Por que o aterramento de MVDC causa fallos no sistema?

Análise e Tratamento de Falhas de Aterramento no Sistema CC nas Subestações

Cando ocorre unha falla de aterramento no sistema CC, pode clasificarse como aterramento en un punto, aterramento múltiple, aterramento en bucle ou diminución da isolación. O aterramento en un punto divide-se ademais en aterramento do polo positivo e aterramento do polo negativo. O aterramento do polo positivo pode causar o funcionamento incorrecto da protección e dos dispositivos automáticos, mentres que o aterramento do polo negativo pode levar a un fallo de operación (por exemplo, protecção de relés ou dispositivos de disparo). Unha vez que existe calquera falla de aterramento, forma un novo camiño de aterramento; debe eliminarse de inmediato. De outro xeito, se se desenvolve un segundo ou adicional aterramento, pode levar a fallos graves ou accidentes.

Baixo operación normal, a resistencia de isolación de ambos os polos positivo e negativo do sistema CC ao terra é de 999 kΩ. No entanto, cando o equipo exterior se humedece, a resistencia de isolación do sistema CC disminúe. O limiar de alarma para un sistema CC de 220V é xeralmente de 25 kΩ, e de 15 kΩ para un sistema de 110V. A Compañía de Mantemento de Hubei da State Grid dá gran importancia ás ocultas de aterramento e elevou o estándar de alarma: actívase un aviso cando a isolación desciende a 40 kΩ para sistemas de 220V e 25 kΩ para sistemas de 110V. Isto permite eliminar as ocultas antes de que a degradación da isolación se converte nunha falla de aterramento completa.

Recentemente, debido ó mal tempo prolongado e á estación de lluvia de prunela con alta humidade, seis subestacións de 500 kV na provincia experimentaron diferentes graos de diminución da isolación CC ou aterramento directo:

• Enshi e Anfu: a isolación desceu a 40 kΩ

• Shuanghe: aterramento do polo positivo

• Jiangxia: aterramento do polo positivo

• Junshan: diminución xeral da isolación

• Xian Nv Shan: descenso da isolación, polo negativo ao terra a 18 kΩ

• Xinglong: aterramento do polo positivo

Análise de Casos de Problemas Recentes de Isolación do Sistema CC:

(1) Subestacións de 500 kV Enshi & Anfu:
Os dispositivos de monitorización de isolación CC mostraron unha diminución da isolación a 40 kΩ. Despois da observación, a isolación recuperouse parcialmente a un rango aceptable. Basándonos na experiencia pasada, a causa probable foi a entrada de humidade no relé térmico dentro das caixas de mecanismos de interruptores de manobra exteriores.

(2) Subestación de 500 kV Jiangxia:
Despois dunha falla de aterramento CC, o persoal de mantemento secundario comprobou o monitor de isolación e non atopou sinais anómalos. As medidas de voltaxe no terreo mostraron 0 V no polo positivo ao terra. Usando un detector de aterramento CC, a falla foi rastreada a un contacto afectado por humidade no relé de densidade do armario de control de interconexión de barras nº 2. Despois de retirar o contacto defectuoso, a isolación do sistema CC volviu á normalidade.

Desafíos no Diagnóstico de Aterramentos CC:
Localizar e tratar defectos de aterramento CC é un desafío. As fallas adoitan repetirse co cambio do tempo, e os puntos de falla son difíciles de identificar. Tamén pode ocorrer aterramento múltiple. As fallas de aterramento recentes foron causadas principalmente pola diminución da isolación nos contactos ou cables de equipos exteriores. Os factores contribuíntes inclúen componentes envelecidos con isolación degradada e a lluvia prolongada que causa a entrada de humidade ou o fallo do equipo.

Aumento da Capacidade de Resposta aos Aterramentos CC:
Unha maneira eficaz de tratar require esforzos coordinados, procedimentos estandarizados e a integración de sistemas de operación e mantemento (O&M):

• Procedimentos de Seguridade:
  Antes de tratar unha falla de aterramento CC, despeje todo o persoal das áreas relevantes, especialmente aqueles que traballan en circuitos secundarios. Deben estar presentes polo menos dous persoal durante a localización e reparación da falla. Evite cortocircuitos CC accidentais ou aterramentos adicionais. Implemente medidas de seguridade para evitar o funcionamento incorrecto da protección.

• Estratexia de Localización de Fallas:
  Siga os principios: detección baseada en microprocesadores primeiro, despois manual; externo antes de interno; secundario antes de primario; señales antes de control. Primeiro, use o dispositivo de monitorización de isolación CC para localizar a falla. Se os datos non son precisos, proceda coa inspección manual.

• Protocolo de Resposta Rápida:
  O persoal de O&M debe recoller inmediatamente as mensaxes de alarma e as señales anómalas do monitor de isolación. Os equipos secundarios deben organizar rapidamente as reparacións de emerxencia. Se o monitor identifica correctamente o circuito defectuoso, desconecte a súa alimentación e obserbe se a isolación se recupera. Se non, use un detector de aterramento CC para escanear todos os circuitos CC, identifique os circuitos sospechosos e teste mediante a desconexión da alimentación.

• Aislamento Preciso da Falla:
  Unha vez identificado o circuito defectuoso, use esquemas para localizar os posibles puntos de aterramento. Teste desconnectando os terminais sospeitos. Despois da confirmación, aplique un aislamento confiable. Coordeñe estreitamente co persoal de equipos primarios para eliminar rapidamente a falla.

Medidas Preventivas para Reducir Incidentes de Aterramento CC:

• Melore os entornos de operación. Instale aire acondicionado en áreas con control de temperatura inadequado. Selle correctamente as caixas de terminais, as caixas de mecanismos de interruptores e as caixas de interruptores de manobra. Asegúrese de que as portas dos armarios sexan impermeables á auga.

• Durante as inspeccións regulares ou a instalación de transformadores, verifique se os relés de gas, relés de fluxo de aceite, indicadores de nivel de aceite, termómetros e dispositivos de liberación de presión teñen protectores de chuvia adecuados. Verifique a instalación segura das caixas de arames, a presenza de juntas de estanqueidade e que os cables secundarios están correctamente encaminados e sen danos.

• Use as interrupcións programadas para substituír os componentes secundarios exteriores vulnerables que se operan frecuentemente ou están continuamente energizados.

• Elimine os defectos de deseño ou mala execución. Asegúrese de que os circuitos secundarios están completos durante a puesta en marcha, evitando circuitos parasitos, bucles ou cruces. Preste atención á limpeza e remoción de polvo durante as inspeccións de protección e dispositivos automáticos.

• Para actualizacions técnicas ou novas construcións, siga estritamente os planos de deseño. Realice revisións exhaustivas dos planos antes da construción. Previna a mezcla de segmentos I/II de CC, a mezcla de CA/CC e circuitos parasitos que poden causar anomalias no sistema CC.

• Fortaleza a operación, mantemento e inspección dos sistemas CC, painéis de distribución CC e dispositivos de monitorización de isolación en todas as subestacións. Asegúrese de que os dispositivos de monitorización reflictan con precisión as localizacións de aterramento, permitindo un aislamento rápido polo persoal de mantemento.