چرا زمین‌سازی MVDC باعث خرابی سیستم می‌شود
تحلیل و رسیدگی به خطاهای زمین‌گذاری سیستم‌های مستقیم جریان (DC) در زیرстанسیون‌ها
وقتی خطای زمین‌گذاری در سیستم DC رخ می‌دهد، می‌توان آن را به چهار دسته تقسیم کرد: زمین‌گذاری تک نقطه‌ای، زمین‌گذاری چند نقطه‌ای، حلقه‌ای شدن زمین یا کاهش عایق. زمین‌گذاری تک نقطه‌ای نیز به دو نوع تقسیم می‌شود: زمین‌گذاری قطب مثبت و زمین‌گذاری قطب منفی. زمین‌گذاری قطب مثبت می‌تواند باعث عملکرد غیرصحیح دستگاه‌های محافظ و اتوماتیک شود، در حالی که زمین‌گذاری قطب منفی می‌تواند باعث عدم عملکرد (مانند دستگاه‌های محافظ یا قطع‌کننده‌ها) شود. هر زمان که هرگونه خطای زمین وجود داشته باشد، مسیر جدیدی برای زمین ایجاد می‌شود؛ بنابراین باید آن را به سرعت حذف کرد. در غیر این صورت، اگر خطای دوم یا بیشتری رخ دهد، ممکن است باعث خطاهای جدی یا حوادث شود.
در شرایط عادی، مقاومت عایق قطب مثبت و منفی سیستم DC نسبت به زمین 999 kΩ است. اما وقتی تجهیزات خارجی مرطوب می‌شوند، مقاومت عایق سیستم DC کاهش می‌یابد. حد آستانه هشدار برای سیستم DC 220V معمولاً 25 kΩ و برای سیستم 110V، 15 kΩ است. شرکت نگهداری هوئیبی ایالتی اهمیت زیادی به خطرات پنهان زمین‌گذاری می‌دهد و استاندارد هشدار را بالا برده است: هشدار زمانی ایجاد می‌شود که عایق به 40 kΩ برای سیستم‌های 220V و 25 kΩ برای سیستم‌های 110V کاهش یابد. این امر اجازه می‌دهد تا پیش از تبدیل شدن کاهش عایق به خطای کامل زمین‌گذاری، خطرات را حذف کنند.
اخیراً، به دلیل آب و هوای سخت و طولانی و فصل باران پلویی با رطوبت بالا، شش زیرستانسیون 500 kV در استان با درجه‌های مختلفی از کاهش عایق DC یا زمین‌گذاری مستقیم مواجه شده‌اند:
انشی و آنفو: عایق به 40 kΩ کاهش یافته است
شوآنگهه: زمین‌گذاری قطب مثبت
جیانگشیا: زمین‌گذاری قطب مثبت
جونشان: کاهش کلی عایق
شیان نو شان: کاهش عایق، زمین‌گذاری قطب منفی به 18 kΩ
شینلونگ: زمین‌گذاری قطب مثبت
تحلیل موارد اخیر مشکلات عایق سیستم DC:
(1) زیرستانسیون‌های 500 kV انشو و آنفو:
دستگاه‌های نظارت بر عایق DC نشان داده‌اند که عایق به 40 kΩ کاهش یافته است. پس از مشاهده، عایق به محدوده قابل قبول بازگشته است. بر اساس تجربیات گذشته، علت محتمل ورود رطوبت به رله حرارتی در داخل جعبه‌های مکانیسم قطع‌کننده خارجی بوده است.
(2) زیرستانسیون 500 kV جیانگشیا:
پس از خطای زمین‌گذاری DC، کارکنان نگهداری ثانویه دستگاه نظارت بر عایق را بررسی کرده و هیچ سیگنال غیرعادی نیافتند. اندازه‌گیری ولتاژ محلی نشان داد که ولتاژ قطب مثبت نسبت به زمین 0 V است. با استفاده از دستگاه تشخیص زمین‌گذاری DC، خطا به تماس مرطوب در رله چگالی کابین کنترل #2 اتصالات باس مشخص شد. پس از حذف تماس معیوب، عایق سیستم DC به حالت عادی بازگشت.
چالش‌های تشخیص و رسیدگی به خطاهای زمین‌گذاری DC:
تشخیص و رسیدگی به خطاهای زمین‌گذاری DC چالش‌برانگیز است. خطاها اغلب با تغییرات آب و هوایی دوباره ظاهر می‌شوند و نقاط خطا مشخص کردن آنها دشوار است. زمین‌گذاری چند نقطه‌ای نیز ممکن است رخ دهد. بیشتر خطاهای اخیر به دلیل کاهش عایق در تماس‌ها یا کابل‌های تجهیزات خارجی بوده است. عوامل مؤثر شامل قطعات قدیمی با عایق تخریب شده و باران طولانی که باعث ورود رطوبت یا خرابی تجهیزات می‌شود.
افزایش توانایی پاسخگویی به خطاهای زمین‌گذاری DC:
رسیدگی موثر نیازمند تلاش‌های هماهنگ، روش‌های استاندارد و یکپارچه‌سازی سیستم‌های عملیات و نگهداری (O&M) است:
روند ایمنی:
قبل از رسیدگی به خطای زمین‌گذاری DC، تمامی کارکنان را از مناطق مرتبط خارج کنید، به ویژه کسانی که روی مدارهای ثانویه کار می‌کنند. حداقل دو کارکن در زمان تعیین و تعمیر خطا حضور داشته باشند. از کوتاه شدن اتفاقی DC یا زمین‌گذاری اضافی جلوگیری کنید. اقدامات ایمنی را اعمال کنید تا از عملکرد غیرصحیح محافظ‌ها جلوگیری شود.استراتژی تعیین خطا:
با اصول زیر عمل کنید: ابتدا تشخیص با دستگاه میکروپروسسوری، سپس دستی؛ ابتدا خارجی، سپس داخلی؛ ابتدا ثانویه، سپس اولیه؛ ابتدا سیگنال‌ها، سپس کنترل. ابتدا از دستگاه نظارت بر عایق DC برای تعیین خطا استفاده کنید. اگر داده‌ها دقیق نباشند، به بررسی دستی ادامه دهید.پروتکل پاسخ سریع:
کارکنان O&M باید فوراً پیام‌های هشدار و سیگنال‌های غیرعادی را از دستگاه نظارت بر عایق جمع‌آوری کنند. تیم‌های ثانویه باید سریعاً تعمیرات اضطراری را سازماندهی کنند. اگر دستگاه مدار خراب را به درستی مشخص کند، تغذیه آن را قطع کرده و مشاهده کنید که آیا عایق بازگشته است. اگر نه، از دستگاه تشخیص زمین‌گذاری DC برای اسکن تمام مدارهای DC استفاده کنید، مدارهای مشکوک را شناسایی کرده و با قطع تغذیه آنها تست کنید.جدا کردن دقیق خطا:
پس از شناسایی مدار خراب، از نمودارهای مدار برای تعیین نقاط احتمالی زمین‌گذاری استفاده کنید. با قطع نقاط مشکوک آزمایش کنید. پس از تأیید، عایق مطمئنی را اعمال کنید. با تیم‌های تجهیزات اولیه تنظیم کنید تا خطا به سرعت حذف شود.
اصلاحات پیشگیرانه برای کاهش خطاهای زمین‌گذاری DC:
بهبود محیط‌های عملیاتی. در مناطقی که کنترل دما کافی نیست، کولر نصب کنید. جعبه‌های انتهایی، جعبه‌های مکانیسم قطع‌کننده و جعبه‌های قطع‌کننده را به درستی ببندید. مطمئن شوید که درب‌های کابین ضد باران هستند.
در طول بازرسی‌های منظم یا نصب ترانسفورماتورها، به دقت بررسی کنید که آیا رله‌های گازی، رله‌های جریان روغن، گیج‌های سطح روغن، ترمومترها و دستگاه‌های رفع فشار دارای پوشش‌های محافظ باران هستند. تأیید کنید که جعبه‌های کابل‌های ثانویه به درستی نصب شده‌اند، دارای لایه‌های ختم کننده هستند و کابل‌های ثانویه به درستی مسیریابی شده و آسیب ندیده‌اند.
از توقف‌های برنامه‌ریزی شده برای جایگزینی قطعات ثانویه آسیب‌پذیر خارجی که به طور مداوم یا متناوب تغذیه می‌شوند، استفاده کنید.
عیوب طراحی یا کارکرد ضعیف را حذف کنید. مطمئن شوید که مدارهای ثانویه در هنگام راه‌اندازی کامل هستند - از مدارهای پارازیتی، حلقه‌ها یا تقاطع‌ها خودداری کنید. به پاکسازی و حذف گرد و غبار در طول بازرسی‌های محافظ و دستگاه‌های اتوماتیک توجه کنید.
برای به‌روزرسانی‌های فنی یا ساخت جدید، به طور دقیق از طرح‌های طراحی پیروی کنید. بازبینی دقیق طرح‌های پیش از ساخت انجام دهید. از مخلوط شدن بخش‌های I/II DC، مخلوط شدن AC/DC و مدارهای پارازیتی که می‌توانند باعث ناهماهنگی سیستم DC شوند، جلوگیری کنید.
نگهداری، عملیات و بازرسی سیستم‌های DC، توزیع‌کننده‌های DC و دستگاه‌های نظارت بر عایق در تمام زیرستانسیون‌ها را تقویت کنید. مطمئن شوید که دستگاه‌های نظارت به درستی مکان‌های زمین‌گذاری را نشان می‌دهند، که این امر به کارکنان نگهداری اجازه می‌دهد خطاها را به سرعت جدا کنند.
