Análise e Tratamento das Causas de Falhas do Interruptor de Vácuo Exterior de 35 kV

Fenómeno da falla

O 23 de xuño de 2020, ocorreu unha falla na baía de alimentación de 35 kV que estaba en espera quente nunha subestación de 220 kV. Isto activou a protección de sobrecorrente restringida por tensión do primeiro estádio e primeira vez de la protección de reserva de baixa tensión do transformador principal número 2 e a protección de sobrecorrente do segundo estádio da protección de acoplamento de la barra 350. Como consecuencia, o interruptor 352 do lado de baixa tensión correspondiente ao transformador principal número 2 e o interruptor de acoplamento de la barra 350 saltaron, provocando a perda de tensión na sección I de la barra de 35 kV da subestación.

Antes do accidente, o sistema de 35 kV da subestación adoptaba un modo de conexión de barra simple seccionada. Estaba instalado un interruptor de acoplamento específico entre as dúas seccións de la barra. A sección I de la barra de 35 kV onde se encontraba la baía defectuosa tivo un total de tres linhas de salida e dous bancos de condensadores. La baía defectuosa estaba en espera quente y su función de protección no estaba activada. As restantes baías estaban en funcionamento, y el interruptor de acoplamento estaba en posición cerrada.

Análise da causa

Examinando os informes de mensaxes e os oscilogramas dos dispositivos de protección da baía de acoplamento 350 e da baía del transformador principal número 2 na subestación, descubriuse que, no inicio da falla, esta se manifestou inicialmente como una falla entre fases B e C, que posteriormente se escalou a unha falla de cortocircuito trifásico. Específicamente, o diagrama de ondas de falla (captura de pantalla) do lado de baixa tensión del transformador principal número 2 está ilustrado na Figura 1.

Na inspección do interruptor defectuoso, descubriuse que, despois de ocorrer a falla, o casquillo da fase A do interruptor de vacío se fracturou, os aisladores de porcelana de postes das fases B e C estaban severamente chamuscados e danados, e os conductores do interruptor tenían roturas de diferentes grados. Non se observaron signos de descarga eléctrica nas barras de conexión de la barra, nos aisladores de paso de muro, nin nos interruptores de sección de la barra. O estado de danos do equipamento primario foi inspeccionado in situ, como se representa na Figura 2.

A continuación, se realiza unha análise en profundidade das causas do fallo do interruptor.

Razóns relacionadas coa calidade do interruptor

O interruptor en cuestión é do tipo LW8-35A (T). Foi instalado e comisionado in situ en decembro de 2007 e posto en funcionamento en marzo de 2008. Actualmente, hai 11 interruptores de vacío do mesmo modelo na subestación, todos dispostos ao aire libre. Na inspección in situ do mecanismo deste modelo de interruptor, foron encontrados marcos de descarga de diferentes graus nos aisladores de poste de porcelana. Verificando o registrador de fallas na subestación, notouse que a tensión da barra de 35 kV frecuentemente superaba o límite e iniciaba saltos antes de la falla. Esta variación frecuente por encima do límite confirma fortemente a presencia de marcas de descarga nos aisladores de poste de porcelana deste tipo de interruptor.

Realizouse unha proba de tensión de resistencia nos aisladores de poste de porcelana dos outros 10 interruptores do mesmo modelo na subestación. Nove deles pasaron a proba, e só un non cumpriu os requisitos das normas de proba. Cando se volviu a probar a baía defectuosa, pasou a proba de tensión de resistencia. Polo tanto, pode excluirse basicamente a posibilidade de que a calidade do interruptor sexa a causa da falla.

Razóns relacionadas coa operación e manutención do interruptor

Esta subestación de 220 kV está situada na confluencia de áreas urbanas e rurais, adxacente a unha pedreira, e hai un problema relativamente grave de contaminación por polvo na zona. A inspección in situ revelou que había unha acumulación significativa de polvo na superficie dos aisladores de poste de porcelana do interruptor defectuoso. En un ambiente contaminado, o rendemento de aislamento dos aisladores de poste de porcelana diminuirá.

Debido á importancia dos usuarios conectados às liñas de saída do sistema de 35 kV nesta subestación, era difícil realizar cortes de corrente. Como resultado, o interruptor non puido ser inspeccionado e mantenido de forma oportuna. A tensión de flashover dos aisladores de poste de porcelana do interruptor diminui a medida que aumenta o grau de contaminación. O efecto acumulativo ao longo do tempo fez que a tensión de flashover caese por debaixo da tensión de funcionamento, provocando descargas eléctricas. No día da falla, houbo clima de chuvia continuada na zona, e a humidade atmosférica aumentada exacerbou este proceso. Polo tanto, pode determinarse que foi un accidente causado por flashover debido a la contaminación.

Manexo da falla

O interruptor defectuoso foi substituído. Despois da comisión in situ, os datos de proba do novo interruptor cumpriron os requisitos especificados nos documentos técnicos de fábrica. Actualmente, o interruptor está funcionando de forma estable.

Realizáronse cortes de corrente para inspeccionar os interruptores do mesmo modelo na subestación. Os contaminantes foron limpos e limpos, e realizouse de novo unha pulverización de aislante. Realizouse unha inspección, manutención e proba de características comprehensiva de cada interruptor, e outras problemas detectados foron rectificados de forma oportuna. Actualmente, os outros 10 interruptores exteriores do mesmo modelo na subestación están funcionando de forma estable.

No próximo paso, realizarase unha inspección e renovación técnica comprehensiva en interruptores exteriores en tales zonas. Serán substituídos de forma centralizada por equipos de Interruptor de Gas Aislado (GIS) para prevenir fundamentalmente accidentes causados por flashover debido a la contaminación en zonas con forte contaminación por polvo.

Medidas preventivas

• As unidades de deseño deben mellorar seu nivel de deseño, optimizar a estrutura de deseño e mellorar o rendemento de aislamento dos interruptores en zonas con forte contaminación atmosférica (como construír refúxios ou usar equipos GIS).

• As unidades de fabricación de equipos deben controlar estritamente a xestión da calidade dos equipos e implementar seriamente os requisitos tecnolóxicos de cada escoito no proceso de fabricación, montaxe e comisión dos equipos.

• As unidades de operación e manutención deben facer un bom traballo na manutención e inspección diarias dos equipos. Deben dar gran importancia aos sinais de protección na subestación, especialmente aos sinais como a activación frequente do registrador de fallas. Deben investigar e analizar cuidadosamente os problemas, identificar o estado real de funcionamento dos equipos detrás dos sinais e realizar unha avaliación e análise oportuna dos equipos.

• As unidades de xestión de equipos deben facer un bom traballo na aceptación de novos equipos que entran na rede, fortalecer a xestión diaria dos equipos e mellorar a fiabilidade do suministro de enerxía.