Analise van die ineenstorting van die SF6-skringbreekker in 'n 750 kV-ondertanding

Felix Spark

Veld: Fout en Onderhoud

China

As gevolg van sy uitstekende elektriese isolasie eienskappe en boogblusvermoë, is suurheksafluoried (SF₆) gas wyd gebruik in hoëspanning- en ekstra-hoëspanningskriggysteme. In vergelyking met tradisionele skakelaars is SF₆-skakelaars betroubaarder en het 'n langer lewertyd. Wanneer die gebruikstyding en belasting vermeerder, begin egter foute by SF₆-skakelaars geleidelik te verskyn, veral die deurbraakfoute, wat 'n verborge gevaar vir die veilige bedryf van die kriggeword. Deurbraakfoute skade nie net toerusting nie, maar kan ook lei tot grootskale kraguitval en die stabiliteit van die krig beïnvloed. Wanneer 'n fout voorkom, word dit vergeelag deur boë en hoë temperature, wat die interne isolasiemateriaal en metaalkomponente kan beskadig, en selfs brande en ontploffings kan veroorsaak. Daarom is die studie van die deurbraakfoutmechanismes van SF₆-skakelaars, die identifisering van die worteloorssae, en die voorstel van voorkomende maatreëls van groot belang om die veilige bedryf van die krigstelsel te verseker.

Tans het akademici binne- en buitehuis uitgebreide navorsing oor die foutmekanismes van SF₆-skakelaars gedoen, hoofsaaklik gefokus op aspekte soos elektriese prestasietoetsing, materiaal-verouderingsanalise, en elektriese veldverspreidingsimulasie. As gevolg van die komplekse interne struktuur van SF₆-skakelaars en die betrokkenheid van verskeie faktore, het bestaande navorsing egter nog beperkings. Veral vir deurbraakfoute tydens werklike bedryf, weens die beperkings van die plaaslike omstandighede en die moeilikheid van toerustingontbinding, ontbreek dit 'n sistematiese en alomvattende navorsing.

Daarom voer hierdie artikel 'n omvattende analise uit, insluitend plaaslike foutnavorsing, toerustingontbindingsanalise, en elektriese prestasietoetsing, vir die deurbraakfout van 'n SF₆-skakelaar in 'n sekere transformasieplaas. Die doel is om die foutmechanisme alomvattend te onthul en wetenskaplike grondslag en tegniese ondersteuning te gee vir die ontwerpverbetering, bedryf en instandhouding, en foutvoorkoming van soortgelyke toerusting in die toekoms.

(2) Opname van SF₆-gasdekomposisieprodukte, mikrowaterinhoud, en puurheid

Plaaslike toetse is uitgevoer op die SF₆-gasdekomposisieprodukte, mikrowaterinhoud, en puurheid van die defekte skakelaar. Die toetstoestande word getoon in Tabel 1. Volgens die analise van die toetstoestande het die SF₆-gasdekomposisieprodukte en mikrowaterinhoud in die boogblusvertrek van fase C van die defekte skakelaar beduidend die standaardlimiete oorskry wat in die "Kode vir Toestand-gebaseerde Instandhoudingstoetse van Kragtransmissie- en -transformasietoebehore" (SO₂ ≤ 1 μL/L, H₂S ≤ 1 μL/L, mikrowater ≤ 300 μL/L) [5] spesifiseer. Inteendeel, die toetstoestande van die gasvertreke van die oorblywende skakelaars was allemaal normaal, met geen afwykings nie. Op grond van bogenoemde data, word voorlopig geïnfereer dat daar 'n deurbraakfout binne die boogblusvertrek van fase C van die defekte skakelaar mag wees.

Tabel 1 Toetstoestande van SF₆-gasdekomposisieprodukte, mikrowaterinhoud en puurheid

(3) Inspeksie van die hoofisolasieweerstand van die skakelaar
Tydens die isolasieweerstandtoets van fase C van die defekte skakelaar, moet standaardwerkprosedures gevolg word, en dit moet verseker word dat die skakelaar in die oopstaande toestand is. Tydens die toets word een-kantige bus gekoppel terwyl spanning na die ander kant toe aangebring word. Op hierdie manier word die isolasievermoë van elke poort van die skakelaar, sowel as tussen die geleidende kring en die behuising, alomvattend geëvalueer.
Deur die analise van die toetstoestande, is gevind dat die isolasievermoë van fase C van die skakelaar in die algemeen onvoldoende was, veral die isolasievermoëprobleem by die afsluitpoort aan die Ⅱ-bus-kant van die skakelaar was baie prominent. Die toetstoestande word getoon in Tabel 2.

Tabel 2 Isolasietoetstoestande by die afsluitpoort aan die Ⅱ-bus-kant van die skakelaar

(4) Toetsing van die kapasiteit en dielektriese verlies van parallelle kondensators tussen die skakelaarafsluitpoorte

Onder plaaslike toetsomstandighede, aangesien dit nie moontlik was om die kapasiteit van elke afsluitpoortkondensator individueel te toets nie, is 'n vergelykende toetsmetode vir die kapasiteit en dielektriese verlies van parallelle kondensators tussen die afsluitpoorte van die ABC-fase skakelaars aangewend. Tijdens die spesifieke operasie, met die skakelaar in die oopstaande toestand, is toetsmetodes van tusse-bus (positiewe verbinding) en bus-na-aarde (negatiewe verbinding) gebruik om kapasiteit en dielektriese verliestoetse uit te voer. Die toetstoestande word getoon in Tabel 3.

Tabel 3 Kapasiteit en dielektriese verliestoetstoestande van die defekte skakelaar

Deur 'n vergelykende analise van Tabel 3, is bevind dat die kapasiteitwaarde verkry deur die positiewe-verbinding-toets tussen busses relatief naby aan die werklike waarde was. Dit is egter beïnvloed deur die loskapasiteit binne die skakelaar, wat steeds 'n sekere afwyking tussen die gemeetde waarde en die berekende waarde veroorsaak het. Desnieteenstaande, uit die toetsresultate van die parallelle kapasiteite van die afsluitpoorte onder die ABC-fases, was die verskille in kapasiteit tussen die drie fases relatief klein. Op grond hiervan is voorlopig geoordeel dat die toestand van die parallelle kondensator van die C-fase afsluitpoort normaal was.

(5) Inspeksie binne die skakelaarvat

Op die foutverwerkingsplek, is die gas van fase C van die defekte skakelaar professioneel herwin. Vervolgens is 'n endoskoop gebruik om 'n grondige inspeksie binne die vat uit te voer. Na 'n gedetailleerde inspeksie is bevind dat die sluitweerstand naby die Ⅱ-buskant 'n deurbraak het. Swart weerstandchipfragmentte was versprei aan die onderkant van die vat. Bovendien is ook bevind dat die polytetrafluoroëtheen omhulsel van een van die sluitweerstande gesprong en na die onderkant van die vat gevallig het.

2.1.1 Inspeksie van die afsluiterskakelaar

Na 'n gedetailleerde plaaslike inspeksie, is duidelike brandspore op die boogvingerdel van die bewegende kontakte aan beide kante van fase C van die afsluiterskakelaars aan beide kante van die defekte skakelaar gevind. Vervolgens, deur die afsluiterskakelaar van fase C plaaslik handmatig te bedien, was die hele bedryfsproses glad sonder enige stroefheid. Bovendien, tydens die inspeksie, is waargeneem dat daar geen lasfenomeen tussen die bewegende en statiese kontakte was nie. Nadat die oopmaakoperasie voltooi was, is 'n verdere gedetailleerde inspeksie van die statiese kontaktbasis en die kontakvingers uitgevoer, en geen ernstige brandspore is gevind nie.

2.1.2 Inspeksie van sekondêre toerusting

Op 18 Junie 2022 om 12:31:50.758, is fase C van die defekte skakelaar in die 750kV-transformasieplaas afgelaai. Na die fout, het die lynglasvezel-differensiaalbeskerming en die busdifferensiaalbeskerming van 750kV Bus-Ⅱ korrek gewerk. Deur 'n diepgaande analise van die foutstroom en die werking van die busdifferensiaalbeskerming en lynbeskerming, is waargeneem dat, wanneer die afsluiterskakelaar in die geslote toestand was (tydens watter die stelselspanning stabiel gebly het sonder oorspanning), 750kV Bus-Ⅱ foutstroom aan die foutplek gevoorsien het. Dit is belangrik om te merk dat CT₇ en CT₈, wat betrokke was by die busdifferensiaalbeskerming van die defekte skakelaar, die bestaan van foutstroom nie opgemerk het nie. Op grond van hierdie waarneming, is dit vasgestel dat die foutplek in die area tussen die skakelaar CT₇ en die bus moes wees. Tegelykertyd het CT₁ en CT₂, wat betrokke was by lynbeskerming, die bestaan van foutstroom opgemerk, en die waarde van die foutstroom het 'n primêre stroom van 4.5kA bereik. Dus, is dit verder geïnfereer dat die foutplek in die area tussen CT₂ van die defekte skakelaar en die afsluitpoort aan die Ⅱ-buskant van die skakelaar moes wees. Hierdie inferensie was in ooreenstemming met die plek van die foutplek wat tydens die plaaslike interne inspeksie gevind is.

2.2 Ontbindinginspeksie

Soos in Figuur 2 getoon, tydens die inspeksie van die binnekant van die vat tydens die skakelaarontbindingsproses, is fragmente van die sluitweerstand en sy beskermomhulsel versprei rondom waargeneem. Sommige weerstandchips van die vierde-kolom sluitweerstand, wat parallel met die hoofafsluitpoort aan die mekaniesekant van die skakelaar verbonden was, het ontplof, en die ooreenkomstige twee weerstandbeskermomhulsels het ook gesprong. Skerm A van die weerstand het ontslaan-ablasie-spore op die binnekant van die vat getoon, en Skerm B het ook ontslaan-ablasie-spore op A getoon. Bovendien het die oppervlak van die isolerende ondersteuningsstok swartgetinte spore getoon. Deur die samestelling, fabriekstoetse, en plaaslike installasie-inligting van die skakelaar te evalueer, en die hoof-isolerende dele te inspekteer, is geen afwykings opgemerk nie.

3 Foutoorzaakanalise

Deur ontbindingsanalise, is die volgende gevolgtrekkings gemaak: Tydens die sluitproses van die afsluiterskakelaar, het Skerm A van die weerstand eers na die binnekant van die vat ontslaan. Dit het gelei tot abnormale strome in die vierde, derde, en tweede-kolom sluitweerstande. Vervolgens het Skerm B na A ontslaan, wat die tweede en derde-kolom weerstande kortgesluit het, en die stroom was hoofsaaklik gekonsentreer in die vierde kolom. Hierdie fenomeen het gelei tot 'n skerpe temperatuurstygting in die weerstandchips van die vierde kolom, wat uiteindelik tot 'n ontploffing gelei het, en die weerstandbeskermomhulsel het gebreek en afgeval. Tydens die ontslaanproses, het die generering van hoëtemperatuur-boë die oppervlak van die isolerende ondersteuningsstok swartgetint.

Die vat-tipe skakelaar kan 'n donderimpulsspanning van tot 2100kV verdra. Tydens die normale sluitproses van die afsluiterskakelaar, hoewel oorspanning kan voorkom, is hierdie vlak van oorspanning onder normale bedryfstoestande nie genoeg om die ontslaanmechanisme van die skakelaar te aktiveer nie. Echter, deur 'n diepgaande analise en inferensie, word voorlopig vermoed dat daar moontlik vreemde voorwerpe binne die vat mag wees. Hierdie vreemde voorwerpe kan 'n negatiewe impak hê op die elektriese veldverspreiding, wat lei tot 'n vertroging van die elektriese veld en oorskry die isolasievermoë wat die SF₆-gasgap kan verdra. In hierdie geval, mag Skerm A van die weerstand eers na die binnekant van die vat ontslaan. Omdat die vreemde voorwerpe binne die vat moontlik in onmerkbare splete verborge kan wees, wanneer die afsluiterskakelaar met krag gesluit word, kan die oorspanning wat gegenereer word, onder die invloed van die elektriese veldkrags, die vreemde voorwerpe na areas met 'n sterker elektriese veld beweeg, wat lei tot 'n vertroging van die elektriese veld en die voorkoms van ontslaanfenomeene.

4 Gevolgtrekking

Gegewe die wye toepassing van geavanceerde skakeltoerusting in die krigstelsel, kom ongelukke soos die uitslaan van vat-tipe skakelaars en GIS-toerusting as gevolg van vreemde voorwerpe gereeld voor. Om sulke foute te voorkom, is dit nodig om levendeliniestoetse te versterk, veral deur die toetshydsvak vir skakelaars wat gereeld bedryf, te verhoog. Tegelykertyd, tydens plaaslike aanvaarding, moet dit streng geïnspekteer word of die toerusting 200 meganiese operasies voltooi het om die inloop van die mekaniek te verseker en die negatiewe impak van metaldeeltjies op die bedryf van die toerusting na inbedryfstelling te vermy.