Analyse et Traitement des Causes de Défauts du Disjoncteur à Vide Extérieur de 35 kV

Phénomène de panne

Le 23 juin 2020, une panne s'est produite dans le baie d'alimentation 35 kV en attente chaude dans un poste électrique de 220 kV. Cela a déclenché l'opération de la protection de surintensité à retenue de tension de premier stade et de première limite de temps de la protection de secours basse tension du transformateur principal n°2 et de la protection de surintensité de deuxième stade de la protection de liaison de bus 350. Par conséquent, le disjoncteur 352 côté basse tension correspondant au transformateur principal n°2 et le disjoncteur de liaison de bus 350 ont sauté, entraînant la perte de tension sur le bus 35 kV Section I du poste.

Avant l'accident, le système 35 kV du poste adoptait un mode de connexion en bus simple sectionné. Un disjoncteur de liaison de bus dédié était installé entre les deux sections de bus. Le bus 35 kV Section I où se trouvait la baie défectueuse comptait au total trois lignes sortantes et deux banques de condensateurs. La baie défectueuse était en attente chaude, et sa fonction de protection n'était pas activée. Les autres baies étaient en opération, et le disjoncteur de liaison de bus était en position fermée.

Analyse des causes

En examinant les rapports de messages et les oscillogrammes des dispositifs de protection de la baie de liaison de bus 350 et de la baie du transformateur principal n°2 du poste, il a été constaté qu'au début de la panne, elle s'est initialement manifestée comme une panne phase à phase entre les phases B et C, qui s'est ensuite aggravée en une panne de court-circuit triphasique. Plus précisément, le diagramme de la forme d'onde de la panne (capture d'écran) côté basse tension du transformateur principal n°2 est illustré à la Figure 1.

Lors de l'inspection du disjoncteur défectueux, il a été découvert que, après la survenue de la panne, la gaine de la phase A du disjoncteur à vide avait cassé, les isolateurs post-porcelaine des phases B et C étaient gravement brûlés et endommagés, et les conducteurs du disjoncteur avaient des fils cassés à différents degrés. Aucun signe de décharge électrique n'a été observé sur les barres de bus de connexion, les isolateurs de traversée de mur ou les interrupteurs de ligne côté bus du disjoncteur. L'état de dommage de l'équipement primaire a été inspecté sur place, comme illustré à la Figure 2.

La cause de la défaillance du disjoncteur est analysée en profondeur ci-dessous.

Raisons liées à la qualité du disjoncteur

Le disjoncteur en question est de type LW8-35A (T). Il a été installé et mis en service sur site en décembre 2007 et mis en exploitation en mars 2008. Actuellement, il y a 11 disjoncteurs à vide du même modèle dans le poste, tous disposés en extérieur. Lors de l'inspection sur site du mécanisme de ce modèle de disjoncteur, des marques de décharge de divers degrés ont été trouvées sur les isolateurs post-porcelaine. En vérifiant l'enregistreur de défauts dans le poste, il a été noté que la tension du bus 35 kV dépassait fréquemment la limite et déclenchait des coupures avant la survenue de la panne. Cette variation fréquente hors limites confirme fortement la présence de marques de décharge sur les isolateurs post-porcelaine de ce type de disjoncteur.

Un essai de tenue à la tension a été effectué sur les isolateurs post-porcelaine des 10 autres disjoncteurs du même modèle dans le poste. Neuf d'entre eux ont passé l'essai, et seulement un n'a pas satisfait aux exigences des réglementations d'essai. Lorsque la baie défectueuse a été testée à nouveau, elle a passé l'essai de tenue à la tension. Par conséquent, la possibilité que la qualité du disjoncteur soit la cause de la panne peut être pratiquement écartée.

Raisons liées à l'exploitation et à la maintenance du disjoncteur

Ce poste de 220 kV est situé à la jonction des zones urbaines et rurales, à proximité d'une carrière, et il y a un problème relativement sérieux de pollution par la poussière dans les environs. L'inspection sur site a révélé qu'il y avait une accumulation significative de poussière sur la surface des isolateurs post-porcelaine du disjoncteur défectueux. Dans un environnement pollué, la performance d'isolation des isolateurs post-porcelaine diminue.

En raison de l'importance des utilisateurs connectés aux lignes sortantes du système 35 kV de ce poste, il était difficile de procéder à des interruptions de courant. Par conséquent, le disjoncteur ne pouvait pas être inspecté et entretenu en temps opportun. La tension de flashover des isolateurs post-porcelaine du disjoncteur diminue avec l'augmentation du degré de pollution. L'effet cumulatif au fil du temps a fait baisser la tension de flashover en dessous de la tension de fonctionnement, provoquant une décharge électrique. Le jour de la panne, il y avait un temps pluvieux continu dans la région, et l'humidité accrue dans l'atmosphère a encore exacerbé ce processus. Il peut donc être déterminé que c'était un accident causé par un flashover dû à la contamination.

Traitement de la panne

Le disjoncteur défectueux a été remplacé. Après la mise en service sur site, les données de test du nouveau disjoncteur ont répondu aux exigences spécifiées dans les documents techniques de sortie d'usine. Actuellement, le disjoncteur fonctionne de manière stable.

Des interruptions de courant ont été effectuées pour inspecter les disjoncteurs du même modèle dans le poste. Les contaminants ont été nettoyés et essuyés, et un pulvérisation d'isolation a été effectuée à nouveau. Une inspection complète, une maintenance et un test de caractéristiques ont été effectués sur chaque disjoncteur, et d'autres problèmes détectés ont été corrigés en temps opportun. Actuellement, les 10 autres disjoncteurs extérieurs du même modèle dans le poste fonctionnent de manière stable.

Dans la prochaine étape, une inspection complète et une rénovation technique seront effectuées sur les disjoncteurs extérieurs dans de telles zones. Ils seront remplacés de manière centralisée par des équipements de Poste Combiné Isolé (GIS) pour prévenir fondamentalement les accidents causés par des flashovers dus à la contamination dans les zones soumises à une pollution par la poussière sévère.

Mesures préventives

• Les unités de conception devraient améliorer leur niveau de conception, optimiser la structure de conception et renforcer la performance d'isolation des disjoncteurs dans les zones à forte pollution atmosphérique (comme la construction d'abris ou l'utilisation d'équipements GIS).

• Les unités de fabrication d'équipements devraient contrôler strictement la gestion de la qualité des équipements et mettre en œuvre sérieusement les exigences technologiques de chaque étape du processus de fabrication, d'assemblage et de mise en service des équipements.

• Les unités d'exploitation et de maintenance devraient bien assurer la maintenance et l'inspection quotidiennes des équipements. Elles devraient accorder une grande importance aux signaux de protection dans le poste, en particulier aux signaux tels que l'activation fréquente de l'enregistreur de défauts. Elles devraient examiner et analyser soigneusement les problèmes, identifier l'état réel de fonctionnement des équipements derrière les signaux, et procéder rapidement à l'évaluation et à l'analyse des équipements.

• Les unités de gestion des équipements devraient bien assurer l'acceptation des nouveaux équipements entrant dans le réseau, renforcer la gestion quotidienne des équipements et améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique.