Pagsusuri sa Pagkakamali sa Pagsasakatuparan na Naging Dahilan ng Pagkawala ng Epektividad ng 35kV RMU Busbar

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

1 Buod ng Aksidente 

Noong Marso 17, 2023, ang isang site ng proyekto ng pagkontrol sa desertification ng photovoltaic ay umulat ng isang aksidente ng ground fault trip sa 35kV ring main unit [4]. Inihanda ng tagagawa ng kagamitan ang isang grupo ng mga eksperto sa teknikal upang pumunta sa lugar upang imbestigahan ang sanhi ng pagkakamali. Sa pagtingin, natuklasan na ang apat-na-paraan na konektor sa tuktok ng cabinet ay naranasan ang pagbabagsak sa lupa. Ipinaliwanag ng Figure 1 ang kondisyon ng Phase B busbar sa lugar ng aksidente. Tulad ng maaaring makita sa Figure 1, may puting pulbos na substansya sa Phase B busbar, na inasuspinde na ito ay mga tanda na naiwan pagkatapos ng electrical breakdown ng busbar. Ang sistema na ito ay nakapag-operate lamang ng may kuryente para sa 8 araw.

Batay sa mga on-site inspections at pagsusuri, natuklasan na ang construction team ay hindi naging mahigpit sa pagsunod sa mga pangangailangan sa manual ng installation at operasyon ng kagamitan para sa installation at pagsusuri, na nagresulta sa mahinang contact ng conductor at sobrang init, na pagkatapos ay nag-trigger ng pagbabagsak ng insulasyon ng busbar.

2 On-site Testing at Pagsusuri

2.1 Insulation Testing 

Una, ang panlabas na external incoming power supply ay dinisconnect upang de-energize ang buong substation upang matukoy ang posisyon ng pagkakamali. Ang switchgear ay inayos sa estado ng conductive (disconnector closed, circuit breaker closed, grounding switch open). Ang resistance ng insulasyon ay sinukat sa phases A, B, at C nang magkahiwalay sa mga outgoing terminals ng kagamitan. Ang pagsusuri ay nagpakita na ang mga reading ng megohmmeter para sa phases A at C ng kagamitan ay lumapit sa infinity (mabuting insulasyon), samantalang ang reading ng megohmmeter para sa phase B ay mas mababa sa 5MΩ, na nagpapahiwatig ng mahinang performance ng insulasyon sa phase B ng kagamitan. Ito ay unang nagpapahiwatig ng isang problema sa insulasyon sa ilang lokasyon sa phase B ng kagamitan.

2.2 Fault Recording Inspection

Ang on-site fault recording ay ipinaliwanag 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, samantalang 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 pulbos na substansya sa phase B busbar, na inasuspinde na ito ay mga tanda na naiwan pagkatapos ng electrical breakdown ng busbar. Ito ay nagpapatunay na ang aksidente ng pagbabagsak ng insulasyon ng busbar ay nangyari sa cabinet 1AH8 ng Section I busbar.

2.4 Disassembly at Pagsusuri ng Lokasyon ng Pagkakamali 

Pagkatapos buksan ang insulation cover ng phase B busbar, natuklasan na ang insulation plug ay hindi naging maayos na secured tulad ng ipinaliwanag sa Figure 3, at ang busbar tile conductor segments ay hindi naging maayos na piniga-piga tulad ng ipinaliwanag sa Figure 4.

2.5 Secondary Disassembly at Pagsusuri ng Insulated Busbar 

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

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

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

3 Analisis ng Mga Sanhi ng Pagbabagsak ng Insulasyon ng Busbar

3.1 Pagtukoy ng Saklaw ng Pagkakamali 

Ang mga pagsusuri ng resistance ng insulasyon ay isinagawa sa kagamitan sa lugar. Natuklasan na ang phases A at C ay lumampas sa pagsusuri ng insulasyon, samantalang 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 typical single-phase metallic ground short circuit fault (phase B busbar insulation breakdown to ground). Sa pamamagitan ng pagsisiyasat, natuklasan ang lokasyon ng pagkakamali sa joint ng phase B busbar sa cabinet 1AH8.

3.2 Zero Sequence Current at Busbar Current Values 

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

Batay sa pagrerecord 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, itinanti na ang current ng Section I busbar noong panahong iyon ay umabot sa 1000-1200A.

3.3 Epekto ng Kalidad 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 napigil, kaya ang tile conductors sa loob ng four-way connector ay hindi napatibay. Ito ang nagresulta sa maliit na contact area sa main busbar connection point, na nagdulot ng pagtaas ng resistance sa lugar na iyon.

kung saan: R ang circuit resistance (Ω); ρ ang resistivity ng conductor (Ω·m); L ang haba ng conductor (m); S 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 nabubuo kada unit time sa operasyon. Kapag mas maliit ang heat dissipation kaysa sa heat generation, patuloy na nag-accumulate ang init sa lugar na iyon. Matapos maabot ang isang tiyak na antas (critical point), nasira ang insulation sa lugar na iyon, nagresulta sa insulation breakdown at pagsisimula ng ground fault.

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

Sa kabuuan, ang mataas na temperatura ang nagdulot ng pagka-deteriorate ng insulation performance ng busbar, na nag-trigger ng busbar insulation breakdown. Kapag inalis ang four-way connector mula sa cabinet 1AH8, ang nut at bolt nito ay na-melt na dahil sa electrical discharge at high-temperature ablation, kaya imposible na ito disassemble, tulad ng ipinapakita sa Figure 9.

4 Paghahandle ng Pagkakamali at Rekomendasyon

4.1 Paghahandle ng Pagkakamali

Handaing ang mga materyales, kagamitan, at tools, tapusin ang on-site work permit procedures, palitan ang damaged insulated busbars sa lugar, tulad ng three-way insulated bushings, four-way insulated bushings, at insulated straight tubes, palitan ang F-type bushings na nagdiscolor dahil sa mataas na temperatura, gawin ang mga related tests, at sa wakas ibalik ang power supply.

4.2 Preventive Recommendations

Bago ang pag-install ng kagamitan, ang technical personnel mula sa manufacturer ng kagamitan ay dapat magbigay ng professional training sa mga miyembro ng on-site construction team at ipaliwanag ang mga related precautions. Sa panahon ng pag-install ng busbar, ang construction team ay dapat sundin ang installation procedures sa operation manual ng manufacturer. Matapos ang pag-install on-site, dapat gamitin ang torque wrench para siguruhin na maayos na nakakandado ang busbar. 

Matapos ang pag-install ng kagamitan, ang on-site test personnel ay kailangang gawin ang circuit resistance tests at power frequency withstand voltage tests sa kagamitan. Ang mga tests na ito ay maaaring matukoy ang mga problema sa maaga at maiwasan ang paglaki ng mga aksidente. Ang kagamitan lamang ay maaaring opisyal na ilunsad pagkatapos lumampas sa acceptance inspection. Sa panahon ng operasyon ng kagamitan, ang mga distribution stations ay maaaring isama ang time-space distributed inspection strategy para sa mga distribution station rooms upang mapabilis na matukoy ang mga potential equipment operation hazards.

5 Kasunod 

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

Bagaman ang kalidad at serbisyo ng mga lokal na power products sa Tsina ay lubhang naimprove sa mga nakaraang taon, ang mga aksidente dahil sa mga problemang pag-install, tulad ng abnormal heating at kahit insulation breakdown explosions sa mga terminal ng kagamitan, ay patuloy na nangyayari. Sa patuloy na pag-unlad ng power industry ng Tsina, ang pagpapalakas ng professional training para sa mga related personnel ay may malaking kahalagahan sa mabilis na pag-unlad ng power industry ng Tsina.