Feilinstallasjon fører til busbarfeil i 35kV RMU

Denne artikkelen presenterer et tilfelle med isolasjonsbrudd i sammensluttet bussbar i en 35 kV ringhovedenhet, analyserer årsakene til feilen og foreslår løsninger [3], noe som gir referanse for bygging og drift av kraftstasjoner for ny energi.

1 Oversikt over ulykken 

Den 17. mars 2023 meldte et prosjektsted for fotovoltaisk ørknifisering om en jordfeilutløsning i 35 kV ringhovedenheten [4]. Utstyrsprodusenten sendte et team av tekniske eksperter til stedet for å etterforske årsaken til feilen. Ved inspeksjon ble det funnet at fireveis-koblingen øverst i skapet hadde opplevd jordbrudd. Figur 1 viser tilstanden til fase B bussbar på ulykkesstedet. Som det fremgår av figur 1, var det hvitt pulveraktig materiale på fase B bussbar, mistenkt å være spor etter elektrisk gjennomslag i bussbaren. Dette systemet hadde kun vært strømførende i drift i 8 dager.

Ifølge feltinspeksjoner og tester ble det funnet at byggelaget ikke strengt fulgte kravene i utstyrets installasjons- og driftshåndbok under installasjon og inspeksjon, noe som førte til dårlig lederkontakt og overoppheting, som deretter utløste isolasjonsbrudd i bussbaren.

2 Felttesting og inspeksjon

2.1 Isolasjonstesting 

Først ble ekstern strømforsyning koblet fra for å deaktivere hele undersentralen for å lokalisere feilposisjonen. Skiften ble justert til ledende tilstand (adskiller lukket, bryter lukket, jordingssaksel åpen). Isolasjonsmotstand ble målt separat på faser A, B og C ved utgangsterminalene til utstyret. Testen viste at megohmmeterlesningene for faser A og C av utstyret nærmet seg uendelig (god isolasjon), mens megohmmeterlesningen for fase B var mindre enn 5 MΩ, noe som indikerer dårlig isolasjonsytelse i fase B av utstyret. Dette antydet førstegangs et isolasjonsproblem et sted i fase B av utstyret.

2.2 Inspeksjon av feilregistrering

Den lokale feilregistreringen er vist i figur 2. Som det fremgår av figur 2, da feilen oppsto, steg spenningen i faser A og C på 35 kV bussbar nr. 1 til linjespenning, mens spenningen i fase B var nær null.

2.3 Visuell inspeksjon av utstyr på stedet 

Seksjon I bussbar har 9 skap. Gjennom visuell inspeksjon av utstyret på stedet ble det funnet hvitt pulveraktig materiale på fase B bussbar, mistenkt å være spor etter elektrisk gjennomslag i bussbaren. Dette identifiserte at isolasjonsbruddulykken i bussbaren skjedde i skap 1AH8 i seksjon I bussbar.

2.4 Demontering og inspeksjon av feilstedet 

Etter å ha åpnet isolasjonsdekselet til fase B bussbar, ble det funnet at isolasjonspluggen ikke var ordentlig sikret som vist i figur 3, og at bussbartileledersegmentene ikke var tett presset sammen som vist i figur 4.

2.5 Sekundær demontering og inspeksjon av isolert bussbar 

Den skadde fireveis-koblingen til bussbaren ble kuttet opp for analyse. Det ble funnet at den interne strukturen i fireveis-koblingen viste alvorlig høytemperaturerosjon som vist i figur 5. Isolasjonspluggen nær lederområdet viste også alvorlig høytemperaturerosjon som vist i figur 6.

2.6 Inspeksjon av isolerte bussbarer øverst i skap for fase A og fase C 

Gjennom inspeksjon av de resterende isolerte bussbarer for faser A og C, ble det funnet at monteringsutførelsen var korrekt, uten noen diskolorering eller erosjon observert på strømførende posisjoner i utstyrslederne.

3 Analyse av årsaker til isolasjonsbrudd i bussbar

3.1 Fastsettelse av feilomfang 

Isolasjonsmotstandstester ble utført på utstyret på stedet. Det ble funnet at faser A og C bestod isolasjonstesten, mens fase B ikke bestod. I tillegg viste data fra lokal feilregistrering at fase B bussbar hadde opplevd jordkortslutning. Når feilen oppstod, steg spenningen i faser A og C på 35 kV bussbar nr. 1 til linjespenning, mens spenningen i fase B nærmet seg null. Dette er karakteristisk for en typisk enfaset metallisk jordkortslutningsfeil (isolasjonsbrudd i fase B bussbar til jord). Gjennom etterforskning ble feilstedet identifisert til fase B bussbarforbindelsen i skap 1AH8.

3.2 Nullsekvensstrøm og bussbarstrømverdier 

419 millisekunder etter at feilen oppstod, gikk nullsekvensoverstrømsbeskyttelsen til jordingstransformatoren inn 452 millisekunder etter feilen, og feilstrømmen forsvant. Ved kontroll av mikrodatamaskinen til jordingstransformatoren ble det registrert en utløsning av nullsekvensstrømbeskyttelse, som vist i figur 7. Driftsverdien var 0,552 A (med en nullsekvens CT-strømforhold på 100/1), som stemte overens med feilregistreringsverdiene, som vist i figur 8.

Ifølge feilopptaket var den effektive verdien av sekundærstrømmen i lavspenningsgrenen av busbar 1 på 0,5-0,6 A. Ettersom strømtransformatorforholdet (CT) var 2000/1, ble det beregnet at strømmen i busbar seksjon I på det tidspunktet nådde 1000-1200 A.

3.3 Effekten av monteringskvalitet

 Ved demontasje og inspeksjon av fase B isolert busbar ved feilstedet (kabinet 1AH8), ble det funnet at fase B-isoleringstokken ikke var korrekt låst og festet, noe som førte til at ledere inne i fireveiskoblingen ikke ble presset godt sammen. Dette resulterte i redusert kontaktflate ved hovedbusbarforbindelsen, hvilket økte motstanden på dette stedet.

der: R er kretsens motstand (Ω); ρ er lederens resistivitet (Ω·m); L er lengden av lederen (m); S er tverrsnittsarealet av lederen (m²). Fra formel (1) kan man se at når kontaktflaten er mindre, blir utstyrets kretsmotstand større. Ifølge formel (2) produseres mer varme per enhet tid under drift. Når varmeavledningen er mindre enn varmeproduksjonen, akkumulerer varmen seg ved dette stedet. Når en viss grad (kritisk punkt) er nådd, skades isolasjonen på dette stedet, noe som fører til isolasjonsnedbrytning og utløser en jordfeil.

der: Q er varme (J); I er strøm (A); R er motstand (Ω); t er tid (s).

Samlet sett førte høy temperatur til forringelse av busbars isolasjonskapasitet, noe som utløste isolasjonsnedbrytning. Da fireveiskoblingen fra kabinet 1AH8 ble fjernet på stedet, hadde mutten og bollen allerede smeltet sammen på grunn av elektrisk utslipp og høytemperatur-ablasjon, noe som gjorde dem umulige å demontere, som vist i figur 9.

4 Feilhåndtering og anbefalinger

4.1 Feilhåndteringsforanstaltninger

Forbered relevante materialer, utstyr og verktøy, fullfør tillatelser for arbeid på stedet, erstatt skadet isolert busbar på stedet, slik som treveis isolerte bukser, fireveis isolerte bukser og isolerte rette rør, erstatt F-type bukser som har bleket på grunn av høy temperatur, utfør relevante tester, og gjenoppta strømforsyningen til slutt.

4.2 Forebyggende anbefalinger

Før utstyrsinstallasjon, bør tekniske personer fra utstyrsprodusenten gi profesjonell opplæring til medlemmer av byggeteamet på stedet og forklare relevante forholdsregler. Under installasjon av busbar, bør byggeteamet strengt følge installasjonsprosedurer i produsentens bruksanvisning. Etter at installasjonen på stedet er fullført, bør en momentnøkkel brukes for verifisering for å sikre at busbarinstallasjonen er ordentlig festet. 

Etter at utstyrsinstallasjonen er fullført, må testpersonell på stedet utføre kretsresistansetester og nettfrekvensbelastningstester på utstyret. Disse testene kan identifisere problemer på forhånd og forhindre at ulykker eskalerer. Utstyret kan kun settes i drift offisielt etter godkjennelse. Under drift av utstyret, kan distribusjonsstasjoner overveie å implementere en tidromsfordelt inspeksjonsstrategi for distribusjonsstasjonsrom for å identifisere potensielle driftshazards så tidlig som mulig.

5 Konklusjon 

Denne artikkelen introduserer en 35 kV ringhovedenhet busbar isolasjonsnedbrytningsfeil, utførte feltfeilsinspeksjon, feilbølgeanalyse og feilårsaksanalyse. Bryteren trippet fordi isolasjonslaget i busbar ble nedbrutt, noe som førte til en jordfeil som utløste beskyttelsesfunksjonen. Dette tilfelle demonstrerer at monteringskvaliteten har stor betydning for utstyrets langtidsoverlevelse. 

Selv om kvaliteten og servicekvaliteten av relevante innenlandske kraftproduktene i Kina har forbedret seg markant i de siste årene, forekommer det fremdeles av og til ulykker som skyldes konstruksjon og installasjonsproblemer, som unormal varmetilstand og til og med nedbrytningseksplosjoner ved utstyrskontakter. Med den kontinuerlige utviklingen av Kinas kraftindustri, er styrking av profesjonell opplæring for relevante personer av stor betydning for rask utvikling av Kinas kraftindustri.