750 kV substanşiyasında SF6 döyüşməsinin arızasının təhlili

Felix Spark

Alan: Xəta və Tənzimləmə

China

Sülfur hekzaflorid (SF₆) qazının ən yaxşı elektrik izolyasiya xüsusiyyətləri və arq söndürmə imkanları səbəbindən, bu qaz geniş şəkildə yüksək və çox yüksək voltajlı elektrik sistemlərində istifadə olunur. Tradisional avtomatlarla müqayisədə, SF₆ avtomatları daha etibarlıdır və daha uzun ömürlüdür. Amma istifadə vaxtı və yük artıqca, SF₆ avtomatlarının arızaları, xüsusilə kəsilmə arızaları, elektrik şəbəkəsinin təhlükəsiz işləməsinə gizli bir təhlikə olaraq ciddi formalaşır. Kəsilmə arızaları eyni zamanda ehtiyat hissələrinə də zərər verir və böyük ölçülərdə elektrik bərpa edilməsini nəticələndirə bilər, bu da elektrik şəbəkəsinin qararsızlığını təmin edir. Arıza baş verdiqda, arqlar və yüksək temperatur ilə birgə, daxili izolyasiya materialları və metal hissələri zədələnə bilər, hətta yangın və patlamalar da başa bilər. Bu səbəbdən, SF₆ avtomatlarının kəsilmə arızası mekanizmlərini tədqiq etmək, kök səbəbləri aşkar etmək və önleyici tədbirlər təklif etmək, elektrik sisteminin təhlükəsiz işləməsi üçün çox mühümdür.

Hazırda, yurtiçi və yurdşər tədqiqatçılar SF₆ avtomatlarının arıza mekanizmləri haqqında geniş şəkildə tədqiqatlar aparırlar, bunların əsas yönü elektrik performans testləri, materialların yaşlanma analizi və elektrik sahəsin paylanması simulasiyasıdır. Amma, SF₆ avtomatlarının mürəkkəb daxili strukturu və bir çox amillərin daxil olması səbəbindən, mövcud tədqiqatlar hələ də limitlərə malikdir. Xüsusilə, faktiki işləmə zamanı baş verən kəsilmə arızaları, sahə şəraitinin limitləri və ehtiyat hissələrinin deqneziyinin çətinliyi səbəbindən, sistemli və ümumi tədqiqat eksiklidir.

Bu səbəbdən, bu məqalə belə bir substationda olan SF₆ avtomatının kəsilmə arızasını, sahə tədqiqatlarını, ehtiyat hissələrinin deqneziyasını və elektrik performans testlərini əhatə edən ümumi təhlil aparmışdır. Məqsəd, arıza mekanizmını ümumi şəkildə açığa çıxarmaq və oxirik ehtiyat hissələrinin dizayn iyileştirməsi, işləmə və inkişafı, arıza önleyicisi kimi, benzer ehtiyat hissələr üçün elmi əsas və texniki dəstək təmin etməkdir.

(2) SF₆ Qazının Dekompozisiya Məhsulları, Mikro-su İçeriği və Çözgünlülük Testi

Arıza olan avtomatın SF₆ qazının dekompozisiya məhsulları, mikro-su içeriği və çözgünlülüğü üzərində sahə testləri icra edildi. Test məlumatları Cədvəl 1-də göstərilmiştir. Test nəticələrinin təhlili əsasında, arıza olan avtomatın C fazasının arq söndürmə kamerasında SF₆ qazının dekompozisiya məhsulları və mikro-su içeriği "Elektrik Nəqli və Transformasiya Ehtiyat Hisssələrinin Vəziyyətə Göre İmtina Testləri Kodu" tərəfindən müəyyən edilən standart limitləri (SO₂ ≤ 1 μL/L, H₂S ≤ 1 μL/L, mikro-su ≤ 300 μL/L) [5] aşmışdır. Müqayisədə, qalan avtomatların qaz kameralarının test nəticələri normal idi və heç bir anormaliya aşkar edilmədi. Yukarıdakı məlumatlar əsasında, arıza olan avtomatın C fazasının arq söndürmə kamerasında daxili qarışıq arıza ola bilər, ilk nəticələr budur.

Cədvəl 1 SF₆ Qazının Dekompozisiya Məhsulları, Mikro-su İçeriği və Çözgünlülük Test Məlumatları

(3) Avtomatın Böyük İzlolyasiya Direnişinin Yoxlanması
Arıza olan avtomatın C fazasının izolyasiya direniş testi icrası zamanı, standart icra prosedurlarına riayət edilməlidir və avtomatin açık durumda olduğundan əmin olunmalıdır. Test zamanı, bir tərəf terminallı yerləşdirilir, digər tərəfə isə gerilim tətbiq edilir. Bu şəkildə, avtomatın hər portunun, həmçinin iletək torqdan korpusa qədər olan izolyasiya performansı ümumi şəkildə qiymətləndirilir.
Test məlumatlarının təhlili əsasında, avtomatın C fazasının ümumi izolyasiya performansının yetərsiz olduğu aşkar edildi, xüsusilə, avtomatın II-autobus tərəfindəki ayırma portunda izolyasiya performansı probleminin xüsusi nəzəriyyələnmiş olması göstərildi. Test məlumatları Cədvəl 2-də göstərilmiştir.

Cədvəl 2 Avtomatın II-Avtobus Tərəfindəki Ayrılmış Portunun Izolyasiya Test Məlumatları

(4) Avtomatın Ayrılmış Portları Arasındakı Paralel Kondensatorların Kapasitansi və Dielik Zədələrinin Testi

Sahə test şəraitində, hər ayrı port kondensatorun kapasitansını ayrı-ayrı test etmək mümkün olmadığından, ABC fazasının avtomatlarının ayrılmış portları arasındakı paralel kondensatorların kapasitansi və dielik zədələrinin müqayisəli test metodu seçildi. Konkret icra zamanı, avtomatın açık durumda olduğundan əmin olunarak, terminal-terminal (mənfi bağlantı) və terminal-yer (mənfi bağlantı) test metodları ilə kapasitans və dielik zədə testləri icra edildi. Test məlumatları Cədvəl 3-də göstərilmiştir.

Cədvəl 3 Arıza Olan Avtomatın Kapasitans və Dielik Zədə Test Məlumatları

Cədvəl 3-ün müqayisəli təhlili əsasında, terminal-terminal testi ilə əldə edilən kapasitans dəyərinin aktual dəyərlə yaxın olduğunu aşkar edildi. Amma, avtomatın daxili parazit kapasitansı təsiri altında, ölçülən dəyər və hesablanan dəyər arasında hələ də bir fərq var idi. Bununla birlikdə, ABC fazalarının ayrılmış portları arasındakı paralel kondensatorların kapasitansı arasında kiçik fərqlər oldu. Bu əsasda, C fazasının ayrılmış portu arasındakı paralel kondensatorun vəziyyətinin normal olduğu ilkin nəticəyə gəldik.

(5) Avtomat Tankının Daxili Yoxlanması

Arıza yerində, arıza olan avtomatın C fazasının qazı profesionel olaraq geri qaytarıldı. Sonra, tankın daxilini detallı şəkildə endoskop ilə yoxlamaq icra edildi. Detallı yoxlamadan sonra, II-autobus tərəfindəki bağlanma direnişinin kəsməsi aşkar edildi. Siyah direniş çiplərinin parçaları tankın dəniz səthində yayılmış idi. Bununla birlikdə, bir bağlanma direnişinin politetrafloroetilen zırvalanmasının çatırtığı və tankın dəniz səthində düşdüyü də aşkar edildi.

2.1.1 Ayrılayıcı Anahtarın Yoxlanması

Detallı sahə yoxlaması əsasında, arıza olan avtomatın hər iki tərəfindəki C fazasının ayrılayıcı anahtarlarının hər iki tərəfindəki hərəkət edən kontaktların arq parmağı hissələrində açıq yanma izləri aşkar edildi. Sonra, C fazasının ayrılayıcı anahtarını sahədə əl ilə idarə edərək, tam proses pərsasız oldu. Ayrıca, yoxlamada, hərəkət edən və sabit kontaktlar arasında qoşulma nəticəsində heç bir qısamalılama aşkar edilmedi. Açma əməliyyatı tamamlandıqdan sonra, sabit kontakt bazasının və kontakt parmağı hissələrinin daha detallı yoxlanılması icra edildi və ciddi yanma izləri tapılmadı.

2.1.2 İkinci Ehtiyat Hisssələrinin Yoxlanması

2022-ci ilin iyunun 18-də, saat 12:31:50.758-də, 750kV substationda olan arıza olan avtomatın C fazası yerləşdirildi. Arıza baş verdiqdan sonra, xətti fiberoptik diferensial himayası və 750kV II-Avtobusun diferensial himayası düzgün şəkildə işlədilər. Arıza arusunun və II-Avtobusun diferensial himayası və xətti himayasının işləməsinin detallı təhlili əsasında, ayrılayıcı anahtarın bağlanmış vəziyyətdə olduğu zaman (bu zaman sistem gerilimi stabil olaraq artım göstərmirdi), 750kV II-Avtobusun arıza nöqtəsinə arıza arusunu təmin etdiyini görmək mümkündü. Qeyd edək ki, arıza olan avtomatın diferensial himayasına daxil olan CT₇ və CT₈ arıza arusunun mövcudluğunu aşkar etmədi. Bu gözələmə əsasında, arıza nöqtəsinin avtomatın CT₇ və avtobus arasındakı sahədə olacağını nəticələndirdik. Bununla birlikdə, xətti himayası üçün CT₁ və CT₂ arıza arusunun mövcudluğunu aşkar etdi və arıza arusunun dəyəri 4.5kA birincil arusa çatdı. Bu nəticə əsasında, arıza nöqtəsinin avtomatın CT₂ və II-Avtobus tərəfindəki ayırma portu arasındakı sahədə olması ilkin nəticəyə gəldik. Bu nəticə, sahədəki daxili yoxlamada tapılan arıza nöqtəsinin yerləşməsi ilə uyğun gəldi.

2.2 Deqneziya Yoxlanması

Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, avtomatın deqneziya zamanı tankın daxilini yoxlamaq prosesində, bağlanma direnişinin və onun qoruyucu zırvalanmasının parçalarının dağılmış olması aşkar edildi. Avtomatın mekanizm tərəfindən ana ayırma portu ilə paralel bağlı olan dördüncü sütunun bağlanma direnişinin bir hissəsi patladı və nəticədə iki qoruyucu zırvalanma da çatırdı. Direnişin A qoruyucusu tankın daxili divarında descarganın ablasiyası izləri göstərirdi və A-nın B qoruyucusu da A-da descarganın ablasiyası izləri göstərirdi. Bununla birlikdə, dielektrik dəstək çubuğun səthi qara izlər göstərirdi. Avtomatın montaj, fabrika testləri və sahədəki quraşdırma məlumatlarını yoxlamaq və ana dielektrik hissələrinin yoxlanılması sonucunda, heç bir anormaliya aşkar edilmedi.

3 Arıza Səbəbinin Analizi

Deqneziya analizi əsasında, aşağıdakı nəticələr alındı: Ayrılayıcı anahtarın bağlanma zamanı, direnişin A qoruyucusu ilk növbədə tankın daxili divarına descarga etdi. Bu, dördüncü, üçüncü və ikinci sütunun bağlanma direnişlərində anormal aruslar yaratdı. Sonra, B qoruyucusu A-ya descarga etdi, bu da ikinci və üçüncü sütunun bağlanma direnişlərini qısaltdı və arus asılı olaraq dördüncü sütunda toplandı. Bu effekt, dördüncü sütunda olan direniş çiplərinin temperaturunun təzyiqli artmasına səbəb oldu, nəticədə patlama oldu və qoruyucu zırvalanma çatırdı və düşdü. Descarga zamanı, yüksək temperaturlu arqların yaranması, dielektrik dəstək çubuğun səthinin qara izlərə çevrilmesinə səbəb oldu.

Tank tipi avtomat, 2100kV qədər fəlakət impuls gerilimini daya bilir. Ayrılayıcı anahtarın normal bağlanma zamanı, hər hansısa bir fəlakət geriliminin yaranmasına baxmayaraq, normal işləmə şəraitində, bu səviyyədəki fəlakət gerilimi, avtomatın descarga mekanizmasını aktivləşdirmək üçün yetərli deyil. Amma, detallı təhlil və inferensiyanın əsasında, tankın daxilində qarışıq obyektlərin mövcudluğuna ilkin şübhə var. Bu qarışıq obyektlər, elektrik sahəsin paylanmasını olumsuz təsirləyə bilər, elektrik sahəsin bozulmasına səbəb olaraq, SF₆ qaz boşluğunun daya bildiyi izolyasiya gücü həddini aşır. Bu halda, direnişin A qoruyucusu ilk növbədə tankın daxili divarına descarga edə bilər. Tankın daxilindəki qarışıq obyektlərin, görünməz çatlaklarda saxlanıla biləcəyini nəzərə alaraq, ayrılayıcı anahtarın enerji ilə bağlanma zamanı, fəlakət geriliminin elektrik sahə kuvveti təsiri altında, qarışıq obyektlərin daha güclü elektrik sahələrinə köçməsinə səbəb olaraq, elektrik sahənin bozulmasına və descarga effektinin baş verməsinə səbəb olacaq.

4 Nəticə

Elektrik sisteminin rəqsimi və GIS ehtiyat hissələrinin geniş şəkildə istifadəsi, tank tipi avtomatların və GIS ehtiyat hissələrinin qarışıq obyektlər səbəbindən tripping kimi arıza hallarının tez-tez baş verməsinə səbəb olur. Belə arıza hallarını önəmli olaraq, canlı hat detektor işlərini gücləndirmək lazımdır, xüsusilə, tez-tez işləyən avtomatlar üçün detektor frekvansını artırmaq lazımdır. Eyni zamanda, sahədə qəbul zamanı, ehtiyat hissələrinin 200 mexaniki işlənməsinin tamamlanıp tamamlanmadığını ciddi şəkildə yoxlamaq lazımdır, bu, mekanizmanın işləməsini təmin edir və ehtiyat hissələrinin işləməsində metal parçaların olumsuz təsirini önəmli olaraq azaldır.