Pagsulay sa pag-ubos sa SF6 circuit breaker sa usa ka 750 kV substation

Felix Spark

Larangan: Pagkabag-o ug Pagpangutana

China

Tungod sa iyang maayo nga mga katangian sa pag-insulate ug pag-eliminate sa arko, ang gas nga sulfur hexafluoride (SF₆) adunay malampuson nga gipakita sa mga high-voltage ug extra-high-voltage power systems. Kon ikompara sa tradisyonal nga mga circuit breaker, mas handuraw ug mas matagumpay ang mga SF₆ circuit breaker. Apan, samtang nagdugay ang panahon ug nagdaghan ang load, nahitabo ang mga sayop sa mga SF₆ circuit breaker, isip usa ka dako nga bahin niini mao ang breakdown faults, nga naging usa ka panganib sa safe operation sa power grid. Ang mga breakdown faults dili lamang nagpaparon sa mga equipment apan mahimong magresulta og large-scale power outages ug makakaapekto sa stability sa power grid. Sa panahon sa fault, ang mga arcs ug taas nga temperatura mahimong magpadagos sa internal insulation materials ug metal components, apan mahimo usab nga mag-trigger og sunog ug explosion. Busa, importante kaayo ang pagtuon sa breakdown fault mechanism sa SF₆ circuit breakers, pag-identify sa root causes, ug pag-proposal sa preventive measures para maprotektahan ang safe operation sa power system.

Karon, ang mga scholars sa lokal ug internasyonal na gipagtukod og malampuson nga pagtuon sa fault mechanisms sa SF₆ circuit breakers, pangutana sa mga aspeto sama sa electrical performance testing, material aging analysis, ug electric field distribution simulation. Apan, tungod sa komplikado nga internal structure sa SF₆ circuit breakers ug ang involvement sa daghang factors, ang existing research wala pa kumpleto. Partikular sa breakdown faults sa actual operation, tungod sa limitation sa on-site conditions ug ang difficulty sa equipment disassembly, wala pa kumpleto ang systematic ug comprehensive research.

Busa, ang paper niini naghatag og comprehensive analysis, kasama ang on-site fault investigation, equipment disassembly analysis, ug electrical performance testing, para sa breakdown fault sa usa ka SF₆ circuit breaker sa usa ka substation. Ang layo mao ang pag-reveal sa fault mechanism ug paghanduraw sa scientific basis ug technical support para sa design improvement, operation and maintenance, ug fault prevention sa similar equipment sa hinatod.

(2) Detection of SF₆ Gas Decomposition Products, Micro - water Content, and Purity

Ang on-site tests gihimo sa decomposition products, micro-water content, ug purity sa SF₆ gas sa faulty circuit breaker. Ang test data nakita sa Table 1. Batasan sa resulta sa test, ang decomposition products ug micro-water content sa arc-extinguishing chamber sa phase C sa faulty circuit breaker gi-exceed ang standard limits nga gitubok sa "Code for Condition-based Maintenance Tests of Power Transmission and Transformation Equipment" (SO₂ ≤ 1 μL/L, H₂S ≤ 1 μL/L, micro-water ≤ 300 μL/L) [5]. Kuyog, ang resulta sa test sa remaining circuit breakers normal, walay abnormalities. Basihan sa data, gi-infer na may discharge fault sa arc-extinguishing chamber sa phase C sa faulty circuit breaker.

Table 1 Test Data of SF₆ Gas Decomposition Products, Micro - water Content and Purity

(3) Inspection of the Main Insulation Resistance of the Circuit Breaker
Sa insulation resistance test sa phase C sa faulty circuit breaker, sundon ang standard operating procedures, siguroha nga ang circuit breaker open-circuit state. Sa test, ang one-side bushing grounded habang applied voltage sa other side. Kasagaran, ang insulation performance sa bawat port sa circuit breaker, ug sa conductive circuit ug casing, gi-assess.
Gikan sa resulta sa test, natukod nga ang insulation performance sa phase C insufficient, lalo na sa disconnection port sa Ⅱ-bus side. Ang test data nakita sa Table 2.

Table 2 Insulation Test Data at the Disconnection Port on the Ⅱ - bus Side of the Circuit Breaker

(4) Testing of Capacitance and Dielectric Loss of Parallel Capacitors between Circuit Breaker Interrupting Ports

Sa on-site testing, dili posible ang individual capacitance test sa interrupting port capacitors, comparative testing method gisulti. Sa specific operation, ang circuit breaker open-circuit state, inter-bushing (positive connection) ug bushing-to-ground (negative connection) methods gisulti sa capacitance ug dielectric loss tests. Ang test data nakita sa Table 3.

Table 3 Capacitance and Dielectric Loss Test Data of the Faulty Circuit Breaker

Gikan sa comparative analysis sa Table 3, ang capacitance value gikan sa positive-connection test close sa actual value. Apan, affected sa stray capacitance, ang measured value ug calculated value adunay deviation. Gikan sa parallel capacitances sa interrupting ports, ang differences sa capacitance among the three phases gamay. Basihan, gi-judge nga ang state sa parallel capacitor sa C-phase interrupting port normal.

(5) Inspection Inside the Circuit Breaker Tank

Sa fault-handling site, ang gas sa phase C professionally recovered. Subsequently, endoscope gisulti sa in-depth inspection. Nakita nga ang closing resistance near sa Ⅱ-bus side adunay breakdown. Black resistance chip fragments scattered sa bottom. Gi-found usab nga ang polytetrafluoroethylene sheath sa usa ka closing resistance cracked ug fell sa bottom.

2.1.1 Inspection of the Disconnect Switch

Nakita ang obvious burning marks sa arcing finger parts sa moving contacts sa both sides sa phase C sa disconnect switches. Sa manual operation, ang process smooth, walay jamming. Walay welding sa moving ug static contacts. Sa opening operation, detailed inspection sa static contact base ug contact fingers, walay serious burning marks.

2.1.2 Inspection of Secondary Equipment

Sa 12:31:50.758 sa June 18, 2022, phase C sa faulty circuit breaker sa 750kV substation grounded. Ang line fiber-optic differential protection ug bus differential protection sa 750kV Bus-Ⅱ operated correctly. Gikan sa analysis sa fault current, observed nga ang 750kV Bus-Ⅱ supplied fault current. CT₇ ug CT₈ did not detect fault current. Basihan, gi-determine nga ang fault point sa area sa circuit breaker CT₇ ug bus. CT₁ ug CT₂ detected fault current, primary current 4.5kA. Gi-inferred nga ang fault point sa area sa CT₂ ug interrupting port sa Ⅱ-bus side. Consistent sa location sa fault point sa on-site inspection.

2.2 Dismantling Inspection

Sa Figure 2, sa inspection sa inside sa tank, fragments sa closing resistance ug protective sheath scattered. Some resistance chips sa fourth-column closing resistance exploded, ug two resistance protective sheaths ruptured. End shield A showed traces sa inner wall, shield B showed traces sa A. Ang surface sa insulating support rod blackened. Checking sa assembly, factory test, ug on-site installation data, walay abnormalities.

3 Fault Cause Analysis

Gikan sa dismantling analysis, conclusions: Sa closing process, end shield A discharged sa inner wall. Abnormal currents sa fourth, third, ug second-column closing resistances. Shield B discharged sa A, causing short-circuit sa second ug third-column, current concentrated sa fourth. Temperature rise, explosion, ug protective sheath broke. High-temperature arcs caused blackened surface sa insulating support rod.

Ang tank-type circuit breaker can withstand lightning impulse voltage 2100kV. Sa normal closing, over-voltage possible, pero under normal conditions, insufficient trigger discharge. Suspected foreign objects inside, adverse impact sa electric field, distortion, exceed insulation strength. End shield A first discharged sa inner wall. Foreign objects hidden, sa closing, over-voltage, move sa stronger electric field, cause distortion, discharge phenomena.

4 Conclusion

Sa extensive application sa advanced switchgear, accidents sa tripping sa tank-type circuit breakers ug GIS equipment due sa foreign objects frequent. Prevention, strengthen live-line detection, increase frequency sa frequently operated. On-site acceptance, check 200 mechanical operations, ensure running-in, avoid adverse effects sa metal debris.

Maghatag og tip ug pagsalig sa author