Per què el contacte a terra de MVDC provoca falles al sistema?

Anàlisi i gestió de les faults de terra del sistema CC a les subestacions

Quan es produeix una fault de terra en un sistema CC, aquesta es pot classificar com una terra simple, múltiples terres, terra en bucle o reducció d'aislament. La terra simple es divideix més endavant en terra al pol positiu i terra al pol negatiu. La terra al pol positiu pot causar la malfuncionament de proteccions i dispositius automàtics, mentre que la terra al pol negatiu pot provocar la no operació (per exemple, proteccions de relé o dispositius de desconnectar). Un cop existeixi qualsevol fault de terra, s'forma un nou camí de terra; ha de ser eliminat prompte. En cas contrari, si es desenvolupa una segona o addicional terra, pot portar a faults o accidents greus.

En funcionament normal, la resistència a l'aislament dels pols positiu i negatiu del sistema CC a terra és de 999 kΩ. No obstant això, quan l'equipament exterior es humitge, la resistència a l'aislament del sistema CC disminueix. El llindar d'alarma per a un sistema CC de 220V és típicament de 25 kΩ, i de 15 kΩ per a un sistema de 110V. La Companyia de Manteniment Hubei de la Xarxa Estatal atribueix gran importància a les amenaçes ocultes de terra i ha elevat l'estàndard d'alarma: s'activa una advertència quan l'aislament disminueix a 40 kΩ per als sistemes de 220V i 25 kΩ per als de 110V. Això permet eliminar les amenaçes abans que la degradació de l'aislament es converteixi en una fault total de terra.

Recentment, a causa del temps sever prolongat i de la temporada de pluja de cirera amb alta humitat, sis subestacions de 500 kV a la província han experimentat divers graus de reducció de l'aislament CC o terra directa:

• Enshi i Anfu: l'aislament disminuí a 40 kΩ

• Shuanghe: terra al pol positiu

• Jiangxia: terra al pol positiu

• Junshan: reducció general de l'aislament

• Xian Nv Shan: disminució de l'aislament, terra negativa a 18 kΩ

• Xinglong: terra al pol positiu

Anàlisi de casos de problemes recents d'aislament del sistema CC:

(1) Subestacions de 500 kV Enshi & Anfu:
Els dispositius de monitorització d'aislament CC van mostrar una disminució de l'aislament a 40 kΩ. Després d'observar, l'aislament va recuperar parcialment fins a un rang acceptable. Basant-se en experiències passades, la causa probable va ser l'entrada d'humitat en el relé tèrmic dins de les caixes de mecanisme de interruptors de desconexió exteriors.

(2) Subestació de 500 kV Jiangxia:
Després d'una fault de terra CC, el personal de manteniment secundari va revisar el monitor d'aislament i no va trobar senyals anormals. Les mesures de tensió en el camp van mostrar 0 V al pol positiu a terra. Utilitzant un detector de terra CC, la fault va ser traçada a un contacte afectat per l'humitat en el relé de densitat del quadre de control de la barra de jonció #2. Després de treure el contacte defectuós, l'aislament del sistema CC va tornar a la normalitat.

Dificultats en la resolució de problemes de terra CC:
Localitzar i gestionar defects de terra CC és complicat. Les faults sovint es repeteixen amb canvis meteorològics, i els punts de fault són difícils d'identificar. També pot produir-se terra en diversos punts. La majoria de les problemes de terra recent estaven causades per una reducció de l'aislament en contactes o cables d'equipament exterior. Factors contributius inclouen components antigues amb aislament degradat i pluja prolongada que causa l'entrada d'humitat o fallida d'equipament.

Millorar la capacitat de resposta a terra CC:
La gestió efectiva requereix esforços coordinats, procediments estandaritzats i integració de sistemes d'operació i manteniment (O&M):

• Procediments de seguretat:
  Abans de gestionar una fault de terra CC, esborri tot el personal de les àrees rellevants, especialment aquells que treballin en circuits secundaris. Almenys dos persones han de estar presents durant la localització i reparació de la fault. Prevenció de circuits curts accidentals CC o terres addicionals. Implementeu mesures de seguretat per evitar malfuncionaments de proteccions.

• Estratègia de localització de faults:
  Sigui guiado pel principis: detecció basada en microprocessadors primer, després manual; extern abans que intern; secundari abans que primari; senyals abans que control. Primer, utilitzeu el dispositiu de monitorització d'aislament CC per localitzar la fault. Si les dades no són precises, procedeu amb la inspecció manual.

• Protocol de resposta ràpida:
  El personal d'O&M ha de recopilar immediatament missatges d'alarma i senyals anormals del monitor d'aislament. Els equips secundaris haurien de organitzar ràpidament reparacions d'emergència. Si el monitor identifica amb precisió el circuit defectuós, desconnecteu-ne la alimentació i observeu si l'aislament es recupera. Si no, utilitzeu un detector de terra CC per escanejar tots els circuits CC, identifiqueu els circuits suspects i testegeu desconnectant la alimentació.

• Aïllament precís de faults:
  Un cop s'ha identificat el circuit defectuós, utilitzeu esquemes per localitzar punts de terra potencials. Testeeu desconnectant terminals suspects. Després de la confirmació, apliqueu aïllament fiable. Coordini estretament amb equips de maquinària primària per eliminar la fault prontament.

Mesures preventives per reduir incidents de terra CC:

• Millori els entorns d'operació. Instal·leu aire condicionat en àrees amb control de temperatura inadequat. Tanqueu correctament les caixes de terminals, les caixes de mecanisme d'interruptors i les caixes de interruptors de desconexió. Asseguri's que les portes dels armari son impermeables a la pluja.

• Durant les inspeccions regulars o instal·lacions de transformadors, revisi exhaustivament si els relés de gas, relés de flux d'oli, gauges de nivell d'oli, termòmetres i dispositius de descàrrega de pressió tenen protectors adequats contra la pluja. Verifiqueu l'instal·lació segura de les caixes de cabotatge, la presència de juntes d'estanquitat i que els cables secundaris estiguin ben guiatats i sense danys.

• Utilitzeu interrupcions programades per reemplaçar components secundaris extensors que són operats freqüentment o són energitzats continuament.

• Elimini flaws de disseny o treballs defectuosos. Asseguri's que els circuits secundaris siguin complets durant la puesta en marcha—eviteu circuits paràsits, bucles o creuaments. Presti atenció a la neteja i eliminació de pols durant les inspeccions de proteccions i dispositius automàtics.

• Per actualitzacions tècniques o noves construccions, segueixi estrictament els dibuixos de disseny. Realitzi revisions exhaustives dels dibuixos pre-construcció. Prevenció de la mixtura de segments I/II DC, AC/DC, i circuits paràsits que podrien causar anomàlies en el sistema CC.

• Fortaleixi l'operació, manteniment i inspecció de sistemes CC, taules de distribució CC i dispositius de monitorització d'aislament en totes les subestacions. Asseguri's que els dispositius de monitorització reflecteixin amb precisió les ubicacions de terra, permetent l'aïllament ràpid pel personal de manteniment.