การวิเคราะห์อุบัติเหตุการระเบิดของหม้อแปลงแรงดัน 35 kV

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า (PTs) ประกอบด้วยแกนเหล็กและขดลวด ทำงานคล้ายกับหม้อแปลงแต่มีความจุน้อย มันแปลงแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นแรงดันต่ำเพื่อใช้ในการป้องกัน การวัด และการคำนวณค่า ถูกใช้งานอย่างกว้างขวางในโรงงาน/สถานี โดยแบ่งตามประเภทของฉนวน: ชนิดแห้ง (≤6 kV), ชนิดหล่อ (ภายใน 3 - 35 kV), ชนิดแช่น้ำมัน (ภายนอก ≥35 kV), และชนิดเติมก๊าซ SF₆ (สำหรับอุปกรณ์รวม)

ระหว่างการทำงานของสถานีไฟฟ้า ยังคงเกิดอุบัติเหตุจากความรู้สึกเสียงรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าหรือการเสื่อมสภาพของฉนวน ในเดือนมีนาคม 2015 PT สายเข้า 35 kV ที่โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนระเบิดเนื่องจากการเสื่อมสภาพของฉนวน ส่งผลให้ Bus I & II 35 kV หยุดทำงาน การวิเคราะห์หลังการตรวจสอบที่หน้างาน:

1 โหมดการทำงานก่อนเกิดความผิดปกติ

สถานะของระบบก่อนเกิดความผิดปกติแสดงในรูปที่ 1.

สถานีไฟฟ้าได้รับพลังงานจากสองสายเข้า 35 kV (สาย Jingdian 390, สาย Jingre 391) สวิตช์ของพวกมันถูกปิด เชื่อมต่อกับบัสบาร์ 35 kV ส่วน I & II บัสบาร์เหล่านี้ใช้การเชื่อมต่อแบบบัสบาร์เดียวที่แบ่งออกเป็นส่วนๆ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากป้องกันด้านการจ่ายไฟฟ้า; ไม่มีการป้องกันทางเข้าบนฝั่งโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน ลิงค์การจ่ายไฟฟ้า:

• บัสบาร์ 35 kV ส่วน I → เครื่องแปลงไฟฟ้าหลักหมายเลข 3 → บัสบาร์ 10 kV ส่วน I.

• บัสบาร์ 35 kV ส่วน II → เครื่องแปลงไฟฟ้าหลักหมายเลข 4 → บัสบาร์ 10 kV ส่วน II.

• บัสบาร์ 10 kV ส่วน I & II ทำงานแบบขนาน.

2. การตรวจสอบที่หน้างานและการทบทวนเหตุการณ์

เจ้าหน้าที่ปฏิบัติการ/บำรุงรักษาพบว่ามีร่องรอยระเบิดสองจุด:

• PT3 ด้านสาย Jingdian 390 35 kV: ตรวจสอบแรงดันเฟส A/B ระเบิดที่ด้านล่าง ทำให้มีรอยไหม้.

• สวิตช์สายเข้า 35 kV สาย Jingdian 390: กระแสไฟฟ้าลัดวงจรทำให้ระเบิด หัวสายไฟละลาย; ตัวต่อ/นิ้วมือไหม้/เสียรูป.

2.1 การวิเคราะห์ข้อมูลแรงดันไฟฟ้าของบัสบาร์ 35 kV ส่วน II

ข้อมูลการบันทึกความผิดปกติของบัสบาร์ 35 kV ส่วน II ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างรูปแบบแรงดัน กระแสไฟฟ้า และพารามิเตอร์ไฟฟ้าในช่วงที่เกิดเหตุ การวิเคราะห์ข้อมูลอย่างถูกต้องจะช่วยติดตามการพัฒนาของความผิดปกติ ให้หลักฐานสำคัญในการกำหนดสาเหตุของเหตุการณ์.

2.2 การพัฒนาความผิดปกติและการวิเคราะห์ไฟฟ้า
(1) การบิดเบือนแรงดันก่อนเกิดความผิดปกติ

• 19.6 มิลลิวินาทีก่อนเกิดความผิดปกติ: บัสบาร์ 35 kV ส่วน II มีแรงดันสามเฟสสมมาตร แรงดันลำดับศูนย์น้อย → อุปกรณ์ทำงานปกติ.

• 13.6 มิลลิวินาทีก่อนเกิดความผิดปกติ: แรงดันเฟส A/B ลดลงเหลือ 49.0V/43.1V; แรงดันเฟส C เพิ่มขึ้นเป็น 71.8V; แรงดันลำดับศูนย์เพิ่มขึ้นเป็น 22.4V → ฉนวนของหม้อแปลงแรงดันเสียหาย.

• 1.6 มิลลิวินาทีก่อนเกิดความผิดปกติ: แรงดันเฟส A/B ลดลงเหลือ 11.9V/7.4V; แรงดันเฟส C ลดลงเหลือ 44.5V; แรงดันลำดับศูนย์เพิ่มขึ้นเป็น 23.5V → การเสื่อมสภาพของฉนวนแย่ลง.

 (2) การเกิดความผิดปกติและการตอบสนองของระบบป้องกัน

ระหว่างความผิดปกติ: ฉนวนเฟส A/B แตก (ลัดวงจรลงดิน); แรงดันเฟส C ลดลง 3 มิลลิวินาทีต่อมา แรงดันสามเฟสกลับสู่ศูนย์; PT ระเบิด → ถูกกำหนดว่าเป็นความผิดปกติลัดวงจรสามเฟสลงดิน.

สรุป: แรงดันบัสบาร์ก่อนเกิดความผิดปกติเป็นปกติ (ไม่มีฟ้าผ่า/การควบคุมผิดพลาด → แรงดันเกินจากการสั่นสะเทือนถูกยกเลิก) การทำงานระยะยาวทำให้ฉนวนของหม้อแปลงแรงดันเสื่อมสภาพ → การเสียหายภายในของฉนวนทำให้เกิดการลัดวงจรระหว่างขดลวด → พัฒนาเป็นการลัดวงจรสามเฟส/ฉนวน → สายไฟทริป.

(3) การตั้งค่าและการทำงานของระบบป้องกัน

สวิตช์สายเข้า (Jingdian 390, Jingre 391) ขาดการป้องกันทางเข้า สถานีหลักมีระบบป้องกันที่มีการตั้งค่าเหมือนกัน:

• ระบบป้องกันความแตกต่าง: การตั้งค่า 5A, ทำงานใน 0 วินาที.

• ระบบป้องกันเร็วแบบจำกัดเวลา: การตั้งค่า 21.2A, ทำงานใน 1.1 วินาที.

• ระบบป้องกันกระแสเกิน: ต้องการการวิเคราะห์เพิ่มเติม (ดูรูปที่ 2 สำหรับข้อมูลการบันทึกกระแสเข้า ไม่ได้ให้).

หลังจากเกิดความผิดปกติ กระแสในทั้งสองสายเพิ่มขึ้น หลังจากสภาวะเปลี่ยนแปลง กระแสเข้าสู่สภาวะคงที่:

• สาย 35 kV สาย Jingdian 390: 14,116 A (กระแสความผิดปกติหลักคงที่);

• สาย 35 kV สาย Jingre 391: 10,920 A (กระแสความผิดปกติหลักคงที่).

การทำงานของระบบป้องกัน:

• สาย Jingdian 390 (ด้านสถานีหลัก): ระบบป้องกันความแตกต่างทำงาน 268 มิลลิวินาทีหลังจากระเบิด ความผิดปกติไม่ถูกแยกออกเนื่องจากบัสบาร์ 35 kV ส่วน I & II ถูกเชื่อมโยง.

• สาย Jingre 391 (ด้านสถานีหลัก): ระบบป้องกันเร็วแบบจำกัดเวลาทำงาน 1,173 มิลลิวินาทีหลังจากระเบิด แยกความผิดปกติ.

3 การวิเคราะห์สาเหตุและการป้องกัน
3.1 สาเหตุของเหตุการณ์

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าที่มีฉนวนเต็มรูปแบบ ที่เริ่มใช้งานในปี 2008 ไม่มีการบำรุงรักษาหรือทดสอบไฟฟ้า การทำงานระยะยาวทำให้ฉนวนภายในเสื่อมสภาพ สาเหตุหลัก:

• ข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์: การออกแบบไม่มาตรฐาน → ฉนวนไม่เพียงพอ อายุการใช้งานสั้น.

• การปนเปื้อนจากสิ่งแวดล้อม: ฝุ่นบนปลอกเซรามิค → ความต้านทานฉนวนลดลงอย่างมากในฤดูฝน ทำให้เกิดการแฟลชโอเวอร์และเสื่อมสภาพฉนวนในระยะยาว.

• การเสื่อมสภาพของน้ำมันฉนวน: การปิดผนึกไม่ดี → ความชื้นเข้าไปในน้ำมัน ทำให้สนามไฟฟ้าบิดเบือน แรงดันทนทานและความสามารถในการนำไฟฟ้าของน้ำมันลดลง.

• การเสื่อมสภาพจากอายุและการกระทบภายนอก: การเสื่อมสภาพจากความร้อน (สภาพแวดล้อม ใช้งานระยะยาว); การเสื่อมสภาพจากแรงกล (แรงดันไฟฟ้าจากการสลับสวิตช์ กระแสไฟฟ้าลัดวงจรทำให้ฉนวนเสียหาย).

3.2 การทดสอบความเสียหายของฉนวน

การทดสอบความต้านทานฉนวนอย่างสม่ำเสมอป้องกันการล้มเหลว:

• ขดลวดหลัก: ใช้เครื่องวัด 2,500 V ระหว่างการส่งมอบ/ซ่อมใหญ่ → ความต้านทานฉนวน ≥ 3,000 MΩ. ในการทดสอบป้องกัน ความต้านทานลดลง ≤ 50% ของค่าเริ่มต้น.

• ขดลวดรอง: ใช้เครื่องวัด 1,000 V ระหว่างการส่งมอบ/ซ่อมใหญ่ → ความต้านทานฉนวน ≤ 10 MΩ.

3.3 ความผิดปกติทั่วไป: แรงดันเกินจากการสั่นสะเทือน
เงื่อนไขการเกิด:

• หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นอินดักเตอร์ไม่เชิงเส้น การเพิ่มขึ้นของกระแสกระตุ้นทำให้เกิดการอิ่มตัวแม่เหล็ก → ความต้านทานเหนี่ยวนำลดลง (เป็นสาเหตุหลักของการสั่นสะเทือน).

• การสั่นสะเทือนต้องการความจุและเหนี่ยวนำที่ตรงกัน (ความต้านทานเหนี่ยวนำ ≤ 100× ความต้านทานความจุ).

• เงื่อนไขการกระตุ้น: การสลับสวิตช์บัสบาร์ว่าง, การกำจัดความผิดปกติลงดินอย่างกะทันหัน, ฟ้าผ่า, แรงดันเกินจากการสลับสวิตช์ ฯลฯ.

การป้องกัน: ต่อกราวด์กลางของหม้อแปลงแรงดันผ่านอุปกรณ์กำจัดฮาร์โมนิกและตัวต้านทานขนาดเล็ก; ติดตั้งอุปกรณ์กำจัดฮาร์โมนิกที่บัสบาร์เปิดของหม้อแปลงแรงดัน.

4. สรุป

การเสื่อมสภาพของฉนวนในหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าทำให้เกิดการล้มเหลวและบัสบาร์หยุดทำงาน เป็นเหตุการณ์ที่พบบ่อยในระบบไฟฟ้า ควรปฏิบัติตามกฎระเบียบการทดสอบป้องกันอย่างเคร่งครัด ทดสอบและเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ไม่ผ่านมาตรฐาน ในเหตุการณ์นี้ สายเข้าที่ไม่มีการป้องกันของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนและการล้มเหลวของสวิตช์เชื่อมต่อบัส 35 kV หมายเลข 1 ทำให้ความผิดปกติขยายออกไป ควรตรวจสอบการตั้งค่าและการทำงานของระบบป้องกันอย่างสม่ำเสมอ การวิเคราะห์เหตุการณ์ช่วยในการระบุปัญหา ดำเนินการแก้ไขอย่างมีเป้าหมาย ลดความเสี่ยงของความผิดปกติ และเพิ่มความเชื่อมั่นของสถานีไฟฟ้า.