35 kV RMU buszilleselés hibás telepítés miatti meghibásodásának elemzése

Ez a cikk egy 35 kV gyűrőhálózati egység fővezeték izolációs meghibásodásának esetét mutatja be, elemzi a hiba okait, és javaslatokat tesz [3], új energiaforrású erőművek építésének és üzemeltetésének számára nyújtva referenciát.

1. A baleset áttekintése

2023. március 17-én egy napelemes sivatagvédő projekt helyszínéről jelentkezett egy 35 kV gyűrőhálózati egységben történt földkapcsoló hibásugrás baleset [4]. Az eszközgyártó egy technikai szakértői csapatot küldött a helyszínre a hiba okainak feltárására. A vizsgálat során kiderült, hogy a tároló tetején található négyirányú kapcsoló földkapcsoló meghibásodást szenvedett. 1. ábra a B fázis fővezeték állapotát mutatja a baleseti helyszínen. Látható, hogy a B fázis fővezetéken fehér poros anyag volt, ami valószínűleg az elektrikus meghibásodás után maradt nyom. Ez a rendszer csak 8 napig volt energiázott működésben.

A helyszíni felmérések és vizsgálatok alapján kiderült, hogy az építőcsoport nem tartotta szem előtt a berendezés telepítési és üzemeltetési kézikönyvének követelményeit, ami rossz vezeték-kapcsolódást és túlzott hőt eredményezett, ami végül a fővezeték izolációjának meghibásodását okozta.

2. Helyszíni vizsgálatok és tesztek

2.1 Izolációs tesztelés

Először lekapcsolták a külső behajtóenergiát, hogy a teljes alárendelt áramzási rendszert (substation) de-energizált állapotba hozzák, hogy meghatározzák a hiba helyét. A kapcsolóberendezést vezető állapotba állították (elválasztó zárva, áramkörzár zárva, földkapcsoló nyitva). Mértek izolációs ellenállást az A, B és C fázisokon a berendezés kimeneti termináljain. A teszt során kiderült, hogy az A és C fázisok megohmmeter olvasatai végtelenhez (jó izoláció) közelítettek, míg a B fázis megohmmeter olvasata kevesebb volt, mint 5 MΩ, ami azt jelzi, hogy a B fázisban a berendezésben rossz az izoláció. Ez kezdetben arra utalt, hogy a B fázisban valamilyen helyen van izolációs probléma a berendezésben.

2.2 Hiba rögzítési vizsgálat

A helyszíni hibarögzítés 2. ábrán látható. Látható, hogy a hiba bekövetkezésekor az 1-es 35 kV fővezetéken az A és C fázisok feszültsége emelkedett vonal feszültségig, míg a B fázis feszültsége közel nulla volt.

2.3 Helyszíni berendezés látványos vizsgálata

Az I. szektor fővezetékében 9 tároló található. A helyszíni látványos vizsgálat során a B fázis fővezetéken fehér poros anyag található volt, ami valószínűleg az elektrikus meghibásodás után maradt nyom. Ezzel azonosították, hogy a fővezeték izolációs meghibásodás a 1AH8 tárolóban történt az I. szektor fővezetékén.

2.4 Hibahely diszassembly és vizsgálata

A B fázis fővezeték izolációs fedélét eltávolítva kiderült, hogy az izolációs dugattyú nem volt megfelelően rögzítve, ahogy 3. ábrán látható, és a fővezeték csempéje vezetékei nem voltak megfelelően összepródítva, ahogy 4. ábrán látható.

2.5 Izolált fővezeték másodlagos diszassembly és vizsgálata

A sérült négyirányú kapcsolót felvágva elemzésre tették. Kiderült, hogy a négyirányú kapcsoló belső szerkezete súlyos magas hőmérsékletű égetési károsodást mutatott, ahogy 5. ábrán látható. A vezetékek közeli területén található izolációs dugattyú is súlyos magas hőmérsékletű égetési károsodást mutatott, ahogy 6. ábrán látható.

2.6 A tároló tetején lévő A és C fázis izolált fővezetékeinek vizsgálata

A maradék A és C fázis izolált fővezetékeinek vizsgálatának során kiderült, hogy a telepítésük munkamódja helyes volt, a berendezés vezetékein nincs színszínváltás vagy égetési károsodás.

3. Fővezeték izolációs meghibásodás oka

3.1 Hiba hatáskörének meghatározása

Izolációs ellenállástesztelést végeztek a helyszínen a berendezésen. Kiderült, hogy az A és C fázisok sikeresen lettek vizsgálva, míg a B fázis sikertelen volt. Továbbá a helyszíni hibarögzítési adatok szerint a B fázis fővezeték földkapcsoló rövidzárlatot szenvedett. A hiba bekövetkezésekor az 1-es 35 kV fővezetéken az A és C fázisok feszültsége emelkedett vonal feszültségig, míg a B fázis feszültsége közel nulla volt. Ez jellemző egy tipikus egyfázisú fém rövidzárlathiba (B fázis fővezeték izolációs meghibásodás földre). A vizsgálat során a hiba helyét a 1AH8 tároló B fázis fővezeték kapcsolójának helyének azonosították.

3.2 Null sorozatos áram és fővezeték áramértékei

A hiba bekövetkezése 419 millisekonddal ezelőtt a null sorozatos áram túlmenővédelmi funkció a hiba bekövetkezése 452 millisekonddal működött, a hibaáram eltűnt. A földkapcsoló transzformátor mikroszámítógépén a null sorozatos áramvédelem működését rögzítette, ahogy 7. ábrán látható. A működési érték 0,552 A volt (null sorozatos CT áramaránya 100/1), ami megegyezett a hibarögzítési értékekkel, ahogy 8. ábrán látható.

A hibajelentés alapján az 1. számú alacsony feszültségű ág buszlejtő másodlagos áramának effektív értéke 0,5-0,6 A volt. Mivel a CT-áramarány 2000/1 volt, kiszámolták, hogy az I. szakasz buszlejtő árama akkor 1000-1200 A volt.

3.3 A telepítési munkavégzés hatása

 A B fázis izolált buszlejtő (1AH8 tároló) hibahelyén történő felbontás és ellenőrzés során kiderült, hogy a B fázis izoláló csapágy nem volt megfelelően bekarcolva és megfogdítva, ami azt eredményezte, hogy a négykapcsolóban található csempék nem voltak megfelelően összenyomva. Ez csökkentette a kapcsolóponton belüli kapcsolódási területet, ami növelte a helyi ellenállást.

ahol: R a kör ellenállása (Ω); ρ a vezető ellenállási tényezője (Ω·m); L a vezető hossza (m); S a vezető kerete (m²). A (1) képletből látható, hogy amikor a kapcsolódási terület kisebb, a berendezés kör ellenállása nagyobb lesz. A (2) képlet szerint több hő keletkezik egységidőben a működés során. Amikor a hőleadás kisebb, mint a hőtermelés, a hő folyamatosan gyűlik ezen a helyen. Egy bizonyos ponton (kritikus ponton) elérve a helyi izoláció sérül, ami izolációs megszakadást és földhídfeltételt okoz.

ahol: Q a hő (J); I az áram (A); R az ellenállás (Ω); t az idő (s).

Összességében, a magas hőmérséklet rombolta a buszlejtő izolációs teljesítményét, ami buszlejtő izolációs megszakadást okozott. Amikor a négykapcsolót 1AH8 tárolóból eltávolították, a matrica és a szekrény már összeolvadtak az elektromos kibocsátás és a magas hőmérséklet miatt, így már nem lehetett lebontani, ahogy a 9. ábra mutatja.

4 Hibakezelés és ajánlások

4.1 Hibakezelési intézkedések

Készítsenek elő a szükséges anyagokat, eszközöket és felszereléseket, végezzenek el a helyi munkaengedélyezési eljárásokat, cseréljék le a meghibásodott izolált buszlejtőket a helyszínen, például a háromkapcsoló izolált buksztyúkokat, a négykapcsoló izolált buksztyúkokat és az izolált egyenes rúrakat, cseréljék le a hőtől sötétre változott F típusú buksztyúkokat, végezzenek el a szükséges teszteket, és végül állítsák vissza a villamosenergia-szolgáltatást.

4.2 Prevenciós ajánlások

A berendezések telepítése előtt a gyártó technikai személyzete szakmai képzést kell nyújtania a helyi építőcsoport tagjainak, és elmagyaráznia a releváns óvintézkedéseket. A buszlejtők telepítése során az építőcsoport szigorúan követnie kell a gyártó működési útmutatójában található telepítési eljárásokat. A helyi telepítés befejeztével torziós kulccsal kell ellenőrizni, hogy a buszlejtők megfelelően legyenek fogdítva. 

A berendezések telepítése után a helyi tesztelő személyzetnek kör ellenállási tesztek és hőmérsékleti ellenállóképességi tesztekkel kell ellenőriznie a berendezéseket. Ezek a tesztek előre fel tudják fedezni a problémákat, és megelőzhetik a balesetek további fejlődését. A berendezések csak a fogadás után vehetik igénybe. A berendezések működése közben a területi elosztók is megfontolhatják a tér-időbeli elosztott ellenőrzési stratégiát, hogy minél korábban fel tudják fedezni a potenciális működési veszélyeket.

5 Összegzés 

Ez a tanulmány bemutat egy 35 kV gyűrűalakú főberendezés buszlejtő izolációs megszakadás hibáját, amelyet helyszíni hibaellenőrzéssel, hibahullám elemzéssel és hibaokozati elemzéssel vizsgáltak. A kapcsoló berendezés ugrásra lépett, mert a buszlejtő izolációs rétege megszakadt, ami földhídfeltételt okozott, és ez indította el a védelmi működést. Ez a baleset azt mutatja, hogy a telepítési minőség jelentős hatással van a berendezések hosszú távú működésére. 

Bár Kínában a hazai villamosenergia-termékek minősége és szolgáltatása jelentősen javult az elmúlt években, a szerelési és telepítési problémák miatti balesetek, például a berendezések végpontjainak anormális melegedése, vagy akár robbanás, még mindig rendszeresen fordulnak elő. Kínai villamosenergia-ipar folyamatos fejlődésével a szakmai képzés megerősítése nagy jelentőséggel bír a kínai villamosenergia-ipar gyors fejlődéséhez.