35 kV sprieguma transformatora explosionslielāka analīze

Sprieguļveidotāji (PT) sastāv no dzelzs jūras un vijumu spīdņiem, strādājot līdzīgi pārveidojumam, bet ar mazāku jaudu. Tie pārveido augsto spriegumu uz zemu spriegumu aizsardzības, mērīšanas un rēķināšanas ierīkēm, plaši izmantojot tos rūpnīcās/stacijās. Klasificēti pēc izolācijas: sauss - tips (≤6 kV), formēts - tips (iekštelpas 3 - 35 kV), eļļas nomāktais (ārpusē ≥35 kV) un SF₆ gāzes nomāktais (savienojuma ierīkām).

Staciju darbības laikā joprojām notiek nejaušības no PT elektromagnētiskā rezonansa vai izolācijas novecošanas. Piemēram, 2015. gada martā termieksplozīja 35 kV ieplūdes PT termieksplozīja tāpēc, ka izolācija bija novecojusi, izraisot 35 kV Bus I & II traucējumu. Analīze pēc vietas apmeklēšanas:

1 Darbības režīms pirms kļūdas

Pirms kļūdas rūpnīcas sistēmas stāvoklis ir parādīts Attēlā 1.

Stacija iegūst enerģiju no divām 35 kV ieplūdes līnijām (Jingdian 390 Līnija, Jingre 391 Līnija). To slēdzieni ir aizvērti, savienojot ar 35 kV Pirmo un Otru šķidrādu. Šīs šķidras izmanto vienvirziena šķidras daļēju montāžu. Sprieguma samazinātāji aizsargā enerģijas piegādes pusi; termieksplozijas puses nav ieplūdes aizsardzības. Enerģijas piegādes saite:

• 35 kV Pirmā šķidra → 3# galvenais transformators → 10 kV Pirmā šķidra.

• 35 kV Otrā šķidra → 4# galvenais transformators → 10 kV Otrā šķidra.

• 10 kV Pirmā un Otrā šķidras darbojas paralēli.

2. Vietas apmeklēšana un negadījuma atgriezenie

Darbinieki operatīvā/mantināšanā atrada divus eksplozijas pēdas:

• 35 kV Jingdian 390 Līnijas puses PT3: Uzrauga fāzes A/B līnijas spriegumu. Tā apakšdaļa eksplodēja, atstājot degsmes zīmes.

• 35 kV Jingdian 390 Līnijas ieplūdes slēdziens: Īslaicīga strāva izraisīja eksploziju. Kabelveida bultas izviltās; kontakti/burtniekumi bija deguši/deformēti.

2.1 35 kV Otrā šķidras sprieguma datu analīze

Negadījuma laikā tika iegūti 35 kV Otrā šķidras defektu ieraksta dati, lai atjaunotu sprieguma, strāvas formas un elektriskos parametrus. Precīza datu analīze atklāj kļūdas attīstību, sniedzot galveno pierādījumu par negadījuma cēloni.

2.2 Kļūdas attīstība un elektriskā analīze
(1)Pirms kļūdas sprieguma deformācija

• 19.6 ms pirms kļūdas: 35 kV Otrajā šķidrā ir simetriski trīs fāzes spriegumi, minimāls nulles sekvences spriegums → normālas ierīces.

• 13.6 ms pirms kļūdas: Fāzes A/B spriegumi pazeminās līdz 49.0 V/43.1 V; Fāze C pieaug līdz 71.8 V; nulles sekvences spriegums pieauga līdz 22.4 V → sprieguma transformatora izolācija bojājusi.

• 1.6 ms pirms kļūdas: Fāzes A/B spriegumi pazeminās līdz 11.9 V/7.4 V; Fāze C pazeminās līdz 44.5 V; nulles sekvences spriegums sasniedz 23.5 V → izolācijas pasliktināšanās pastiprinās.

 (2)Kļūdas radīšanās un aizsardzības reakcija

Negadījuma laikā: Fāzes A/B izolācija sabojājas (saistījums ar zemi); Fāzes C spriegums pazeminās. 3 ms vēlāk, trīs fāzes spriegumi atgriežas uz nulles; PT eksplodē → noteikts kā trīs fāzes saistījums ar zemi.

Secinājums: Pirms kļūdas šķidras spriegumi bija normāli (bez lietusgājiena/vaicājuma → rezonansu pārspriegums izslēgts). Ilgtermiņa darbība izraisīja sprieguma transformatora izolācijas pasliktināšanos → iekšējā izolācijas bojājums izraisīja starpzariņu saistījumu → evolvējās trīs fāžu izolācijas bojājumā/saistījumā → līnijas triecieni.

(3)Aizsardzības iestatījumi un darbība

Ieplūdes slēdzes (Jingdian 390, Jingre 391) nav ieplūdes aizsardzības. Galvenā stacija ir aizsardzības ar vienādiem iestatījumiem:

• Atšķirības aizsardzība: 5 A iestatījums, 0 s darbība.

• Ierobežota ātrā aizsardzība: 21.2 A iestatījums, 1.1 s darbība.

• Pārstrāvas aizsardzība: Necessities further analysis (see Figure 2 for incoming current recording data, not provided).

Pēc kļūdas, abās līnijās strāvas pieauga. Pēc transitoriālā perioda tās sasniedza stabilo stāvokli:

• 35 kV Jingdian 390 Līnija: 14,116 A (stabilais primārais kļūdas strāvas moments);

• 35 kV Jingre 391 Līnija: 10,920 A (stabilais primārais kļūdas strāvas moments).

Aizsardzības darbība:

• Jingdian 390 Līnija (attālā galvenā stacija): Atšķirības aizsardzība trauca 268 ms pēc eksplozijas. Kļūda netika izolēta, jo 35 kV Pirmā un Otrā šķidras bija savienotas.

• Jingre 391 Līnija (attālā galvenā stacija): Ierobežota ātrā aizsardzība trauca 1,173 ms pēc eksplozijas, izolējot kļūdu.

3 Cēloņu analīze un preventīvās pasākumi
3.1 Negadījuma cēloņi

Pilnībā izolētais elektromagnētiskais sprieguma transformators, kas tika ievietots 2008. gadā, nebija nekādu apturēšanu/mantināšanas darbību. Ilgtermiņa darbība izraisīja iekšējo izolācijas bojājumu. Galvenie cēloņi:

• Produkta defekti: Nepareiza izstrāde → nepietiekama izolācija, īss darbības ilgums.

• Vides piesārņojums: Saime porcellānu čūskās → izolācijas pretestības strauja samazināšanās lietus sezona, flashovers, un ilgtermiņa izolācijas bojājumi.

• Izolējošā eļļas pasliktināšanās: Slikta izolācija → mitruma ieeja, elektriskā lauka distorcija, samazināta eļļas izturība/dielektriskās īpašības.

• Noiecēšanās un ārējie impakti: Termiskā noiecēšanās (apvidus nosacījumi, ilgtermiņa izmantošana); mehāniskā noiecēšanās (perceļu pārspriegums, īslaicīga strāva, kas bojā visu izolāciju).

3.2 Izolācijas bojājumu testi

Regulāri izolācijas pretestības testi novērš nejaušības:

• Primārā vijums: Izmanto 2,500 V mērītāju pārdevēšanas/pārbūves laikā → izolācijas pretestība ≥ 3,000 MΩ. Preventīvos testos, pretestības pazemināšanās ≤ 50% no sākotnējā vērtība.

• Sekundārā vijums: Izmanto 1,000 V mērītāju pārdevēšanas/pārbūves laikā → izolācijas pretestība ≤ 10 MΩ.

3.3 Biežāk sastopamā kļūda: Rezonansa pārspriegums
Radīšanas nosacījumi :

• Elektromagnētiskie sprieguma transformatori ir nelīnējie induktori. Palielināta izmagnošanas strāva izraisa feromagnētisko satura saturumu → induktivitātes samazināšanās (galvenais rezonansa cēlonis).

• Rezonansam ir nepieciešama sakritība ar kapacitānci/induktivitāti (induktīvā reaktivitāte ≤ 100× kapacitīvā reaktivitāte).

• Izraisīšanas nosacījumi: tukšas šķidras pārslēgšana, nejauša zemes kļūdas novēršana, lietusgājieni, perceļu pārspriegums utt.

Preventīvie pasākumi: Sprieguma transformatoru neutrāļus saista ar harmonisku eliminācijas ierīcēm + maziem reostriem; instalē harmonisku eliminācijas ierīces šķidras transformatoru atvērtajā delta.

4. Secinājums

Sprieguma transformatoru izolācijas noiecēšanās izraisa bojājumus un šķidru traucējumus — bieži sastopami tīklos. Strogāk ievērot preventīvo testu regulācijas, testēt/iznīcināt neatbilstošas ierīces. Šajā negadījumā, neatbilstoši aizsargātas termieksplozijas puses ieplūdes līnijas un neveiksmīga 35 kV pirmā šķidras saites slēdziena darbība paplašināja kļūdu. Regulāri pārbaudīt aizsardzības konfigurāciju/uzticamību. Negadījuma analīze palīdz ātri identificēt problēmas, veikt mērķtiecīgus pasākumus, samazināt kļūdu risku un palielināt stacijas uzticamību.