تحليل حادث انفجار محول الجهد 35 كيلوفولت

متحولات الجهد (PTs) تتكون من أنوية الحديد ولفائف الملفات، تعمل بشكل مشابه للمحولات ولكن بسعة صغيرة. تقوم بتحويل الجهد العالي إلى جهد منخفض للأجهزة الحامية والقياسية وأجهزة القياس، وتستخدم على نطاق واسع في المحطات/المنشآت. يتم تصنيفها حسب العزل: نوع الجاف (≤6 كيلوفولت)، نوع الصب (داخلي 3-35 كيلوفولت)، مغمورة بالزيت (خارجي ≥35 كيلوفولت)، ومليئة بغاز SF₆ (للأجهزة المجمعة).

خلال تشغيل المحطة، لا تزال الحوادث الناجمة عن الرنين الكهرومغناطيسي أو تقادم العزل تحدث. على سبيل المثال، في مارس 2015، انفجر متحول جهد دخل خط 35 كيلوفولت في محطة طاقة حرارية بسبب تقادم العزل، مما أدى إلى انقطاع الخطوط الرئيسية I و II بـ 35 كيلوفولت. التحليل بعد الفحص الميداني:

1 وضع التشغيل قبل العطل

يظهر حالة نظام المحطة قبل العطل في الشكل 1.

يحصل مركز التحويل على الطاقة من خطين داخليين بـ 35 كيلوفولت (خط جينديان 390، خط جينري 391). تكون مفاتيحهما مغلقة، متصلة بالخطوط الرئيسية I و II بـ 35 كيلوفولت. هذه الخطوط الرئيسية تستخدم التوصيل بخط واحد مقسم. تحمي المقاومات الوقائية الجانب المرفق به؛ لا يوجد حماية للخط الداخلي على جانب محطة الطاقة الحرارية. روابط إمداد الطاقة:

• خط 35 كيلوفولت القسم I → المحول الرئيسي رقم 3 → خط 10 كيلوفولت القسم I.

• خط 35 كيلوفولت القسم II → المحول الرئيسي رقم 4 → خط 10 كيلوفولت القسم II.

• يعمل خط 10 كيلوفولت الأقسام I و II بالتوازي.

2. التحقيق الميداني وتحليل الحادث

اكتشف فريق التشغيل والصيانة علامتين لانفجار:

• متحول جهد الخط 35 كيلوفولت جينديان 390 - PT3: يراقب جهد الخط A/B. انفجر أسفله، مع وجود علامات حرق.

• مفتاح دخول خط 35 كيلوفولت جينديان 390: تسبب التيار القصير في الانفجار. ذابت مسامير رأس الكابل؛ تم حرق/تشوه الأطراف/المستقبلات.

2.1 تحليل بيانات جهد قسم II بـ 35 كيلوفولت

تم استرجاع بيانات تسجيل العطل لقسم II بـ 35 كيلوفولت لإعادة بناء موجات الجهد والتيار والمعامِلات الكهربائية خلال الحادث. يقدم تحليل البيانات الدقيق مسار تطور العطل، ويقدم أدلة مهمة لتحديد سبب الحادث.

2.2 تطور العطل والتحليل الكهربائي
(1)تشويه الجهد قبل العطل

• 19.6 مللي ثانية قبل العطل: كان لدى قسم II بـ 35 كيلوفولت جهود ثلاثية الأطوار متناظرة، جهد تسلسلي صفر ضئيل → الأجهزة طبيعية.

• 13.6 مللي ثانية قبل العطل: انخفض جهد الأطوار A/B إلى 49.0V/43.1V؛ ارتفع جهد الطور C إلى 71.8V؛ ارتفع الجهد التسلسلي الصفر إلى 22.4V → تضرر عزل المتحول الجهد.

• 1.6 مللي ثانية قبل العطل: انخفض جهد الأطوار A/B إلى 11.9V/7.4V؛ انخفض جهد الطور C إلى 44.5V؛ بلغ الجهد التسلسلي الصفر 23.5V → تدهور العزل.

 (2)حدوث العطل والاستجابة للحماية

خلال العطل: انهارت عزل الأطوار A/B (قصيرة إلى الأرض)؛ انخفض جهد الطور C. بعد 3 مللي ثانية، عادت الجهود الثلاثية إلى الصفر؛ انفجر المتحول الجهد → تم تحديد ذلك كقصيرة ثلاثية الأطوار إلى الأرض.

الخاتمة: كانت جهود الخطوط الرئيسية قبل العطل طبيعية (لا يوجد صاعقة/خطأ في التشغيل → استبعاد الجهد الزائد من الرنين). تسبب التشغيل طويل الأمد في تدهور عزل المتحول الجهد → تضرر العزل الداخلي أدى إلى قصر بين اللفات → تطور إلى انهيار عزل ثلاثي الأطوار/قصيرة → انقطع الخط.

(3)إعدادات الحماية والإجراءات

لا توجد حماية للخطوط الداخلة (جينديان 390، جينري 391). تحتوي المحطة الرئيسية على حمايات ذات إعدادات متطابقة:

• حماية الفرق: الإعداد 5A، العملية 0s.

• حماية القطع السريعة ذات الوقت المحدد: الإعداد 21.2A، العملية 1.1s.

• حماية التيار الزائد: يحتاج إلى تحليل إضافي (راجع الشكل 2 لبيانات تسجيل التيار الداخل، غير متوفر).

بعد العطل، ارتفعت التيارات في كلتا الخطوط. بعد الانتقالات، وصلت إلى حالة ثابتة:

• خط 35 كيلوفولت جينديان 390: 14,116 أمبير (تيار العطل الأساسي الثابت)؛

• خط 35 كيلوفولت جينري 391: 10,920 أمبير (تيار العطل الأساسي الثابت).

عمليات الحماية:

• خط جينديان 390 (جانب المحطة الرئيسية البعيدة): انقطعت حماية الفرق 268 مللي ثانية بعد الانفجار. لم يتم عزل العطل لأن الخطوط الرئيسية I و II بـ 35 كيلوفولت كانت متصلة حلقة.

• خط جينري 391 (جانب المحطة الرئيسية البعيدة): انقطعت حماية القطع السريعة ذات الوقت المحدد 1,173 مللي ثانية بعد الانفجار، مما عزل العطل.

3 تحليل السبب وتدابير الوقاية
3.1 أسباب الحادث

كان متحول الجهد الكهرومغناطيسي ذو العزل الكامل، الذي تم تشغيله في عام 2008، لم يخضع لأي صيانة أو اختبارات كهربائية. تسبب التشغيل طويل الأمد في فشل العزل الداخلي. الأسباب الرئيسية:

• عيوب المنتج: تصميم غير متوافق → عزل غير كاف، عمر خدمة قصير.

• التلوث البيئي: الأوساخ على الأكمام الخزفية → انخفاض حاد في مقاومة العزل في مواسم الأمطار، والتصادمات، وتلف العزل طويل الأمد.

• تدهور زيت العزل: ختم سيء → دخول الرطوبة، تشوه المجال الكهربائي، انخفاض جهد تحمل الزيت/الخصائص العازلة.

• التقادم والتاثيرات الخارجية: التقادم الحراري (ظروف البيئة، الاستخدام طويل الأمد)؛ التقادم الميكانيكي (الجهد الزائد عند التبديل، التيارات القصيرة تضر بالعزل).

3.2 اختبارات تلف العزل

تمنع الاختبارات الدورية لمقاومة العزل الفشل:

• اللفيفة الأولية: استخدام متر 2,500 فولت أثناء التسليم/الصيانة → مقاومة العزل ≥ 3,000 ميجا أوم. في الاختبارات الوقائية، انخفاض المقاومة ≤ 50% من القيمة الأولية.

• اللفيفة الثانوية: استخدام متر 1,000 فولت أثناء التسليم/الصيانة → مقاومة العزل ≤ 10 ميجا أوم.

3.3 عطل شائع: الجهد الزائد من الرنين
شروط حدوثه :

• متحولات الجهد الكهرومغناطيسية هي مكثفات غير خطية. زيادة التيار المغذّي تسبب التشبع المغناطيسي → انخفاض المعاوقة (سبب الرنين الرئيسي).

• يتطلب الرنين تطابق السعة/المعاوقة (المعاوقة المغناطيسية ≤ 100× المعاوقة الكهربائية).

• شروط التنشيط: تبديل الخطوط الرئيسية بدون تحميل، إزالة فجأة للقصيرة الأرضية، الصواعق، الجهد الزائد عند التبديل، إلخ.

الوقاية: توصيل محايد متحول الجهد بالأرض عبر مزيلات التوافقيات + مقاومات صغيرة؛ تركيب أجهزة إزالة التوافقيات عند الدلتا المفتوحة لمتحول جهد الخطوط الرئيسية.

4. الخاتمة

تتسبب تقادم العزل في متحولات الجهد في الانهيارات وانقطاعات الخطوط الرئيسية وهي شائعة في الشبكات. يجب الالتزام بدقة بقواعد الاختبارات الوقائية، واختبار/استبدال الأجهزة غير المؤهلة. في هذا الحادث، خطوط دخول محطة الطاقة الحرارية غير المحمية والفشل في مفتاح الوصلة 35 كيلوفولت رقم 1 أدى إلى توسع العطل. يجب فحص تكوين الحماية والموثوقية بشكل منتظم. يساعد تحليل الحوادث على تحديد المشكلات بسرعة، واتخاذ إجراءات مستهدفة، وتقليل مخاطر العطل، وتعزيز موثوقية مركز التحويل.