35 kV pingeombruse plahvatusõnnetuse analüüs

Pingevusvahetajad (PT-d) koosnevad raudsest südamest ja viklipakendist, töötades sarnaselt vahetajatega, kuid väiksemate võimsustega. Nad teisendavad kõrget pinget madalaks pingeks kaitsmiseks, mõõtmiseks ja arvestamiseks, laialdaselt kasutatakse neid elektrojaamades. Klassifitseeritud eralduse järgi: kuiv - tüüp (≤6 kV), vastu - tüüp (sisemine 3 - 35 kV), õli - imerdatud (välisine ≥35 kV) ja SF₆ gaasi täitmine (kombineeritud seadmete jaoks).

Elektrojaama töö käigus toimuvad PT-e elektromagnetilise rezonantsi või eralduse vananemise tõttu endiselt õnnetused. Näiteks märtsis 2015 eksplodeeris termoelektrijaamas 35 kV sisenev - liinide PT, kuna eraldus vananes, mis põhjustas 35 kV Bus I & II katkestumise. Analüüs paikapiirkonna uurimise järel:

1 Töörežiim enne tõrke ilmumist

Süsteemi olek enne tõrke ilmumist on näha Joonis 1.

Elektrojaam saab energiat kahest 35 kV sisenevast liinist (Jingdian 390 Liin, Jingre 391 Liin). Nende lülited on suletud, ühendades 35 kV I & II busbaridega. Need busbarid kasutavad ühebussiga segmenteeritud juhtmeid. Lämmelised takistid kaitsevad energiatoomispoolt; termoelektrijaama poolt ei eksisteeri siseneva liini kaitset. Energiajuhtmed:

• 35 kV I osa busbar → 3# peamine transfoor → 10 kV I osa busbar.

• 35 kV II osa busbar → 4# peamine transfoor → 10 kV II osa busbar.

• 10 kV I & II osa busbarid töötavad paralleelselt.

2 Paikapiirkonna uurimine & õnnetuse retrospektiiv

Operatsiooni/maintenance personal avastas kaks plahvatuse jäljet:

• 35 kV Jingdian 390 Liin - poolel olev PT3: Monitoreerib faze A/B liinipingeid. Plahvatus lõi selle alaosat, jättes paljastusi.

• 35 kV Jingdian 390 Liini Sisenemislülitin: Lühikese ringi vool põhjustas plahvatus. Kaabeli pea bultid sulgesid; kontaktid/sõrad olid palunud/voolunu.

2.1 35 kV II osa busbari pingeanalüüs

Tõrke ajal 35 kV II osa busbari andmeid taastati, et taastada pinged, voolu lainekujud ja elektrilised parameetrid. Täpne andmeanalüüs jälgib tõrke arengut, pakkudes olulist tõendit õnnetuse põhjuse kindlaks tegemiseks.

2.2 Tõrke areng & elektriline analüüs
(1)Enne tõrget toimunud pingemuutused

• 19.6ms enne tõrget: 35kV II osa busbaril on simmetrilised kolmefasepinged, minimaalne nulljärjestuspinge → varustusseade töötab normaalselt.

• 13.6ms enne tõrget: Faze A/B pinged langavad 49.0V/43.1V; Faze C tõuseb 71.8V; nulljärjestuspinge tõuseb 22.4V → pingevahetaja eraldus on kahjustunud.

• 1.6ms enne tõrget: Faze A/B pinged langavad 11.9V/7.4V; Faze C langab 44.5V; nulljärjestuspinge jõuab 23.5V → eralduse kahjustumine halveneb.

 (2)Tõrke ilmumine & kaitse reageerimine

Tõrke ajal: Faze A/B eraldus murdub (lühikene maaga); Faze C pinge langab. 3ms pärast tagastuvad kolmefasepinged nullile; PT plahvatab → määratletud kui kolmefase lühikene maaga.

Järeldus: Enne tõrget busbari pinged olid normaalsed (mitte salmi/pärimine → rezonantsülepinge väljukaldutud). Pikaajaline töö põhjustas pingevahetaja eralduse vananemise → siseerine eralduse kahjustumine viis spiraalide vahelise lühikese ringi tekkenemiseni → arenedes kolmefase eralduse kahjustumisse/lühikese ringi tekkenemisse → liini katkestus.

(3)Kaitsepaigutus & tegemine

Sisenemislülitid (Jingdian 390, Jingre 391) puuduvad sisenemiskaitset. Peamisel jaamas on identsete seadistustega kaitsemeetodid:

• Eringikaitse: 5A seadistus, 0s tegemine.

• Ajalimi kiirkatkese kaitse: 21.2A seadistus, 1.1s tegemine.

• Überpingekaitse: Lisakanalüüs nõutav (vt. Joonis 2 sisenemisvoolu andmed, mitte antud).

Pärast tõrget tõusid mõlemas liinis voolud. Transientide järel jõudsid nad stabiilse oleku:

• 35 kV Jingdian 390 Liin: 14,116 A (stabiilne algne tõrkesuurus);

• 35 kV Jingre 391 Liin: 10,920 A (stabiilne algne tõrkesuurus).

Kaitsemeetodite tegemine:

• Jingdian 390 Liin (kaugtöö jaama poolt): Eringikaitse tegi 268 ms pärast plahvatust. Tõrket ei isoleeritud, kuna 35 kV I & II osa busbarid olid ringi ühendatud.

• Jingre 391 Liin (kaugtöö jaama poolt): Ajalimi kiirkatkese kaitse tegi 1,173 ms pärast plahvatust, isoleerides tõrke.

3 Põhjuseanalüüs & ennetusmeetmed
3.1 Õnnetuse põhjused

Täielikult eraldatud elektromagnetiline pingevahetaja, mille komisjonimeetod toimus 2008. aastal, ei olnud ebatöökohta hoolduslikke/elektrilisi teste. Pikaajaline töö põhjustas siseerine eralduse kahjustumise. Peamised põhjused:

• Toote puudused : Alaealine disain → ebapiisav eraldus, lühike kasutusaeg.

• Ympäristön saastuminen : Porseleeni hihude saaste → terve eralduse vastupanuväärtuse kiire langus sademete ajal, lampotus, ja pikaajaline eralduse kahjustumine.

• Eralse öli heikkenemine : Halb sulgemine → niiskus sisekandma, elektrivälja väärbimine, vähenev öli kestvus/dielektrilised omadused.

• Vananemine & välised mõjud : Soojane vananemine (ümbrisolting, pikaaegne kasutus); mehaaniline vananemine (lülitiüberpinge, lühikese ringi voolud kahjustavad eraldust).

3.2 Eralduse kahjustuste testid

Regulaarsed eralduse vastupanuväärtuse testid ennetavad katkestusi:

• Esmane Viklipakend: Kasuta 2,500 V mõõturit edastamisel/kapitalremondil → eralduse vastupanuväärtus ≥ 3,000 MΩ. Ennetavates testides, vastupanuväärtuse langus ≤ 50% algsest väärtusest.

• Teine Viklipakend: Kasuta 1,000 V mõõturit edastamisel/kapitalremondil → eralduse vastupanuväärtus ≤ 10 MΩ.

3.3 Üldine tõrge: Rezonantsülepinge
Tekkimise tingimused :

• Elektromagnetilised pingevahetajad on mittelineaarsed induktorid. Induktsioonivoolu kasv põhjustab ferromagnetilist sidumist → induktiivsus langus (peamiselt rezonantsi põhjuseks).

• Rezonants nõuab sobivat kapasitansi/induktanssi (induktiiivne takistus ≤ 100× kapasitiivne takistus).

• Panekute tingimused: tühi bussi ühendamine, ootamatult maaga seostumine, salm, lülitiüberpinge jne.

Ennetusmeetmed : Pingevahetaja neutraalid maaga seostada harmoonikakuritarvitajate ja väikesed vastukad; installida harmoonikakuritarvitajad bussi pingevahetaja avatud deltapunktidel.

4. Järeldus

Pingevahetajate eralduse vananemine põhjustab katkestusi ja busi katkestusi – tavaline võrkudes. Järgige rangelt ennetavate testide määrusi, testige/vahetage mittevastavat varustust. Selle õnnetuses puuduvad termoelektrijaama sisenemisliinide kaitse ja ebaõnnestunud #1 35 kV busi sidelülitin laiendasid tõrke ulatust. Regulaarselt kontrollige kaitsekonfiguratsiooni/usaldusväärsust. Õnnetuse analüüs aitab kiiresti tuvastada probleeme, võtta sihtotstarbelisi meetmeid, vähendada tõrke riski ja suurendada elektrojaama usaldusväärsust.