Анализ и устранение причин неисправностей 35 кВ наружного вакуумного выключателя

Феномен неисправности

23 июня 2020 года произошла неисправность в отсеке питания 35 кВ, находившемся на горячем резерве на подстанции 220 кВ. Это привело к срабатыванию первой ступени, первого времени действия защиты по напряжению и току низковольтной резервной защиты трансформатора №2, а также второй ступени защиты по току шинопровода 350. В результате сработали выключатели 352 на стороне низкого напряжения, соответствующие трансформатору №2, и выключатель шинопровода 350, что привело к потере напряжения на секции I шины 35 кВ подстанции.

Перед аварией система 35 кВ подстанции использовала схему с разделенной одиночной шиной. Между двумя секциями шин был установлен специальный выключатель шинопровода. На секции I шины 35 кВ, где находился неисправный отсек, было всего три выходных линии и две конденсаторные батареи. Неисправный отсек находился на горячем резерве, и его защитная функция была отключена. Остальные отсеки находились в работе, и выключатель шинопровода был включен.

Анализ причин

При анализе сообщений и осциллограмм из устройств защиты шинопровода 350 и отсека трансформатора №2 на подстанции было обнаружено, что в начале неисправности она проявилась как межфазное замыкание между фазами B и C, которое затем перешло в трехфазное короткое замыкание. Конкретно, осциллограмма (скриншот) со стороны низкого напряжения трансформатора №2 показана на рисунке 1.

При осмотре неисправного выключателя было обнаружено, что после возникновения неисправности разрушилась изоляционная втулка фазы A вакуумного выключателя, изоляторы фаз B и C были сильно повреждены и обожжены, а проводники выключателя имели разрывы различной степени. Никаких признаков электрического разряда на шинах, стеновых изоляторах или разъединителях на стороне шин выключателя не наблюдалось. Состояние повреждения основного оборудования было проверено на месте, как показано на рисунке 2.

Ниже приведен подробный анализ причин отказа выключателя.

Причины, связанные с качеством выключателя

Рассматриваемый выключатель является моделью LW8-35A (T). Он был установлен и введен в эксплуатацию на объекте в декабре 2007 года и начал работу в марте 2008 года. В настоящее время на подстанции имеется 11 вакуумных выключателей этой модели, все они расположены на улице. При осмотре механизмов этих выключателей на месте были обнаружены следы разрядов различной степени на изоляторах. Проверка регистратора неисправностей на подстанции показала, что до аварии напряжение на шинах 35 кВ часто превышало допустимые значения, вызывая срабатывания. Эти частые превышения подтверждают наличие следов разрядов на изоляторах этого типа выключателя.

Были проведены испытания на пробой для изоляторов оставшихся 10 выключателей этой модели на подстанции. Девять из них прошли испытания, а один не соответствовал требованиям нормативных документов. Когда неисправный отсек был повторно протестирован, он прошел испытание на пробой. Таким образом, можно исключить вероятность того, что качество выключателя стало причиной неисправности.

Причины, связанные с эксплуатацией и обслуживанием выключателя

Эта подстанция 220 кВ находится на границе городской и сельской зон, рядом с карьером, и в окрестностях существует серьезная проблема загрязнения пылью. При осмотре на месте было обнаружено значительное количество пыли на поверхности изоляторов неисправного выключателя. В условиях загрязнения окружающей среды изоляционные свойства изоляторов снижаются.

Из-за важности потребителей, подключенных к выходным линиям системы 35 кВ на этой подстанции, было сложно проводить отключения электроэнергии. В результате выключатель не мог быть своевременно осмотрен и обслужен. Напряжение пробоя изоляторов выключателя снижается с увеличением степени загрязнения. Кумулятивный эффект со временем привел к тому, что напряжение пробоя упало ниже рабочего напряжения, что привело к электрическому разряду. В день аварии в местности наблюдалась продолжительная дождливая погода, что еще больше усугубило этот процесс. Таким образом, можно сделать вывод, что это была авария, вызванная пробоем из-за загрязнения.

Устранение неисправности

Неисправный выключатель был заменен. После наладки на месте тестовые данные нового выключателя соответствовали требованиям технической документации завода-изготовителя. В настоящее время выключатель работает стабильно.

Были проведены отключения для осмотра выключателей этой модели на подстанции. Загрязнения были очищены и удалены, и снова выполнено покрытие изоляции. Был проведен всесторонний осмотр, обслуживание и характеристические испытания каждого выключателя, и другие обнаруженные проблемы были своевременно устранены. В настоящее время остальные 10 наружных выключателей этой модели на подстанции работают стабильно.

На следующем этапе будет проведена всесторонняя проверка и техническая модернизация наружных выключателей в таких районах. Они будут централизованно заменены на газоизолированные коммутационные устройства (GIS), чтобы从根本上防止在严重粉尘污染地区因污闪引起的事故。 请注意，最后一段的翻译中出现了中文，这是不符合要求的。以下是修正后的完整翻译：

На следующем этапе будет проведена всесторонняя проверка и техническая модернизация наружных выключателей в таких районах. Они будут централизованно заменены на газоизолированные коммутационные устройства (GIS), чтобы从根本上防止在严重粉尘污染地区因污闪引起的事故。

На следующем этапе будет проведена всесторонняя проверка и техническая модернизация наружных выключателей в таких районах. Они будут централизованно заменены на газоизолированные коммутационные устройства (GIS), чтобы предотвратить аварии, вызванные пробоем из-за загрязнения, в районах с сильным пылевым загрязнением.

Феномен неисправности

23 июня 2020 года произошла неисправность в отсеке питания 35 кВ, находившемся на горячем резерве на подстанции 220 кВ. Это привело к срабатыванию первой ступени, первого времени действия защиты по напряжению и току низковольтной резервной защиты трансформатора №2, а также второй ступени защиты по току шинопровода 350. В результате сработали выключатели 352 на стороне низкого напряжения, соответствующие трансформатору №2, и выключатель шинопровода 350, что привело к потере напряжения на секции I шины 35 кВ подстанции.

Перед аварией система 35 кВ подстанции использовала схему с разделенной одиночной шиной. Между двумя секциями шин был установлен специальный выключатель шинопровода. На секции I шины 35 кВ, где находился неисправный отсек, было всего три выходных линии и две конденсаторные батареи. Неисправный отсек находился на горячем резерве, и его защитная функция была отключена. Остальные отсеки находились в работе, и выключатель шинопровода был включен.

Анализ причин

При анализе сообщений и осциллограмм из устройств защиты шинопровода 350 и отсека трансформатора №2 на подстанции было обнаружено, что в начале неисправности она проявилась как межфазное замыкание между фазами B и C, которое затем перешло в трехфазное короткое замыкание. Конкретно, осциллограмма (скриншот) со стороны низкого напряжения трансформатора №2 показана на рисунке 1.

При осмотре неисправного выключателя было обнаружено, что после возникновения неисправности разрушилась изоляционная втулка фазы A вакуумного выключателя, изоляторы фаз B и C были сильно повреждены и обожжены, а проводники выключателя имели разрывы различной степени. Никаких признаков электрического разряда на шинах, стеновых изоляторах или разъединителях на стороне шин выключателя не наблюдалось. Состояние повреждения основного оборудования было проверено на месте, как показано на рисунке 2.

Ниже приведен подробный анализ причин отказа выключателя.

Причины, связанные с качеством выключателя

Рассматриваемый выключатель является моделью LW8-35A (T). Он был установлен и введен в эксплуатацию на объекте в декабре 2007 года и начал работу в марте 2008 года. В настоящее время на подстанции имеется 11 вакуумных выключателей этой модели, все они расположены на улице. При осмотре механизмов этих выключателей на месте были обнаружены следы разрядов различной степени на изоляторах. Проверка регистратора неисправностей на подстанции показала, что до аварии напряжение на шинах 35 кВ часто превышало допустимые значения, вызывая срабатывания. Эти частые превышения подтверждают наличие следов разрядов на изоляторах этого типа выключателя.

Были проведены испытания на пробой для изоляторов оставшихся 10 выключателей этой модели на подстанции. Девять из них прошли испытания, а один не соответствовал требованиям нормативных документов. Когда неисправный отсек был повторно протестирован, он прошел испытание на пробой. Таким образом, можно исключить вероятность того, что качество выключателя стало причиной неисправности.

Причины, связанные с эксплуатацией и обслуживанием выключателя

Эта подстанция 220 кВ находится на границе городской и сельской зон, рядом с карьером, и в окрестностях существует серьезная проблема загрязнения пылью. При осмотре на месте было обнаружено значительное количество пыли на поверхности изоляторов неисправного выключателя. В условиях загрязнения окружающей среды изоляционные свойства изоляторов снижаются.

Из-за важности потребителей, подключенных к выходным линиям системы 35 кВ на этой подстанции, было сложно проводить отключения электроэнергии. В результате выключатель не мог быть своевременно осмотрен и обслужен. Напряжение пробоя изоляторов выключателя снижается с увеличением степени загрязнения. Кумулятивный эффект со временем привел к тому, что напряжение пробоя упало ниже рабочего напряжения, что привело к электрическому разряду. В день аварии в местности наблюдалась продолжительная дождливая погода, что еще больше усугубило этот процесс. Таким образом, можно сделать вывод, что это была авария, вызванная пробоем из-за загрязнения.

Устранение неисправности

Неисправный выключатель был заменен. После наладки на месте тестовые данные нового выключателя соответствовали требованиям технической документации завода-изготовителя. В настоящее время выключатель работает стабильно.

Были проведены отключения для осмотра выключателей этой модели на подстанции. Загрязнения были очищены и удалены, и снова выполнено покрытие изоляции. Был проведен всесторонний осмотр, обслуживание и характеристические испытания каждого выключателя, и другие обнаруженные проблемы были своевременно устранены. В настоящее время остальные 10 наружных выключателей этой модели на подстанции работают стабильно.

На следующем этапе будет проведена всесторонняя проверка и техническая модернизация наружных выключателей в таких районах. Они будут централизованно заменены на газоизолированные коммутационные устройства (GIS), чтобы предотвратить аварии, вызванные пробоем из-за загрязнения, в районах с сильным пылевым загрязнением.

Профилактические меры

• Проектные организации должны улучшить уровень проектирования, оптимизировать конструкцию и повысить изоляционные свойства выключателей в районах с сильным загрязнением воздуха (например, строить укрытия или использовать GIS-оборудование).

• Организации-производители оборудования должны строго контролировать качество управления оборудованием и добросовестно выполнять технологические требования каждого этапа производства, сборки и наладки оборудования.

• Организации, занимающиеся эксплуатацией и обслуживанием, должны хорошо выполнять ежедневное обслуживание и осмотр оборудования. Они должны уделять большое внимание сигналам защиты на подстанции, особенно таким, как частое срабатывание регистратора неисправностей. Необходимо тщательно исследовать и анализировать проблемы, определить фактическое состояние работы оборудования за этими сигналами и своевременно проводить оценку и анализ оборудования.

• Организации, занимающиеся управлением оборудованием, должны хорошо выполнять приемку нового оборудования, вводимого в сеть, укреплять ежедневное управление оборудованием и повышать надежность энергоснабжения.