ניתוח תאונה של פיצוץ במשתנה מתח 35 ק"ו

משתני מתח (PTs) מורכבים מנשאי ברזל וסלילים, פועלים בצורה דומה למשתני מתח אך עם קיבולת קטנה. הם ממירים מתח גבוה למתח נמוך עבור מכשירי הגנה, מדידה ומדידות, ונמצאים בשימוש נרחב במאגרים/תחנות. מסווגים לפי מבודד: יבש - סוג (≤6 kV), יצוק - סוג (בפנים 3 - 35 kV), שומן - טובל (בחוץ ≥35 kV), ומלא גז SF₆ (עבור מכשירים משולבים).

במהלך פעילות התחנה, עדיין מתרחשים תאונות כתוצאה מתנודות אלקטרומגנטיות של PT או זקנה של המבודד. למשל, במארס 2015, משתנה מתח נכנס של 35 kV בתחנת כוח תרמית התפוצץ עקב זקנה של המבודד, מה שהוביל להפסקת חשמל של קו 35 kV I & II. ניתוח לאחר סקר במקום:

1 מצב ההפעלה לפני התקלה

מצב המערכת של התחנה לפני התקלה מוצג בתמונה 1.

התחנה מקבלת חשמל משני קווי כניסה של 35 kV (קו ג'ינגדיין 390, קו ג'ינגרי 391). הנעיצות שלהן סגורות, המחברות לקו 35 kV I & II. הקווים משתמשים בחיווט מוט בודד מחולק. מגינים על צד אספקת החשמל; אין הגנה על הקו הנכנס בצד התחנה התרמית. חיבורי אספקת החשמל:

• קו 35 kV I → טרנספורמר ראשי מספר 3 → קו 10 kV I.

• קו 35 kV II → טרנספורמר ראשי מספר 4 → קו 10 kV II.

• קווי 10 kV I & II פועלים במקביל.

2 סקר במקום ואנליזת תאונה

צוותי הפעלה/תחזוקה מצאו שני עקבות התפוצצות:

• משתני מתח בקו ג'ינגדיין 390 - PT3: מפקחים על מתחי קו של פאזה A/B. ההתפוצצות פרצה את החלק התחתון שלו, השאירו סימני שריפה.

• נעילת כניסה בקו ג'ינגדיין 390: הזרם קצר מעגל גרם להתפוצצות. בולטים ראש כבל נמסו; מגעים/אצבעות נשרפו/נדמו.

2.1 אנליזת נתונים של מתח קו 35 kV II

נתוני הקלטה של תקלה של קו 35 kV II הופכים את המתח, הגלים והפרמטרים החשמליים במהלך התאונה. אנליזה מדויקת של הנתונים מסייעת לעקוב אחר התפתחות התקלה, ומספקת ראיות מפתח לקביעת סיבת התאונה.

2.2 התפתחות התקלה וניתוח חשמלי
(1)עוות מתח לפני התקלה

• 19.6 מ"ש לפני התקלה: קו 35 kV II יש לו מתח תלת-פאזי סימטרי, מתח סדרה אפס מינימלי → 장치 정상.

• 13.6 מ"ש לפני התקלה: מתחי פאזה A/B יורדים ל-49.0V/43.1V; מתח פאזה C עולה ל-71.8V; מתח סדרה אפס עולה ל-22.4V → מבודד משתנה מתח ניזוק.

• 1.6 מ"ש לפני התקלה: מתחי פאזה A/B יורדים ל-11.9V/7.4V; מתח פאזה C יורדת ל-44.5V; מתח סדרה אפס מגיע ל-23.5V → הידרדרות המבודד מתחרשת.

 (2)התפרצות התקלה והתגובה להגנה

במהלך התקלה: מבודדי פאזה A/B נשברים (קצר לספירה); מתח פאזה C יורד. 3 מ"ש מאוחר יותר, מתח תלת-פאזי חוזר לאפס; PT מתפוצץ → נקבע כי מדובר בקצר תלת-פאזי לספירה.

מסקנות: מתחי הקו לפני התקלה היו נורמליים (אין ברק/שגיאות הפעלה → מתח יתר תהודה נשלל). פעילות ארוכת טווח גרמה לדירוג מבודד משתני מתח → נזק פנימי למבודד גרם לקצר בין סיבובים → התפתח לקצר תלת-פאזי/קצר לספירה → הקו נחתך.

(3)הגדרת הגנה ופעולה

נעילות כניסה (ג'ינגדיין 390, ג'ינגרי 391) חסרות הגנה כניסה. תחנת ראשית יש לה הגנות עם הגדרות זהות:

• הגנה דיפרנציאלית: הגדרה 5A, פעולה 0 שניות.

• הגנה מהירה מוגבלת בזמן: הגדרה 21.2A, פעולה 1.1 שניות.

• הגנה עודף-זרם: ניתוח נוסף נדרש (ראה איור 2 לנתוני הקלטה זרם כניסה, לא מסופק).

אחרי התקלה, הזרמים בשני הקווים עלו משמעותית. אחרי תהליך מעבר, הם הגיעו לשיווי משקל:

• קו ג'ינגדיין 390: 14,116 A (זרם תקלה סטטי ראשי);

• קו ג'ינגרי 391: 10,920 A (זרם תקלה סטטי ראשי).

פעולות הגנה:

• קו ג'ינגדיין 390 (צד תחנת ראשית מרוחק): הגנה דיפרנציאלית נתקה 268 מ"ש אחרי התפוצצות. התקלה לא הופרדה מכיוון שקווי 35 kV I & II היו מחוברים במעגל.

• קו ג'ינגרי 391 (צד תחנת ראשית מרוחק): הגנה מהירה מוגבלת בזמן נתקה 1,173 מ"ש אחרי התפוצצות, והפרידה את התקלה.

3 ניתוח סיבות ואמצעי מניעה
3.1 סיבות לתאונה

משתני מתח אלקטרומגנטי מלאים, שהוכנסו לשירות בשנת 2008, לא עברו תחזוקה/בדיקות חשמליות. פעילות ארוכת טווח גרמה לנפילת מבודד פנימי. הסיבות העיקריות:

• פגמים במכשור: תכנון לקוי → מבודד בלתי מספיק, חיי שירות קצרים.

• זיהום סביבתי: לכלוך על כפות_porcelain sleeves_ → ירידת חדה בהנגדה המבודדת בעונת גשמים, פלאש-אובר, והיזון ממושך של מבודד.

• הידרדרות שמן המבודד: חיסרון בחיטוי → חדירת לחות, עיוות שדה חשמלי, ירידת מתח הספיקה/תכונות דיילקטריות של השמן.

• זקנה והשפעות חיצוניות: הזקנה תרמית (תנאי סביבה, שימוש ממושך); הזקנה מכנית (מתח עודף מעבר, זרמי קצר מעגל המזיקים למבודד).

3.2 בדיקות נזק למבודד

בדיקות היגד מבודד קבועות למנוע כישלונות:

• סליל ראשי: שימוש במד 2,500 V בעת העברה/שיפוץ → היגד מבודד ≥ 3,000 MΩ. בבדיקות 예방, ירידת 저항 עד 50% מהערך הראשוני.

• סליל משני: שימוש במד 1,000 V בעת העברה/שיפוץ → היגד מבודד ≤ 10 MΩ.

3.3 תקלה נפוצה: מתח יתר תהודה
תנאים להתרחשות:

• משתני מתח אלקטרומגנטי הם אינדקטורים לא ליניאריים. עלייה בזרם הלהט גורמת לשבעת פרומגנטי → ירידת אינדוקטנס (סיבה ראשונית לתהודה).

• תהודה דורשת התאמה בין קיבול/אינדוקטנס (התנגדות אינדוקטיבית ≤ 100× התנגדות קיבולית).

• תנאי ההפעלה: החלפת מוט ללא עומס, הסרת פתאומית של קצר לספירה, ברק, מתח עודף מעבר, וכדומה.

מניעות: חיבור ניטרלים של משתני מתח דרך מסנני הרמוניה + 저ومة קטנות; התקנת מכשירי הסרת הרמוניה באזורים פתוחים של משתני מתח בקו.

4. מסקנות

הזקנה של מבודדי משתני מתח גורמת לקריסות והפסקות בקו, תופעה נפוצה ברשתות. יש לעקוב בקפידה אחר תקנות הבדיקות המונעות, לבדוק ולהחליף מכשור שאינו עומד בדרישות. בתאונה זו, קווי כניסה ללא הגנה בתחנת כוח תרמית ושאיפת הנעיצה מספר 1 של קו 35 kV הרחבו את התקלה. יש לבדוק באופן קבוע את תקנות ההגנה/אמינות. ניתוח תאונות עוזר לזהות במהירות בעיות, לקחת פעולות ממוקדות, להפחית סיכונים של תקלות ולשפר את האמינות של תחנות.