Аналіз збою шинної системи РМУ 35 кВ через помилки при встановленні

Ця стаття представляє випадок зрушення ізоляції шини 35 кВ у колівому розподільному пристрої, аналізує причини аварії та запропоновує рішення [3], надаючи посилання для будівництва та експлуатації нових енергетичних електростанцій.

1 Огляд аварії 

17 березня 2023 року на місці проекту фотovoltaic desertification control було повідомлено про аварію короткого замикання на землю в кольцевому розподільному пристрої 35 кВ [4]. Виробник обладнання організував команду технічних експертів, яка прибула на місце для дослідження причин аварії. Під час огляду було виявлено, що чотирьохполюсний з'єднувач на вершині шафи пережив зрушення ізоляції на землю. Рисунок 1 показує стан фази B шини на місці аварії. Як видно з рисунку 1, на фазі B шини був білий піщаний матеріал, який, ймовірно, є слідами від електричного зрушення ізоляції шини. Ця система була в експлуатації лише 8 днів.

За результатами огляду та тестування на місці було встановлено, що будівельна команда не строго дотримувалася вимог до встановлення та перевірки обладнання, що призвело до поганого контакту провідників та нагрівання, що в свою чергу спричинило зрушення ізоляції шини.

2 Місцеве тестування та огляд

2.1 Тестування ізоляції 

Спочатку було відключене зовнішнє живлення, щоб демонтажувати весь підстанцію, щоб знайти місце аварії. Обладнання було налаштовано на провідний стан (роз'єднуючий переключач закритий, автоматичний вимикач закритий, заземлювальний переключач відкритий). Було виміряно опір ізоляції фаз A, B та C на виходящих кінцях обладнання. Тест показав, що показання мегометра для фаз A та C обладнання наближались до нескінченності (добре ізоляція), але показання мегометра для фази B були менше 5 МОм, що свідчило про погана ізоляція фази B обладнання. Це спочатку вказувало на проблему ізоляції в деякому місці фази B обладнання.

2.2 Перевірка запису аварії

Запис аварії на місці наведено на рисунку 2. Як видно з рисунку 2, в момент аварії напруга фаз A та C на шині 35 кВ №1 підвищилася до лінійної напруги, а напруга фази B була близько до нуля.

2.3 Візуальний огляд місцевого обладнання 

У секції I шини є 9 шаф. За результатами візуального огляду обладнання на місці було виявлено білий піщаний матеріал на фазі B шини, який, ймовірно, є слідами від електричного зрушення ізоляції шини. Це визначило, що аварія зрушення ізоляції шини відбулася у шафі 1AH8 секції I шини.

2.4 Розбирання та огляд місця аварії 

Після відкриття ізоляційного покриття фази B шини було виявлено, що ізоляційна пробка не була правильно зафіксована, як показано на рисунку 3, а сегменти провідників шини не були тісно прижаті, як показано на рисунку 4.

2.5 Додаткове розбирання та огляд ізоляційної шини 

Було розрізано пошкоджений чотирьохполюсний з'єднувач для аналізу. Було виявлено, що внутрішня конструкція чотирьохполюсного з'єднувача має серйозне високотемпературне абляцію, як показано на рисунку 5. Ізоляційна пробка поруч з областю провідника також показала серйозне високотемпературне абляцію, як показано на рисунку 6.

2.6 Огляд ізоляційних шин фаз A та C на вершині шафи 

За результатами огляду залишкових ізоляційних шин фаз A та C було виявлено, що їх установка була правильна, без відтінків або абляції на місцях провідності обладнання.

3 Аналіз причин зрушення ізоляції шини

3.1 Визначення діапазону аварії 

На місці було проведено тестування опору ізоляції обладнання. Було виявлено, що фази A та C пройшли тест ізоляції, а фаза B не пройшла. Крім того, дані з запису аварії на місці показали, що фаза B шини відчула коротке замикання на землю. Коли відбувалася аварія, напруга фаз A та C на шині 35 кВ №1 підвищилася до лінійної напруги, а напруга фази B наближалася до нуля. Це є характеристикою типової однофазної металевої аварії короткого замикання на землю (зрушення ізоляції фази B шини на землю). За результатами дослідження, місце аварії було визначено на з'єднанні фази B шини у шафі 1AH8.

3.2 Значення нульового послідовного струму та струму шини 

Через 419 мілісекунд після аварії захист від надмірного нульового послідовного струму заземлювального трансформатора включився через 452 мілісекунди після аварії, струм аварії зник. Перевірка мікрокомп'ютера заземлювального трансформатора показала, що було зареєстровано включення захисту від нульового послідовного струму, як показано на рисунку 7. Операційне значення становило 0,552 А (зі співвідношенням трансформатора нульового послідовного струму 100/1), що відповідало значенням запису аварії, як показано на рисунку 8.

Відповідно до запису виникнення аварії, середньоквадратична величина вторинного струму низьковольтного гілки шини №1 становила 0,5-0,6 А. Оскільки коефіцієнт перетворювача струму (CT) становив 2000/1, було розраховано, що струм на шині I секції у той час сягав 1000-1200 А.

3.3 Вплив якості монтажу

Після розбору та перевірки ізоляційної шини фази B на місці виникнення аварії (шкаф 1AH8) було з'ясовано, що ізоляційний патрон фази B не був правильно застібнутий та затягнутий, що призвело до того, що провідники всередині чотирьохшлейфового з'єднувача не були надійно стиснуті. Це спричинило зменшення площі контакту в точці з'єднання основної шини, що призвело до збільшення опору в цьому місці.

де: R — опір контуру (Ω); ρ — удельна електрична провідність проводника (Ω·m); L — довжина проводника (m); S — площа поперечного перерізу проводника (m²). З формули (1) видно, що при меншій площі контакту опір обладнання стає більшим. Згідно з формулою (2), при цьому за одиницю часу генерується більше тепла. Коли теплообмін менший, ніж генерація тепла, тепло постійно накопичується в цьому місці. Після досягнення певної міри (критичної точки) ізоляція в цьому місці пошкоджується, що призводить до пробою ізоляції та виклику замикання на землю.

де: Q — тепло (J); I — струм (A); R — опір (Ω); t — час (s).

У заключенні, висока температура призвела до погіршення ізоляційних характеристик шини, що в свою чергу спричинило пробій ізоляції шини. Коли чотирьохшлейфовий з'єднувач був зніманий з місця, його гайка та болт вже злилися разом через електричний розряд та високотемпературне абляцію, що робило їх неможливими для розбору, як показано на малюнку 9.

4 Обробка аварії та рекомендації

4.1 Міри обробки аварії

Підготуйте необхідні матеріали, обладнання та інструменти, завершіть процедури дозволу на роботу на місці, замініть пошкоджені ізоляційні шини на місці, такі як тришлейфові ізоляційні кущі, чотирьохшлейфові ізоляційні кущі та ізоляційні прямі трубки, замініть F-тип кущі, які потемніли через високу температуру, проведіть відповідні тестування, і, нарешті, відновіть живлення.

4.2 Рекомендації щодо запобігання

Перед встановленням обладнання технічні спеціалісти виробника повинні надати професійну освіту членам команди будівництва на місці та пояснити відповідні застереження. Під час встановлення шин команда будівництва повинна строго дотримуватися процедур встановлення, вказаних у керівництві користувача виробника. Після завершення встановлення на місці слід використовувати моментний ключ для перевірки, щоб забезпечити правильне затягування встановлення шин.

Після завершення встановлення обладнання, особи, що проводять тестування на місці, повинні провести тестування опору контуру та випробування на напругу промислової частоти. Ці випробування можуть допомогти виявити проблеми заблаговременно та запобігти поширенню аварії. Обладнання може бути офіційно введено в експлуатацію лише після успішного прийняття. Під час експлуатації обладнання, розподільні станції можуть врахувати впровадження стратегії розподіленого контролю за простором та часом для розподільних камер, щоб якомога раніше виявити потенційні ризики експлуатації обладнання.

5 Висновки

Ця стаття описує аварію з пробоєм ізоляції шини кільцевої головної установки 35 кВ, проведення на місці перевірки аварії, аналіз хвильових форм аварії та аналіз причин аварії. Привід відключився через те, що шар ізоляції шини пробився, що призвело до замикання на землю, що, в свою чергу, спричинило відключення захисної дії. Цей інцидент демонструє, що якість встановлення має значний вплив на тривалу експлуатацію обладнання.

Хоча якість та обслуговування вітчизняних електроенергетичних продуктів в Китаї в останні роки значно покращились, аварії, спричинені проблемами встановлення та монтажу, такі як ненормальне нагрівання та навіть розриви та вибухи на кінцевих кутках обладнання, все ще відбуваються час від часу. З постійним розвитком електроенергетичної галузі Китаю, посилення професійної освіти відповідних осіб має велике значення для швидкого розвитку електроенергетичної галузі Китаю.