolacijski plug nije bio pravilno fiksiran kao što je prikazano na slici 3, te da nisu bili pritiskani zajedno segmenti vodnika šine kao što je prikazano na slici 4.

2.5 Ponovno demontiranje i pregled izolirane matične šine 

Oštećeni četverokanalni spojnik matične šine rezan je za analizu. Utvrđeno je da unutarnja struktura četverokanalnog spojnika pokazivala je ozbiljnu visokotemperaturnu ablaciju kao što je prikazano na slici 5. Izolacijski plug blizu područja vodnika također je pokazivao ozbiljnu visokotemperaturnu ablaciju kao što je prikazano na slici 6.

2.6 Pregled izoliranih matičnih šina faza A i C na vrhu ormara 

Pregledom preostalih izoliranih matičnih šina faza A i C, utvrđeno je da je njihova montažna obrt pravilna, bez promjene boje ili ablacije na položajima nosača struje opreme.

3 Analiza uzroka propadanja izolacije matične šine

3.1 Određivanje opsega greške 

Testovi otpornosti izolacije provedeni su na opremi na mjestu. Utvrđeno je da su faze A i C prošle test izolacije, dok je faza B neuspjela. Također, podaci sa snimanja grešaka na mjestu pokazali su da je faza B matične šine doživjela kratičnu vezu na zemlju. Kada se dogodila greška, naprezanje faza A i C na 35kV matičnoj šini broj 1 poraslo je do linijarnog naprezanja, dok se naprezanje faze B približilo nuli. To je karakteristično za tipičnu jednofaznu metaličku kratičnu vezu na zemlju (propadanje izolacije faze B matične šine na zemlju). Putem istraživanja, lokacija greške identificirana je na spajaju faze B matične šine u ormaru 1AH8.

3.2 Nulte struje i vrijednosti struje matične šine 

419 milisekundi nakon događaja, nultostrujna zaštita transformatora za zemljenje djelovala je 452 milisekundi nakon događaja, a struja greške nestala je. Provjerom mikro računala transformatora za zemljenje, zabilježena je aktivnost nultostrujne zaštite, kao što je prikazano na slici 7. Radna vrijednost bila je 0.552A (s omjerom nultostrujnog CT-a od 100/1), što se podudara s vrijednostima snimanja grešaka, kao što je prikazano na slici 8.

Prema zabilješkama o grešci, efektivna vrijednost sekundarnog struja niskonaponske grane glavnog vodnika broj 1 iznosila je 0,5-0,6 A. Budući da je omjer struje CT bio 2000/1, izračunato je da je tadašnja struja odjeljka I glavnog vodnika dosegnula 1000-1200 A.

3.3 Utjecaj kvalitete montaže

 Razbijanjem i pregledom izoliranog faza B glavnog vodnika na mjestu greške (ormarić 1AH8) utvrđeno je da izolator faze B nije pravilno zaključan i začvršćen, što je dovelo do toga da su provodnici unutar četverokutne spajnice bili nepravilno stisnuti. To je rezultiralo smanjenim kontaktom površine na točki spoja glavnog vodnika, povećavajući otpor na tom mjestu.

gdje: R je otpor kruga (Ω); ρ je specifični otpor provodnika (Ω·m); L je duljina provodnika (m); S je presječna površina provodnika (m²). Iz formule (1) može se vidjeti da kada je površina kontakta manja, otpor opreme postaje veći. Prema formuli (2), generira se više topline po jedinici vremena tokom rada. Kada je isparavanje topline manje od generiranja topline, toplina se neprestano akumulira na tom mjestu. Nakon dostizanja određene razinu (kritične točke), izolacija na tom mjestu se oštećuje, što dovodi do rušenja izolacije i pokretanja greške na zemlji.

gdje: Q je toplina (J); I je struja (A); R je otpor (Ω); t je vrijeme (s).

Ukratko, visoka temperatura uzrokovala je pogoršanje performansi izolacije glavnog vodnika, što je dovelo do rušenja izolacije glavnog vodnika. Kada je četverokutna spajnica ormarića 1AH8 uklonjena na terenu, njegova matica i vijak su se već stopili zajedno zbog električnog iscrpa i visokotemperaturne ablacije, čime je postalo nemoguće raspraviti ih, kao što je prikazano na slici 9.

4 Obrada grešaka i preporuke

4.1 Mjere obrade grešaka

Pripremite potrebne materijale, opremu i alate, dovršite postupke za dozvolu radova na terenu, zamijenite oštećene izolirane glavne vodnike na terenu, poput trostranih izoliranih spajnica, četverostanih izoliranih spajnica i izoliranih ravnih cijevi, zamijenite F tip spajnice koje su promijenile boju zbog visoke temperature, provedite relevantne testove i na kraju obnovite snabdevanje strujom.

4.2 Preventivne preporuke

Prije instalacije opreme, tehnički osoblje proizvođača opreme treba osigurati profesionalno usavršavanje članova konstrukcijskog tima na terenu i objasniti relevantne opozorene. Tijekom instalacije glavnog vodnika, konstrukcijski tim bi trebao strogo pridržavati postupke instalacije u uputstvu proizvođača. Nakon završetka instalacije na terenu, trebalo bi koristiti ključ za momenat kako bi se osiguralo pravilno začvršćivanje glavnog vodnika. 

Nakon završetka instalacije opreme, osoblje za testiranje na terenu treba provesti testove otpora krugova i testove otpornosti na strujnu frekvenciju na opremi. Ovi testovi mogu identificirati probleme unaprijed i sprečiti eskalaciju nesreća. Oprema se može službeno uvesti u operaciju tek nakon proći pregleda. Tijekom rada opreme, distribucijske stanice mogu razmotriti implementaciju strategije prostorno-vremenskog distribuiranog pregleda za sobe distribucijske stanice kako bi se što ranije identificirali potencijalni rizici operacije opreme.

5 Zaključak 

Ovaj rad predstavlja grešku rušenja izolacije glavnog vodnika napona 35 kV, provedeni su pregled greške na terenu, analiza valnih oblika greške i analiza uzroka greške. Prekidnik je iskočio jer se sloj izolacije glavnog vodnika rušio, što je dovelo do greške na zemlji koja je pokrenula zaštitni mehanizam. Ova situacija pokazuje da kvaliteta montaže ima značajan utjecaj na dugoročnu operaciju opreme. 

Iako se kvaliteta i usluge relevantnih domaćih proizvoda u strujnom sektoru u Kini značajno poboljšale u posljednjih nekoliko godina, nesreće uzrokovane problemima s konstrukcijom i instalacijom, poput anormalnog zagrijavanja i čak eksplozija na terminalima opreme, još uvijek se događaju. S nastavkom razvoja strujnog sektora u Kini, jačanje profesionalnog usavršavanja relevantnog osoblja ima veliku važnost za brz razvoj strujnog sektora u Kini.