Analise van 'n Ontploffingsongeluk van 'n 35 kV Spanningsomskakelaar

Spanningsvervormers (PTs) bestaan uit ijzeren kernen en windingspule, werk soortgelyk aan transformators maar met klein kapasiteit. Hulle verander hoë spanning na lae spanning vir beskerming, meet- en meetapparatuur, wyd gebruik in plante/stasies. Geklassifiseer volgens isolering: droog - tipe (≤6 kV), gegiet - tipe (binne 3 - 35 kV), olie - geïmmirseer (buite ≥35 kV), en SF₆ gas - gevul (vir gekombineerde toestelle).

Tydens stasiebedryf, kom ongelukke van PT-elektromagnetiese resonansie of isoleringsveroudering steeds voor. Byvoorbeeld, in Maart 2015, het 'n 35 kV ingangslinie PT by 'n termiek kragstasie as gevolg van isoleringsveroudering ontplof, wat die 35 kV Bus I & II buite bedryf gestel het. Analise na plaasondersoek:

1 Bedryfsmodus voor fout

Die stelseltoestand van die plant voor die fout word in Figuur 1 getoon.

Die stasie kry krag van twee 35 kV ingangslinies (Jingdian 390 Lyn, Jingre 391 Lyn). Hul skakelaars is toe, verbonden aan 35 kV Afdeling I & II busbars. Hierdie busbars gebruik enkelbusafdeling belegging. Spanningsbegrenser beskerm die voorsyde; geen ingangsbegrip bestaan op die termiese plantkant nie. Kragvoorsieningskakels:

• 35 kV Afdeling I busbar → 3# hooftransformator → 10 kV Afdeling I busbar.

• 35 kV Afdeling II busbar → 4# hooftransformator → 10 kV Afdeling II busbar.

• 10 kV Afdeling I & II busbars loop parallel.

2. Plaasondersoek & Ongelukbespreking

Bedryfs/maintananskapers het twee ontploffingsspore gevind:

• 35 kV Jingdian 390 Lyn-kant PT3: Moniteer Fase A/B lynspanning. Ontploffing het sy onderkant gesplinter, brandmerke agtergelat.

• 35 kV Jingdian 390 Lyn Ingangskakelaar: Kortsluitstroom het ontploffing veroorsaak. Kabelhoofbolt smelt; kontakte/vingers was gebrand/vervorm.

2.1 35 kV Afdeling II Busbar Spanningsdata Analise

Foutopname data van die 35 kV Afdeling II busbar is herwin om spannings, stroomgolwe en elektriese parameters tydens die ongeluk te herstel. Akkurate data analise spoor die foutontwikkeling, bied kliksbewys vir die bepaling van die ongeluksoorsaak.

2.2 Foutontwikkeling & Elektriese Analise
(1)Voor-fout Spanningsvervorming

• 19.6ms voor fout: 35kV Afdeling II busbar het simmetriese drie-fase spannings, minimaal nul-sekwensspanning → normale toerusting.

• 13.6ms voor fout: Fase A/B spannings val tot 49.0V/43.1V; Fase C spring na 71.8V; nul-sekwensspanning styg na 22.4V → spanningsvervormer isolering beskadig.

• 1.6ms voor fout: Fase A/B spannings val tot 11.9V/7.4V; Fase C val tot 44.5V; nul-sekwensspanning bereik 23.5V → isolering verswakking verslechter.

 (2)Fout Voorkoms & Beskerming Reaksie

Tydens fout: Fase A/B isolering breek af (kort na grond); Fase C spanning val. 3ms later, drie-fase spannings keer terug na nul; PT ontplof → bepaal as drie-fase kortsluiting na grond.

Gevolgtrekking: Voor-fout busbar spannings was normaal (geen bliksem/foute bedryf → resonansie oorspanning uitgesluit). Langtermyn bedryf veroorsaak spanningsvervormer isolering degradasie → interne isolering beskadiging lei tot inter-turn kortsluiting → ontwikkel na drie-fase isolering afbraak/kortsluiting → lyn val uit.

(3)Beskerming Instelling & Optrede

Ingangslinie skakelaars (Jingdian 390, Jingre 391) het geen ingangsbeskerming nie. Hoofstasie het beskermings met identiese instellings:

• Differensiaal beskerming: 5A instelling, 0s optrede.

• Tydlimiet snelle breuk beskerming: 21.2A instelling, 1.1s optrede.

• Oor-stroom beskerming: Verdere analise nodig (ref. Figuur 2 vir ingangsstroom opname data, nie verskaf nie).

Na die fout, het strome in albei lyne skielik verhoog. Na transiënte, het hulle 'n stabiele toestand bereik:

• 35 kV Jingdian 390 Lyn: 14,116 A (stabiele primêre foutstroom);

• 35 kV Jingre 391 Lyn: 10,920 A (stabiele primêre foutstroom).

Beskerming optredes:

• Jingdian 390 Lyn (verwyderde hoofstasie kant): Differensiaal beskerming het 268 ms na ontploffing getrek. Fout nie geïsoleer as 35 kV Afdeling I & II busbars was gelus nie.

• Jingre 391 Lyn (verwyderde hoofstasie kant): Tydlimiet snelle breuk beskerming het 1,173 ms na ontploffing getrek, foute geïsoleer.

3 Oorsaak Analise & Preventiewe Maatreëls
3.1 Ongeluk Oorsake

Die volledig geïsoleerde elektromagnetiese spanningsvervormer, in 2008 in diens geneem, het geen onderbreking onderhoud/elektriese toetse gehad nie. Langtermyn bedryf veroorsaak interne isolering mislukking. Kern oorsake:

• Produkdefekte : Onderstandaard ontwerp → onvoldoende isolering, kort leeftyd.

• Omgewingsvervuiling : Vuil op porselein moue → skerp isoleringsweerstand val in reënseisoene, flitsoverslaan, en langtermyn isolering skade.

• Isoleringsolie Verswakking : Swak sigting → vocht indring, elektriese veld vervorming, verminderde olie weerstand/dielektriese eienskappe.

• Veroudering & Eksterne Impakte : Termiese veroudering (omgewings toestande, langtermyn gebruik); meganiese veroudering (swaar swaai oorspanning, kortsluitstrome beskadig isolering).

3.2 Isolerings Skade Toetse

Regelmate isoleringsweerstand toetse voorkom foute:

• Primêre Winding : Gebruik 2,500 V meter tydens oordrag/herstel → isoleringsweerstand ≥ 3,000 MΩ. In preventiewe toetse, weerstand val ≤ 50% van beginwaarde.

• Sekondêre Winding : Gebruik 1,000 V meter tydens oordrag/herstel → isoleringsweerstand ≤ 10 MΩ.

3.3 Algemene Fout: Resonansie Oorspanning
Voorwaardes vir Voorkoms :

• Elektromagnetiese spanningsvervormers is nielineêre induktore. Opwindingstroom verhoog veroorsaak ferromagnetiese versteuring → induktansie val (hoof resonansie oorsaak).

• Resonansie vereis gelykgestelde kapasitasie/induktansie (induktiewe reaktansie ≤ 100× kapasitiewe reaktansie).

• Trekker kondisies: onbelaaide bus skakeling, plotselinge grondfout opruiming, bliksem, swaar swaai oorspanning, ens.

Preventiewe maatreëls : Grond spanningsvervormer neutrals via harmonieke elimineerders + klein weerstand; installeer harmonieke eliminering toestelle by bus spanningsvervormer oop deltave.

4. Gevolgtrekking

Isolerings veroudering in spanningsvervormers veroorsaak afbraak en bus uitval - algemeen in netwerke. Volg streng preventiewe toets regulasies, toets/vervang ongekwalifiseerde toerusting. In hierdie ongeluk, onbeskermde termiese kragplant ingangslinies en mislukte #1 35 kV bus skakelaar het die fout verbreed. Kontroleer gereeld beskerming konfigurasie/betrobbelbaarheid. Ongeluk analise help om spoedig kwessies te identifiseer, doelgerigte aksies te neem, fout risiko's te verminder, en stasie betroubaarheid te verhoog.