Анализ и обработка причините за дефекти на 35 кВ външни вакуумни прекъсвачи

Феномен на дефекта

На 23 юни 2020 г. във фидерна клетка на 35 кВ, която беше в режим на горещ резерв, в една подстанция на 220 кВ се появи дефект. Това активира първата стъпка и първото времево ограничение на напрегнатостта, които се контролират от защитата срещу прекомерен ток на нисковолтовата резервна защита на втория главен трансформатор, както и втората стъпка на защитата срещу прекомерен ток на връзката между шините на 350 кВ. В резултат 352-ият въздушен автомат на нисковолтовата страна, свързан с втория главен трансформатор, и въздушен автоматът за връзка между шините на 350 кВ изключиха, което доведе до загуба на напрежението в първата секция на шините на 35 кВ в подстанцията.

Преди инцидента, 35-киловолтовата система на подстанцията използваше режим на връзка с единична шина, разделена на секции. Беше инсталиран специален въздушен автомат за връзка между двете секции на шините. Първата секция на шините на 35 кВ, където се намираше дефектната клетка, имаше общо три изходящи линии и две кондензаторни блока. Дефектната клетка беше в режим на горещ резерв, а функцията на защитата не беше активирана. Останалите клетки бяха в експлоатация, а въздухният автомат за връзка между шините беше затворен.

Анализ на причините

По време на проверката на съобщенията и осцилограмите от защитните устройства на връзката между шините на 350 кВ и на втория главен трансформатор, беше установено, че в началото на дефекта, той се проявил като фазов дефект между фазите B и C, който след това се превърнал в тритефазен краткосрочен дефект. Специфично, диаграмата на дефектния сигнал (скриншот) от нисковолтовата страна на втория главен трансформатор е показана на Фигура 1.

По време на проверката на дефектния въздушен автомат, беше установено, че след появата на дефекта, изолаторът на фаза A на вакуумния въздушен автомат се бил разби, а пост-порцелановите изолатори на фази B и C били сериозно изгорели и повредени, а жиците на въздухния автомат били прекъснати в различна степен. Не са наблюдавани признаци на електрическо разрядване на връзките на шините, стенни изолатори или разединители на страната на шините. Състоянието на повреденото основно оборудване е показано на местонахождението, както е илюстрирано на Фигура 2.

По-долу е представен детайлно анализ на причините за отказа на въздухния автомат.

Причини, свързани с качеството на въздухния автомат

Въпросният въздушен автомат е от тип LW8 - 35A (T). Бил инсталиран и введен в експлоатация на място през декември 2007 г. и въведен в употреба през март 2008 г. В момента в подстанцията има 11 вакуумни въздухни автомати от същия модел, всички разположени на открито. По време на проверката на механизма на този модел въздушен автомат, бяха открити различни степени на разрядни знаци на пост-порцелановите изолатори. По време на проверката на записвача на дефекти в подстанцията, беше установено, че напрежението на шините на 35 кВ често надвишавало границата и инициирало изключване преди появата на дефекта. Честото надвишаване на границата силно потвърждава наличието на разрядни знаци на пост-порцелановите изолатори на този тип въздухни автомати.

Беше проведено изпитание на издръжливостта на напрежението на пост-порцелановите изолатори на останалите 10 въздухни автомати от същия модел в подстанцията. Девет от тях преодоляха изпитанието, а само един не отговаряше на изискванията на регламента. Когато дефектната клетка беше изпитана повторно, тя преодоля изпитанието на издръжливостта. Следователно, възможността дефектът да е причинен от качеството на въздухния автомат може да бъде основно изключена.

Причини, свързани с експлоатацията и поддръжката на въздухния автомат

Тази подстанция на 220 кВ е разположена на границата между град и село, съседства с карьер, и има относително сериозна проблемна ситуация с замърсяването от прах в близостта. На местонахождението беше установено, че има значително количество прах, натрупано върху повърхността на пост-порцелановите изолатори на дефектния въздушен автомат. В замърсената среда, изолационните свойства на пост-порцелановите изолатори намаляват.

Учитывайки важността на потребителите, свързани с изходящите линии на системата на 35 кВ в тази подстанция, беше трудно да се провеждат прекъсвания на тока. В резултат, въздухният автомат не можеше да бъде проверен и поддържан навреме. Напрягащото напрежение на пост-порцелановите изолатори на въздухния автомат намалява с увеличаването на степента на замърсяване. Кумулативният ефект с течение на времето доведе до намаляване на напрягащото напрежение под работното напрежение, което доведе до електрическо разрядване. В деня на дефекта, в региона имаше продължителен дъжд, а увеличаването на влажността в атмосферата допълнително засили този процес. Следователно, може да се определи, че това беше инцидент, причинен от пробив поради замърсяване.

Обработка на дефекта

Дефектният въздушен автомат беше заменен. След настройката на местонахождението, тестовите данни на новия въздушен автомат отговаряха на изискванията, посочени в техническата документация при изхода от производството. В момента въздухният автомат функционира стабилно.

Бяха проведени прекъсвания на тока, за да бъдат проверени въздухните автомати от същия модел в подстанцията. Загрязненията бяха почистени и избърсани, и беше проведена повторна изолационна обработка. Беше проведена комплексна проверка, поддръжка и характеристичен тест на всеки въздушен автомат, а другите открити проблеми бяха коригирани навреме. В момента другите 10 въздухни автомати на открито от същия модел в подстанцията функционират стабилно.

В следващата стъпка, ще бъде проведена комплексна проверка и технологическа модернизация на въздухните автомати на открито в такива области. Те ще бъдат централизирано заменени с устройство за газово изолиране (GIS), за да се предотвратят фундаментално аварии, причинени от пробив поради замърсяване в области с сериозно замърсяване от прах.

Профилактични мерки

• Проектните единици трябва да подобрят своето проекционно ниво, да оптимизират конструктивната структура и да повишат изолационните свойства на въздухните автомати в области с сериозно въздушно замърсяване (като строят укрития или използват GIS оборудване).

• Единиците за производство на оборудване трябва стриктно да контролират качеството на управлението на оборудването и да реализират технологичните изисквания на всеки етап в процесите на производство, сборка и настройка на оборудването.

• Единиците за експлоатация и поддръжка трябва да извършват добра работа по ежедневната поддръжка и проверка на оборудването. Трябва да обръщат голямо внимание на защитните сигнали в подстанцията, особено на сигнали като честото активиране на записвача на дефекти. Трябва внимателно да разследват и анализират проблемите, да идентифицират реалното състояние на оборудването зад сигнали и навременно да провеждат оценка и анализ на оборудването.

• Единиците за управление на оборудването трябва да извършват добра работа по приемането на ново оборудване, влизане в мрежата, да засилват ежедневното управление на оборудването и да повишават надеждността на доставката на електроенергия.