Analyzîna Yek Axîdeta Dengeşanîna Transformatora Bêrguhera 35 kV

پێکهاتەی دەورانگەکان (PTs) پێکهاتوون لە ناوچەی فێر و کۆڵەکانی بەرز، وەک ترانسفۆڕەکان دەکاربن بە شێوازێکی هاوشێوەیی بەسەرەتایی کەم. ئەمانە بەرزەوە بەرز بە زۆری کەم دەگۆڕن بۆ پاراستن، پێشبینی و گشتیکردنەوە، زۆر بەکاردێت لە ناوچە/ستێشنەکاندا. بەپێی بەردەوامبوونی دەورانگ: جێدراو - جۆر (≤6 kV)، دابەش - جۆر (ناوەند 3-35 kV)، دەرە سەر - جۆر (ناوەند ≥35 kV)، و SF₆ گاز - پڕکراو (بۆ ئامێری ترکیبیدا).

لە کاتی کارکردنی ستێشنەکاندا، دەتوانیتەوە هەڵەکان لە پێکهاتەی دەورانگی PT یان بەردەوامبوونی دەورانگ بووە هەڵە. مثلاً، لە ماخمار ٢٠١٥دا، یەک PT ی ٣٥ kVی دەورانگی خواردن لە یەک ستێشنی ناوەندی گەرمییەکە بووە هەڵە بەهۆی بەردەوامبوونی دەورانگی، کە بە هەڵەیەکی ٣٥ kV Bus I & II گرتەوە. ئەنجامی وەڵامدان پاش وەڵامدانی لاکەش:

١. شێوازی کارکردن پێش هەڵە

ئەمە شێوازی سیستەمی پێش هەڵەیەکەدا نیشان دەدرێت لە وێنە ١.

ستێشنەکەی گەرمییەکە دەرە سەر یەکێک لە دوو خواردنی ٣٥ kV (Jingdian ٣٩٠ Line, Jingre ٣٩١ Line). سوییچەکانیان بەکاردێت، کە پیوستن لەگەڵ ٣٥ kV Section I & II busbars. ئەم busbarsانە بەکاردێت بە شێوازی single - bus sectioned wiring. Surge arresters پاراستنی ئەمجانە دەکەن؛ هیچ پاراستنی خواردنی نییە لە سەری گەرمی. پەیوەندییەکانی خواردن:

• ٣٥ kV Section I busbar → ٣# main transformer → ١٠ kV Section I busbar.

• ٣٥ kV Section II busbar → ٤# main transformer → ١٠ kV Section II busbar.

• ١٠ kV Section I & II busbars run in parallel.

٢. وەڵامدانی لاکەش & وەڵامدانی هەڵە

کارکەرەوەی/بەرهەمەوەی کارکەرەوەی هەر دوو هەڵەیەکی هەڵەیەک دەرکەوت:

• ٣٥ kV Jingdian ٣٩٠ Line - side PT3: پێشەوی Phase A/B line voltages. هەڵەیەکی هەڵەیەکی دەرکەوت لە پێکەوەیەکەی، لەگەڵ چەپەیەکی سوور.

• ٣٥ kV Jingdian ٣٩٠ Line Incoming Switch: کاریگەری کاریگەری دەرکەوت بەهۆی کاریگەری کاریگەری. بولټەکانی کابل دەرکەوتەوە؛ پیوستەکان/فینگەرەکان سوور بوون.

٢.١ Analysis of ٣٥ kV Section II Busbar Voltage Data

دادەزانی ٣٥ kV Section II busbar دەربارەی هەڵەیەکی هەڵەیەک دەرکەوت بۆ بەسەرکەوتنی voltage، current waveforms، و electrical parameters لە کاتی هەڵە. دادەزانی دەقەکەیەکی سەرنجڕاکردنی هەڵە دەرکەوت، کە دڵنیایی بەسەرکەوتنی هەڵەیەکی هەڵەیەک دەرکەوت.

٢.٢ Fault Development & Electrical Analysis
(١)Pre - fault Voltage Distortion

• ١٩.٦ms pre - fault: ٣٥kV Section II busbar has symmetrical three - phase voltages, minimal zero - sequence voltage → normal equipment.

• ١٣.٦ms pre - fault: Phase A/B voltages drop to ٤٩.٠V/٤٣.١V; Phase C jumps to ٧١.٨V; zero - sequence voltage rises to ٢٢.٤V → voltage transformer insulation damaged.

• ١.٦ms pre - fault: Phase A/B voltages fall to ١١.٩V/٧.٤V; Phase C drops to ٤٤.٥V; zero - sequence voltage reaches ٢٣.٥V → insulation deterioration worsens.

 (٢)Fault Occurrence & Protection Response

During fault: Phase A/B insulation breaks down (short to ground); Phase C voltage drops. ٣ms later, three - phase voltages return to zero; PT explodes → determined as three - phase short - circuit to ground.

Conclusion: Pre - fault busbar voltages were normal (no lightning/misoperation → resonance overvoltage excluded). Long - term operation caused voltage transformer insulation degradation → internal insulation damage led to inter - turn short circuit → evolved into three - phase insulation breakdown/short - circuit → line tripped.

(٣)Protection Setup & Action

Incoming line switches (Jingdian ٣٩٠, Jingre ٣٩١) lack incoming protection. Main station has protections with identical settings:

• Differential protection: ٥A setting, ٠s operation.

• Time - limited quick - break protection: ٢١.٢A setting, ١.١s operation.

• Over - current protection: Further analysis needed (ref. Figure ٢ for incoming current recording data, not provided).

After the fault, currents in both lines spiked. After transients, they reached steady - state:

• ٣٥ kV Jingdian ٣٩٠ Line: ١٤,١١٦ A (steady - state primary fault current);

• ٣٥ kV Jingre ٣٩١ Line: ١٠,٩٢٠ A (steady - state primary fault current).

Protection operations:

• Jingdian ٣٩٠ Line (remote main station side): Differential protection tripped ٢٦٨ ms post - explosion. Fault not isolated as ٣٥ kV Sections I & II busbars were looped.

• Jingre ٣٩١ Line (remote main station side): Time - limited quick - break protection tripped ١,١٧٣ ms post - explosion, isolating the fault.

٣ Cause Analysis & Preventive Measures
٣.١ Accident Causes

The fully - insulated electromagnetic voltage transformer, commissioned in ٢٠٠٨, had no outage maintenance/electrical tests. Long - term operation caused internal insulation failure. Key causes:

• Product Defects : Substandard design → insufficient insulation, short service life.

• Environmental Contamination : Dirt on porcelain sleeves → sharp insulation resistance drop in rainy seasons, flashovers, and long - term insulation damage.

• Insulating Oil Deterioration : Poor sealing → moisture ingress, electric field distortion, reduced oil withstand voltage/dielectric properties.

• Aging & External Impacts : Thermal aging (ambient conditions, long - term use); mechanical aging (switching overvoltage, short - circuit currents damaging insulation).

٣.٢ Insulation Damage Tests

Regular insulation resistance tests prevent failures:

• Primary Winding : Use ٢,٥٠٠ V meter during handover/overhaul → insulation resistance ≥ ٣,٠٠٠ MΩ. In preventive tests, resistance drop ≤ ٥٠% of initial value.

• Secondary Winding : Use ١,٠٠٠ V meter during handover/overhaul → insulation resistance ≤ ١٠ MΩ.

٣.٣ Common Fault: Resonance Overvoltage
Conditions for Occurrence :

• Electromagnetic voltage transformers are nonlinear inductors. Excitation current increase causes ferromagnetic saturation → inductance drop (main resonance cause).

• Resonance requires matched capacitance/inductance (inductive reactance ≤ ١٠٠× capacitive reactance).

• Trigger conditions: no - load bus switching, sudden ground - fault clearance, lightning, switching overvoltage, etc.

Preventions : Ground voltage transformer neutrals via harmonic eliminators + small resistors; install harmonic elimination devices at bus voltage transformer open deltas.

٤. Conclusion

Insulation aging in voltage transformers causes breakdowns and bus outages – common in grids. Strictly follow preventive test regulations, test/replace unqualified equipment. In this accident, unprotected thermal power plant incoming lines and failed #١ ٣٥ kV bus tie switch widened the fault. Regularly check protection configuration/reliability. Accident analysis helps quickly identify issues, take targeted actions, reduce fault risks, and boost substation reliability.