Pagsusuri ng Isang Aksidente sa Pagsabog ng 35 kV Voltage Transformer

Ang mga voltage transformers (PTs) ay binubuo ng mga core na bakal at mga coil na winding, na gumagana nang katulad ng mga transformer ngunit may maliit na kapasidad. Sila ay nagpapalit ng mataas na volt sa mababang volt para sa proteksyon, pagsukat, at pagmamasid, malawakang ginagamit sa mga planta/estasyon. Ito ay naklase batay sa insulasyon: dry - type (≤6 kV), cast - type (indoor 3 - 35 kV), oil - immersed (outdoor ≥35 kV), at SF₆ gas - filled (para sa mga kombinadong aparato).

Sa panahon ng operasyon ng substation, ang mga aksidente mula sa electromagnetic resonance o pagtanda ng insulasyon ng PT ay patuloy pa ring nangyayari. Halimbawa, noong Marso 2015, isang 35 kV incoming - line PT sa isang thermal power plant ay sumabog dahil sa pagtanda ng insulasyon, na nagresulta sa pagkawala ng 35 kV Bus I & II. Analisis matapos ang on - site investigation:

1 Operasyon Bago ang Sakuna

Ang estado ng sistema ng planta bago ang sakuna ay ipinapakita sa Figure 1.

Ang substation ay nakakakuha ng kuryente mula sa dalawang 35 kV incoming lines (Jingdian 390 Line, Jingre 391 Line). Ang kanilang mga switch ay sarado, na konektado sa 35 kV Section I & II busbars. Ang mga busbar na ito ay gumagamit ng single - bus sectioned wiring. Ang mga surge arrester ay nagprotekta sa gilid ng suplay ng kuryente; walang incoming line protection sa gilid ng thermal plant. Mga link ng suplay ng kuryente:

• 35 kV Section I busbar → 3# pangunahing transformer → 10 kV Section I busbar.

• 35 kV Section II busbar → 4# pangunahing transformer → 10 kV Section II busbar.

• 10 kV Section I & II busbars ay gumagana nang parehuhos.

2. On - site Investigation & Pagbabaling ng Aksidente

Ang mga staff ng operasyon/pagpapanatili ay natuklasan ang dalawang tanda ng pagsabog:

• 35 kV Jingdian 390 Line - side PT3: Nagmomonitor ng Phase A/B line voltages. Pumasok ang pagsabog sa ilalim nito, na may tanda ng sunog.

• 35 kV Jingdian 390 Line Incoming Switch: Ang short - circuit current ay nagdulot ng pagsabog. Ang mga bolt ng cable head ay nawalan ng anyo; ang mga contact/fingers ay nasunog/deformed.

2.1 Pagsusuri ng Voltage Data ng 35 kV Section II Busbar

Ang fault recording data ng 35 kV Section II busbar ay inilipat upang ibalik ang waveform ng voltage, current, at electrical parameters sa panahon ng aksidente. Ang wastong pagsusuri ng data ay sumusunod sa pag-unlad ng fault, na nagbibigay ng mahalagang ebidensya para sa pagtukoy ng sanhi ng aksidente.

2.2 Pag-unlad ng Fault & Electrical Analysis
(1)Pre - fault Voltage Distortion

• 19.6ms bago ang fault: Ang 35kV Section II busbar ay may simetriyal na tatlong - phase voltages, minimong zero - sequence voltage → normal na equipment.

• 13.6ms bago ang fault: Ang Phase A/B voltages ay bumaba sa 49.0V/43.1V; Ang Phase C ay tumataas sa 71.8V; ang zero - sequence voltage ay tumataas sa 22.4V → damaged ang insulasyon ng voltage transformer.

• 1.6ms bago ang fault: Ang Phase A/B voltages ay bumaba sa 11.9V/7.4V; Ang Phase C ay bumaba sa 44.5V; ang zero - sequence voltage ay umabot sa 23.5V → mas malubhang pagkasira ng insulasyon.

 (2)Pagkakaroon ng Fault & Tugon ng Proteksyon

Sa panahon ng fault: Ang Phase A/B insulation ay nabigo (short to ground); ang Phase C voltage ay bumaba. 3ms pagkatapos, ang tatlong - phase voltages ay bumalik sa zero; ang PT ay sumabog → ito ay itinuturing na three - phase short - circuit to ground.

Conclusion: Normal ang pre - fault busbar voltages (walang lightning/misoperation → resonance overvoltage excluded). Ang matagal na operasyon ay nagdulot ng pagkasira ng insulasyon ng voltage transformer → ang internal na insulasyon ay nasira at nagresulta sa inter - turn short circuit → lumaki sa three - phase insulation breakdown/short - circuit → line tripped.

(3)Setup ng Proteksyon & Aksyon

Ang mga incoming line switches (Jingdian 390, Jingre 391) ay walang incoming protection. Ang main station ay may mga proteksyon na may magkaparehong setting:

• Differential protection: 5A setting, 0s operation.

• Time - limited quick - break protection: 21.2A setting, 1.1s operation.

• Over - current protection: Kailangan ng karagdagang pagsusuri (ref. Figure 2 para sa incoming current recording data, hindi ibinigay).

Pagkatapos ng fault, ang mga current sa parehong linya ay tumaas. Matapos ang transients, sila ay umabot sa steady - state:

• 35 kV Jingdian 390 Line: 14,116 A (steady - state primary fault current);

• 35 kV Jingre 391 Line: 10,920 A (steady - state primary fault current).

Mga operasyon ng proteksyon:

• Jingdian 390 Line (remote main station side): Ang differential protection ay nagswitch off 268 ms pagkatapos ng pagsabog. Hindi naisolat ang fault dahil ang 35 kV Sections I & II busbars ay looped.

• Jingre 391 Line (remote main station side): Ang time - limited quick - break protection ay nagswitch off 1,173 ms pagkatapos ng pagsabog, na naisolat ang fault.

3 Pagsusuri ng Sanhi & Mga Preventive Measures
3.1 Sanhi ng Aksidente

Ang fully - insulated electromagnetic voltage transformer, na inilunsad noong 2008, ay walang outage maintenance/electrical tests. Ang matagal na operasyon ay nagdulot ng pagkasira ng internal na insulasyon. Mahahalagang sanhi:

• Product Defects: Di - maayos na disenyo → kulang na insulasyon, maikling serbisyo buhay.

• Environmental Contamination: Dumi sa porcelain sleeves → malubhang pagbaba ng insulating resistance sa panahon ng ulan, flashovers, at matagal na pagkasira ng insulasyon.

• Insulating Oil Deterioration: Di - maayos na sealing → pagpasok ng tubig, distorsyon ng electric field, pagbaba ng withstand voltage/dielectric properties ng langis.

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

3.2 Mga Test sa Insulation Damage

Ang regular na insulation resistance tests ay nagpapahintulot na maiwasan ang mga pagkakamali:

• Primary Winding: Gumamit ng 2,500 V meter sa panahon ng handover/overhaul → insulation resistance ≥ 3,000 MΩ. Sa preventive tests, ang pagbaba ng resistance ≤ 50% ng unang halaga.

• Secondary Winding: Gumamit ng 1,000 V meter sa panahon ng handover/overhaul → insulation resistance ≤ 10 MΩ.

3.3 Common Fault: Resonance Overvoltage
Conditions for Occurrence :

• Ang mga electromagnetic voltage transformers ay nonlinear inductors. Ang pagtaas ng excitation current ay nagdudulot ng ferromagnetic saturation → pagbaba ng inductance (main resonance cause).

• Kailangan ng matched capacitance/inductance (inductive reactance ≤ 100× capacitive reactance).

• Mga kondisyon para magtrigger: no - load bus switching, biglaang pagtanggal ng ground - fault, lightning, switching overvoltage, etc.

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

4. Conclusion

Ang pagtanda ng insulasyon sa mga voltage transformers ay nagdudulot ng breakdowns at bus outages – karaniwan sa mga grid. Sundin nang maigsi ang mga regulasyon sa preventive test, test/replace unqualified equipment. Sa aksidenteng ito, ang unprotected thermal power plant incoming lines at failed #1 35 kV bus tie switch ay nagpalawak ng fault. Regularly check protection configuration/reliability. Ang pagsusuri ng aksidente ay tumutulong na mabilis na makilala ang mga isyu, kunin ang targeted actions, bawasan ang panganib ng fault, at taas ang reliabilidad ng substation.