Analyse og behandling av feilårsaker for 35 kV utendørs vakuum strømbryter

Feilfenomen

23. juni 2020 oppstod det en feil i en 35 kV utgående boks som var på varm reserve i et 220 kV transformasjonsanlegg. Dette utløste virkningen av første trinn, første tidsbegrensning spenningsbegrenset overstrømsvern for lavspenningsreservevernet til hovedtransformator nr. 2 og andre trinn overstrømsvern for 350 buskoplingsvernet. Dermed ble bryteren 352 på lavspennings siden til hovedtransformator nr. 2 og 350 buskoplingsbryteren utskrudd, noe som førte til tap av spenning på 35 kV seksjon I bus i transformasjonsanlegget.

Før ulykken brukte 35 kV systemet i transformasjonsanlegget en enkelt busseksjonert koblingsmodus. Det var installert en dedikert buskoplingsbryter mellom de to bussene. 35 kV seksjon I bus hvor den defekte boksen befant seg, hadde totalt tre utgående linjer og to kondensatorbanker. Den defekte boksen var på varm reserve, og dens beskyttelsesfunksjon var ikke aktivert. De andre boksene var i drift, og buskoplingsbryteren var i lukket posisjon.

Årsaksanalyse

Ved å undersøke meldingsrapporter og oseilogram fra beskyttelsesenheter i 350 buskoplingsboksen og hovedtransformator nr. 2 boksen i transformasjonsanlegget, ble det funnet at ved starten av feilen, oppsto den først som en fasemot-fasefeil mellom fase B og C, som deretter eskalerte til en trefas kortslutning. Spesifikt er feilbølgeformen (skjermbilde) på lavspenningsiden til hovedtransformator nr. 2 illustrert i figur 1.

Ved inspeksjon av den defekte bryteren, ble det oppdaget at etter feilen, hadde fase A-bushingen til vakuum-bryteren brutt, postporcelænsisolatoren til fase B og C var sterkt brændt og skadet, og ledninger til bryteren var brutte i ulike grad. Det ble ikke observert noen tegn på elektrisk utslipp på busbar-tilkoblingsbusser, veggbushing-isolatoren eller disconnectorer på busbar-siden av bryteren. Skadestatusen til primærutstyret ble inspisert på stedet, som er vist i figur 2.

Nedenfor følger en dypere analyse av årsakene til brytermislykkingen.

Årsaker Relatert til Bryterkvalitet

Bryteren i spørsmål er av typen LW8 - 35A (T). Den ble installert og kom i drift på stedet i desember 2007 og satt i drift i mars 2008. For øyeblikket er det 11 vakuum-brytere av samme modell i transformasjonsanlegget, alle ordnet utendørs. Ved inspeksjon av mekanismen til denne modellen bryter, ble det funnet utslippsmerker i ulike grad på postporcelænsisolatoren. Ved å sjekke feilmelder i transformasjonsanlegget, ble det notert at 35 kV bus-spenningen ofte overskred grensen og utløste utskrudde før feilen inntraff. Denne hyppige overskridelsen bekrefter sterk påvirkning av utslippsmerker på postporcelænsisolatoren til denne type bryter.

En spenningsprøve ble gjennomført på postporcelænsisolatoren til de gjenstående 10 brytere av samme modell i transformasjonsanlegget. Ni av dem besto prøven, og bare en av dem oppfylte ikke kravene i prøvereferatet. Da den defekte boksen ble testet igjen, besto den spenningsprøven. Derfor kan muligheten for at bryterens kvalitet var årsaken til feilen nesten utelukkes.

Årsaker Relatert til Drift og Vedlikehold av Bryter

Dette 220 kV transformasjonsanlegget ligger ved grensen mellom by og landdistrikt, nabo til en steinbrudd, og det er et relativt alvorlig problem med støvforurensning i nærheten. Ved stedlige inspeksjon ble det funnet en betydelig mengde støvakkumulering på overflaten av postporcelænsisolatoren til den defekte bryteren. I et forurenset miljø vil isolasjonsegenskapene til postporcelænsisolatoren svekke.

På grunn av viktigheten av brukerne forbundet med utgående linjer i 35 kV-systemet i dette transformasjonsanlegget, var det vanskelig å utføre strømningsstans. Dette resulterte i at bryteren ikke kunne inspiseres og vedlikeholdes på riktig tid. Flashover-spennings for postporcelænsisolatoren av bryteren minsker når forurensningsgraden øker. Den akkumulative effekten over tid førte til at flashover-spennings falt under driftsspennings, som førte til elektrisk utslipp. På dagen da feilen inntraff, var det kontinuerlig regnvær i området, og økt luftfuktighet forverret denne prosessen ytterligere. Derfor kan det konkluderes at dette var en ulykke forårsaket av flashover på grunn av forurensning.

Feilhåndtering

Den defekte bryteren ble erstattet. Etter stedlige prøving, møtte testdataene for den nye bryteren kravene angitt i tekniske dokumenter. For øyeblikket opererer bryteren stabilt.

Strømningsstans ble utført for å inspiserer brytere av samme modell i transformasjonsanlegget. Kontaminanter ble rengjort og tørket, og isolasjonsspreying ble gjennomført på nytt. En fullstendig inspeksjon, vedlikehold og karakteristikkprøve ble gjennomført på hver bryter, og andre problemer som ble funnet, ble rettet umiddelbart. For øyeblikket opererer de andre 10 utendørs brytere av samme modell i transformasjonsanlegget stabilt.

I neste trinn vil det foretas en fullstendig inspeksjon og teknisk fornyelse av utendørs brytere i slike områder. De vil bli sentralt erstattet med gassisoleret switchgear (GIS) utstyr for å forhindre ulykker forårsaket av flashover på grunn av forurensning i områder med alvorlig støvforurensning.

Forebyggende Tiltak

• Designenheter bør forbedre sin designnivå, optimalisere designstrukturen og forbedre isolasjonsegenskapene til brytere i områder med alvorlig luftforurensning (som bygging av skjul eller bruk av GIS-utstyr).

• Utstyrprodusenter bør strengt kontrollere kvalitetsstyring av utstyr og ivareta teknologiske krav i hver enkelt lenke i produksjon, montering og justering av utstyr.

• Drifts- og vedlikeholdsenheter bør gjøre et godt jobb med daglig vedlikehold og inspeksjon av utstyr. De bør legge stor vekt på beskyttelsessignaler i transformasjonsanlegget, spesielt signaler som hyppig aktivering av feilmelder. De bør grundig undersøke og analysere problemer, identifisere den faktiske driftsstatusen bak signalene, og foreta vurdering og analyse av utstyr på riktig tid.

• Utstyrforvaltningsenheter bør gjøre et godt jobb med godkjenning av nytt utstyr som kommer inn i nettet, styrke daglig forvaltning av utstyr og forbedre strømforsyningens pålitelighet.