Perché il collegamento a terra MVDC causa guasti al sistema?

Analisi e gestione dei guasti di messa a terra del sistema DC nelle sottostazioni

Quando si verifica un guasto di messa a terra del sistema DC, può essere classificato come messa a terra in un solo punto, messa a terra multipla, messa a terra in anello o riduzione dell'isolamento. La messa a terra in un solo punto è ulteriormente suddivisa in messa a terra del polo positivo e del polo negativo. La messa a terra del polo positivo può causare il mal funzionamento delle protezioni e dei dispositivi automatici, mentre la messa a terra del polo negativo può portare a un mancato funzionamento (ad esempio, della protezione a relè o dei dispositivi di spegnimento). Una volta che esiste qualsiasi guasto di messa a terra, si forma un nuovo percorso di messa a terra; deve essere eliminato prontamente. Altrimenti, se si sviluppa una seconda o ulteriore messa a terra, potrebbe portare a gravi guasti o incidenti.

Nelle condizioni normali di funzionamento, la resistenza d'isolamento di entrambi i poli, positivo e negativo, del sistema DC rispetto a terra è di 999 kΩ. Tuttavia, quando l'attrezzatura esterna diventa umida, la resistenza d'isolamento del sistema DC diminuisce. La soglia di allarme per un sistema DC da 220V è solitamente di 25 kΩ, e di 15 kΩ per un sistema da 110V. La State Grid Hubei Maintenance Company attribuisce grande importanza alle insidie della messa a terra e ha alzato lo standard di allarme: viene attivato un avviso quando l'isolamento scende a 40 kΩ per i sistemi da 220V e a 25 kΩ per i sistemi da 110V. Questo permette di eliminare le insidie prima che la degradazione dell'isolamento si trasformi in un completo guasto di messa a terra.

Recentemente, a causa di prolungate condizioni meteorologiche severe e di una stagione di piogge estese con alta umidità, sei sottostazioni a 500 kV nella provincia hanno registrato diversi gradi di riduzione dell'isolamento DC o messa a terra diretta:

• Enshi e Anfu: isolamento sceso a 40 kΩ

• Shuanghe: messa a terra del polo positivo

• Jiangxia: messa a terra del polo positivo

• Junshan: riduzione generale dell'isolamento

• Xian Nv Shan: riduzione dell'isolamento, polo negativo a 18 kΩ rispetto a terra

• Xinglong: messa a terra del polo positivo

Analisi dei recenti problemi di isolamento del sistema DC:

(1) Sottostazioni Enshi & Anfu a 500 kV:
I dispositivi di monitoraggio dell'isolamento DC hanno mostrato un isolamento sceso a 40 kΩ. Dopo l'osservazione, l'isolamento è parzialmente tornato a un livello accettabile. In base all'esperienza passata, la causa probabile era l'ingresso di umidità nel relè termico all'interno delle casse meccaniche degli interruttori di separazione esterni.

(2) Sottostazione Jiangxia a 500 kV:
Dopo un guasto di messa a terra DC, il personale di manutenzione secondaria ha controllato il dispositivo di monitoraggio dell'isolamento e non ha trovato segnali anomali. Le misurazioni di tensione sul campo hanno mostrato 0 V sul polo positivo rispetto a terra. Utilizzando un rivelatore di messa a terra DC, il guasto è stato tracciato a un contatto interessato dall'umidità nel relè di densità del quadro di controllo della barra di collegamento n. 2. Dopo la rimozione del contatto difettoso, l'isolamento del sistema DC è tornato alla normalità.

Sfide nella ricerca e gestione dei guasti di messa a terra DC:
La localizzazione e la gestione dei difetti di messa a terra DC sono complesse. I guasti spesso ricorrono con i cambiamenti climatici e i punti di guasto sono difficili da identificare. Può anche verificarsi la messa a terra multipla. La maggior parte dei recenti problemi di messa a terra è stata causata dalla riduzione dell'isolamento nei contatti o nei cavi dell'attrezzatura esterna. I fattori contribuenti includono componenti invecchiati con isolamento degradato e piogge prolungate che causano l'ingresso di umidità o il malfunzionamento dell'attrezzatura.

Miglioramento della capacità di risposta ai guasti di messa a terra DC:
Una gestione efficace richiede sforzi coordinati, procedure standardizzate e l'integrazione dei sistemi di operazione e manutenzione (O&M):

• Procedure di sicurezza:
  Prima di gestire un guasto di messa a terra DC, sgomberare tutte le aree pertinenti, specialmente quelle in cui si stanno lavorando sui circuiti secondari. Devono essere presenti almeno due persone durante la localizzazione e la riparazione del guasto. Prevenire cortocircuiti DC accidentali o ulteriori messe a terra. Implementare misure di sicurezza per evitare malfunzionamenti delle protezioni.

• Strategia di localizzazione del guasto:
  Seguire i principi: prima la rilevazione basata su microprocessore, poi quella manuale; prima l'esterno, poi l'interno; prima i secondari, poi i primari; prima i segnali, poi i controlli. In primo luogo, utilizzare il dispositivo di monitoraggio dell'isolamento DC per localizzare il guasto. Se i dati non sono accurati, procedere con l'ispezione manuale.

• Protocollo di risposta rapida:
  Il personale O&M deve immediatamente raccogliere i messaggi di allarme e i segnali anomali dal dispositivo di monitoraggio dell'isolamento. Le squadre secondarie dovrebbero organizzare rapidamente le riparazioni d'emergenza. Se il dispositivo di monitoraggio identifica correttamente il circuito difettoso, disconnettere la sua alimentazione e osservare se l'isolamento si ripristina. Se non si ripristina, utilizzare un rivelatore di messa a terra DC per scansionare tutti i circuiti DC, identificare i circuiti sospetti e testarli disconnettendo l'alimentazione.

• Isolamento preciso del guasto:
  Una volta identificato il circuito difettoso, utilizzare gli schemi per individuare i possibili punti di messa a terra. Testare disconnettendo i terminali sospetti. Dopo la conferma, applicare un isolamento affidabile. Coordinarsi strettamente con le squadre di attrezzature primarie per eliminare rapidamente il guasto.

Misure preventive per ridurre gli incidenti di messa a terra DC:

• Migliorare gli ambienti di lavoro. Installare condizionatori d'aria nelle aree con controllo insufficiente della temperatura. Sigillare correttamente le scatole terminali, le casse meccaniche degli interruttori e le casse degli interruttori di separazione. Assicurare che le porte dei pannelli siano resistenti alla pioggia.

• Durante le ispezioni regolari o l'installazione di trasformatori, controllare attentamente se i relè di gas, i relè di flusso d'olio, i livellometri, i termometri e i dispositivi di scarico di pressione sono dotati di adeguate protezioni contro la pioggia. Verificare l'installazione sicura delle scatole di cablaggio, la presenza di guarnizioni di sigillaggio e che i cavi secondari siano correttamente routati e non danneggiati.

• Utilizzare le interruzioni programmate per sostituire i componenti secondari esterni vulnerabili che vengono frequentemente azionati o alimentati continuamente.

• Eliminare i difetti di progettazione o la scarsa qualità del lavoro. Assicurare che i circuiti secondari siano completi durante la messa in servizio—evitare circuiti parassiti, anelli o incroci. Prestare attenzione alla pulizia e alla rimozione della polvere durante le ispezioni delle protezioni e dei dispositivi automatici.

• Per aggiornamenti tecnici o nuove costruzioni, seguire rigorosamente i disegni di progetto. Condurre approfondite revisioni dei disegni prima della costruzione. Prevenire la miscelazione tra segmenti I/II DC, AC/DC e i circuiti parassiti che potrebbero causare anomalie nel sistema DC.

• Rafforzare l'operazione, la manutenzione e l'ispezione dei sistemi DC, dei pannelli di distribuzione DC e dei dispositivi di monitoraggio dell'isolamento in tutte le sottostazioni. Assicurare che i dispositivi di monitoraggio riflettano accuratamente le posizioni di messa a terra, consentendo un rapido isolamento da parte del personale di manutenzione.