Анализа на експлозивен incident со 35 кВ трансформатор за напон

Напонските трансформатори (PT) се состојат од јазерни јадра и витачки кабели, работат слично на трансформаторите, но со мала капацитет. Тие го конвертираат висок напон во низок напон за цели поврзани со заштита, мерење и бројечки прилози, широко користени во планински/станции. Класифицирани според изолацијата: сух тип (≤6 кВ), лејен тип (внатрешен 3-35 кВ), масло исполнет (надворешен ≥35 кВ) и SF₆ гас исполнет (за комбинирани апарати).

Токму во операцијата на подстанцијата, акциденти поради електромагнетна резонанса или стареење на изолацијата се продолжуваат да се случуваат. На пример, во март 2015 година, 35 кВ входна линија PT во термална електростанција експлодира поради стареење на изолацијата, што причини изключување на Бус I & II 35 кВ. Анализа следејќи истражувањето на местото:

1 Режим на работа пред дефектот

Состојбата на системот на станцијата пред дефектот е прикажана на Слика 1.

Подстанцијата добива енергија од две 35 кВ входни линии (Jingdian 390 Линија, Jingre 391 Линија). Нивните превклучачи се затворени, поврзани со Бус I & II од 35 кВ. Овие бусови користат једноставна секционирања. Противударни заштитни уреди заштитуваат страната на заедничката енергија; не постои входна заштита на страната на термалната електростанција. Врски за достава на енергија:

• Бус I од 35 кВ → главен трансформатор 3# → Бус I од 10 кВ.

• Бус II од 35 кВ → главен трансформатор 4# → Бус II од 10 кВ.

• Бусовите I & II од 10 кВ работат паралелно.

2. Истражување на местото & Проспектирање на акцидентот

Оперативниот/одржувачки персонал откри два следи од експлозија:

• 35 кВ Jingdian 390 Линија - страна PT3: Мониторира напонот на фазите A/B. Експлозијата го разби дното, оставајќи следи од горење.

• 35 кВ Jingdian 390 Линија Входен Превклучач: Краткосечен ток причини експлозија. Болците на кабелот се стопија; контактите/прстенците беа изгорени/деформирани.

2.1 Анализа на податоци за напонот на Бус II од 35 кВ

Извлечени се податоци за запишување на грешката за Бус II од 35 кВ за да се восстановат напоните, токовите и електричните параметри во моментот на акцидентот. Точната анализа на податоците следи развојот на грешката, обезбедувајќи клучни докази за определување на причината за акцидентот.

2.2 Развој на грешката & Електрична анализа
(1)Прекривување на напонот пред грешката

• 19.6ms пред грешката: Бус II од 35 кВ има симетрични трифазни напони, минимален нулти ред на напон → нормални опреми.

• 13.6ms пред грешката: Напоните на Фаза A/B паднаа до 49.0V/43.1V; Фаза C скокнува до 71.8V; нулти ред на напон се зголеми до 22.4V → повредена изолација на напонскиот трансформатор.

• 1.6ms пред грешката: Напоните на Фаза A/B паднаа до 11.9V/7.4V; Фаза C падна до 44.5V; нулти ред на напон достигна 23.5V → подобрување на повредата на изолацијата.

 (2)Настанување на грешката & Одговор на заштитата

Во моментот на грешката: Изолацијата на Фаза A/B се прекинува (краткосечен до земјата); напонот на Фаза C падна. 3ms по тоа, трифазните напони се враќаат на нула; PT експлодира → определено како трифазно краткосечение до земјата.

Заклучок: Пред грешката напоните на бусот беа нормални (без грмеж/грешка во управувањето → исключена резонансна наднапонска напонска). Долгогодишната работа причини стареење на изолацијата на напонскиот трансформатор → повредена интерна изолација довела до краткосечно поврзување на витачите → развил се до трифазно поврзување на изолацијата/краткосечение → прекинување на линијата.

(3)Поставување на заштитата & Акција

Входните превклучачи (Jingdian 390, Jingre 391) немаат входна заштита. Главната станција има заштити со исти поставки:

• Диференцијална заштита: поставка 5А, операција 0с.

• Брза временска заштита: поставка 21.2А, операција 1.1с.

• Заштита против надток: потребна дополнителна анализа (види Слика 2 за податоци за запис на входниот ток, не е достапна).

После грешката, токовите во двете линии се зголемија. Последно време, достигнаа стабилно состојба:

• 35 кВ Jingdian 390 Линија: 14,116 A (стабилен ток на грешката);

• 35 кВ Jingre 391 Линија: 10,920 A (стабилен ток на грешката).

Операции на заштитата:

• Jingdian 390 Линија (страна на главната станција): Диференцијална заштита активирана 268 ms после експлозијата. Грешката не беше изолирана бидејќи Бусовите I & II од 35 кВ беа поврзани.

• Jingre 391 Линија (страна на главната станција): Брза временска заштита активирана 1,173 ms после експлозијата, изолирајќи грешката.

3 Анализа на причините & Профилактички мерки
3.1 Причини за акцидентот

Полно изолиран електромагнетен напонски трансформатор, кој беше инсталiran во 2008 година, без прекинување на одржувањето/електрични тестови. Долгогодишната работа причини повреда на внатрешната изолација. Клучни причини:

• Дефекти на производот: Подстандарден дизајн → недостаточна изолација, краток временски период на служба.

• Еколошка контаминација: Гряз на фарфорските рукавчиња → оштар пад на изолационата отпорност во дождни сезони, искрено, и долгогодишна повреда на изолацијата.

• Стареење на изолационата масло: Лоша запуштање → влага влез, искривување на електричното поле, намалена издржливост на масло и диелектични својства.

• Стареење & Екстерни влијанија: Термално стареење (околните услови, долгогодишна употреба); механичко стареење (наднапонски ток при превклучување, краткосечни токови што повредуваат изолацијата).

3.2 Тести на повреда на изолацијата

Редовни тестови на отпорност на изолацијата помагаат да се спречат повреди:

• Првични витачки: Користете метар од 2,500 V во моментот на префаќање/преурештање → отпорност на изолацијата ≥ 3,000 MΩ. Во профилактичките тестови, падот на отпорноста ≤ 50% од почетната вредност.

• Секундарни витачки: Користете метар од 1,000 V во моментот на префаќање/преурештање → отпорност на изолацијата ≤ 10 MΩ.

3.3 Обична грешка: Резонансен наднапон
Услови за настанување :

• Електромагнетните напонски трансформатори се нелинеарни индуктори. Зголемување на токот на возбудување причинува феромагнетно наситување → пад на индуктивноста (главна причина за резонанса).

• Резонансата бара совпаѓање на капацитет/индуктивност (индуктивна реактивност ≤ 100× капацитивна реактивност).

• Тригер услови: превклучување на празен бус, изведување на изненаден земјски дефект, грмеж, наднапонски ток при превклучување, итн.

Профилактички мерки: Земи ги нейтралите на напонските трансформатори преку хармонични елиминатори + мал резистори; инсталирајте ги хармоничните елиминација на отворени делта на напонскиот трансформатор на бусот.

4. Заклучок

Стареењето на изолацијата на напонските трансформатори причинува повреди и прекинување на бусовите – заедничко во мрежите. Строго следете ги правилата за профилактички тестови, тестирајте и заменете несоодветна опрема. Во овој акцидент, незаштитените входни линии на термалната електростанција и неуспешниот превклучач #1 на 35 кВ за поврзување на бусовите го зширнаа дефектот. Редовно проверете ги конфигурациите на заштитата/надежноста. Анализата на акцидентот помогнува брзо да се идентификуваат проблемите, да се предприемат целосмерени акции, да се намали ризикот од грешки и да се подобри надежноста на подстанцијата.