Analizo de la mal funkcio de la SF6-ĉirkuitskeco en 750 kV-substacio

Felix Spark

Kampo: Fiasko kaj Manteno

China

Pro tio, ke ĝiaj bonegaj elektraj izolaj ecoj kaj kapabloj por malŝtopi arkojn, la sulfurheksafluorido (SF₆) gaso estas vaste uzata en alta-voltaj kaj superalta-voltaj energisistemoj. Komparite kun tradiciaj cirkvitrompiloj, SF₆ cirkvitrompiloj estas pli fidindaj kaj havas pli longan servoperiodon. Tamen, kiam la uzejo kaj ŝargo pligrandiĝas, la defektoj de SF₆ cirkvitrompiloj progresive aperas, speciale la forŝutdefektoj, kiuj estas iĝintaj kaŝa danĝero al la sekura operacio de la reto. Forŝutdefektoj ne nur damaĝas equipaĵojn, sed povas ankaŭ konduki al grandaj malĉeestoj de energia provizo kaj influas la stabilecon de la reto. Kiam okazas defekto, akompanata de arkoj kaj alta temperaturo, ĝi povas damaĝi la internajn izolmaterialojn kaj metalajn komponantojn, eĉ povas kaŭzi incendiojn kaj eksplozojn. Tial, studado de la mekanismo de forŝutdefektoj en SF₆ cirkvitrompiloj, identigo de la fundamentaj kaŭzoj, kaj propono de preventivaj mezuroj estas tre gravaj por sekura operacio de la energisistemo.

Ĉe nuna tempo, skolaroj hejme kaj eksterlande faris vastajn esplorojn pri la defektomekanizmoj de SF₆ cirkvitrompiloj, ĉefe fokusante sur aspektoj kiel testado de elektraj specifecoj, analizo de materiala vetustigado, kaj simulado de elektra kampa distribuo. Tamen, pro la kompleksa interna strukturo de SF₆ cirkvitrompiloj kaj la envolvigo de multaj faktoroj, ekzistantaj esploroj ankoraŭ havas limigojn. Speciale por forŝutdefektoj en aktuala operacio, pro la limigoj de lokaj kondiĉoj kaj malfacileco de aparataro-disasembro, mankas sisteme kaj kompreneble esplorita matroso.

Tial, ĉi tiu artikolo faras kompletan analizon, inkluzive lokan defektonvestigon, aparataro-disasembran analizon, kaj testadon de elektraj specifecoj, por la forŝutdefekto de SF₆ cirkvitrompilo en certa substacio. La celo estas komplete reveli la defektomekanizmon kaj provizi sciencajn bazojn kaj teknikajn subtenojn por la plibonigo de dizajno, operacio kaj matroso, kaj defektprevenado de similaj equipaĵoj en la estonteco.

(2) Kontrolo de Dekompozitaj Produktoj de SF₆ Gaso, Mikrovodenhavo kaj Pureco

Lokaj testoj estis faritaj pri la dekompozitaj produktoj, mikrovodenhavo kaj pureco de SF₆ gaso en la defekta cirkvitrompilo. La testdatumoj estas montritaj en Tablo 1. Laŭ la analizo de la testrezultoj, la dekompozitaj produktoj de SF₆ gaso kaj mikrovodenhavo en la arkmalŝtopkamro de fazo C de la defekta cirkvitrompilo signife superis la normlimojn difinitajn en la "Kodo por kondiĉ-bazitaj matrosotestoj de transdonaj kaj transformaj equipaĵoj" (SO₂ ≤ 1 μL/L, H₂S ≤ 1 μL/L, mikrovodo ≤ 300 μL/L) [5]. Kontraste, la testrezultoj de la gastenaroj de la restantaj cirkvitrompiloj estis ĉiuj normalaj, sen detektitaj anomalioj. Bazitaj sur la supraj datumoj, oni unue inferencis, ke povas esti interne dissendofaluto en la arkmalŝtopkamro de fazo C de la defekta cirkvitrompilo.

Tablo 1 Testdatumoj de Dekompozitaj Produktoj, Mikrovodenhavo kaj Pureco de SF₆ Gaso

(3) Kontrolo de la Ĉefa Izola Rezisto de la Cirkvitrompilo
Dum la testado de la izola rezisto de fazo C de la defekta cirkvitrompilo, devas esti sekvitaj normaj operacie proceduroj, kaj devas esti certigite, ke la cirkvitrompilo estas en malferma stato. Dum la testo, unu flankestubestro estas konektita al tero dum la alia flanko ricevas voltan. En tiu maniero, la izola efikeco de ĉiu porto de la cirkvitrompilo, same kiel inter la kondukada circuito kaj la korpuso, estas kompreneble evaluita.
Per la analizo de la testdatumoj, trovis, ke la izola efikeco de fazo C de la cirkvitrompilo ĝenerale ne sufiĉas, specialte la problemo de la izola efikeco je la diskoniga porto de la II-busa flanko de la cirkvitrompilo estas aparte proeminanta. La testdatumoj estas montritaj en Tablo 2.

Tablo 2 Izoltestdatumoj je la Diskoniga Porto de la II-busa Flanko de la Cirkvitrompilo

(4) Testado de Kapacitivo kaj Dielektra Perdo de Paralelaj Kapacitoroj Inter la Interrompilportoj de la Cirkvitrompilo

Sub lokaj testkondiĉoj, ĉar ne eblis testi la kapaciton de ĉiu interrompila portkapacitoro individuale, estis adoptita kompara testmetodo por la kapacito kaj dielektra perdo de paralelaj kapacitoroj inter la interrompilportoj de la ABC-fazaj cirkvitrompiloj. Dum la specifa operacio, kun la cirkvitrompilo en malferma stato, estis uzitaj testmetodoj inter-flanketubo (pozitiva konekto) kaj flanketubo-al-tero (negativa konekto) por kapacitaj kaj dielektraperdaj testoj. La testdatumoj estas montritaj en Tablo 3.

Tablo 3 Kapacitaj kaj Dielektraperdaj Testdatumoj de la Defekta Cirkvitrompilo

Per kompara analizo de Tablo 3, trovis, ke la kapacitvaloro ricevita per pozitiva konekta testo inter flanketubo estis relative proksima al la reala valoro. Tamen, afektita de la stravagaj kapacitoroj en la cirkvitrompilo, ankoraŭ ekzistas certa diferenco inter la mezurita valoro kaj la kalkulita valoro. Tamen, el la testrezultoj de la paralelaj kapacitoroj inter la interrompilportoj de la ABC-fazoj, la diferencoj en kapacito inter la tri fazoj estis relativaj malgrandaj. Bazitaj sur ĉi tio, unue konkludis, ke la stato de la paralela kapacitoro de la C-faza interrompila porto estis normala.

(5) Interna Kontrolo en la Tanke de la Cirkvitrompilo

Je la lokaro de la defekto-traktado, la gaso de fazo C de la defekta cirkvitrompilo estis profesie rekuperita. Poste, endoskopio estis uzita por profundkontroli la internon de la tanke. Post detalaj kontroloj, trovis, ke la fermita rezisto proksime de la II-busa flanko havis forŝuton. Nigrigaj fragmentoj de la rezista ŝipo estis disĵetitaj je la fundo de la tanke. Krome, ankaŭ trovis, ke la politetrafluoretilena mantelo de unu el la fermitaj rezistoj estis krakinta kaj falinta al la fundo de la tanke.

2.1.1 Kontrolo de la Disligilo

Post detala lokarkontrolo, trovitis evidente brulmarkojn sur la arkfingro-partoj de la movaj kontaktiĝoj de ambaŭ flankoj de fazo C de la disligiloj de ambaŭ flankoj de la defekta cirkvitrompilo. Poste, per manua operacio de la disligilo de fazo C sur-loke, la tuta operacia procezo estis glata sen iu ajn blokado. Krome, dum la kontrolo, notis, ke ne estis luda fenomeno inter la movaj kaj statikaj kontaktiĝoj. Post la finfarado de la malferma operacio, plu detale kontrolis la bazon de la statika kontaktiĝo kaj la kontaktfingroj, kaj ne trovis seriozan brulmarkon.

2.1.2 Kontrolo de Sekundara Equipaĵo

Je 12:31:50.758 de la 18-a de junio 2022, fazo C de la defekta cirkvitrompilo en la 750kV substacio estis terigita. Post la okazo de la defekto, la linia fibro-optika diferenciala protektado kaj la bus-diferenciala protektado de 750kV Bus-Ⅱ ambaŭ funkcias prave. Per profunda analizo de la defektstromo kaj la funkcio de la bus-diferenciala protektado kaj la linia protektado, kiam la disligilo estis en fermita stato (dum kiu la sistematemperaturo restis stabila sen supertemperaturo), observis, ke 750kV Bus-Ⅱ provizis defektstromon al la defektpunkto. Merite de atento, la CT₇ kaj CT₈, kiuj partoprenis en la bus-diferenciala protektado de la defekta cirkvitrompilo, ne detektis la ekziston de defektstromo. Bazitaj sur ĉi tiu observo, determinis, ke la defektpunkto devus esti en la areo inter la cirkvitrompilo CT₇ kaj la buso. Meze, la CT₁ kaj CT₂ por la linia protektado detektis la ekziston de defektstromo, kaj la valoro de la defektstromo atingis primaran stromon de 4.5kA. Tial, plu inferencis, ke la defektpunkto estis en la areo inter la CT₂ de la defekta cirkvitrompilo kaj la interrompila porto de la II-busa flanko de la cirkvitrompilo. Ĉi tiu inferenco kongruis kun la lokaro de la defektpunkto trovita en la interna lokarkontrolo.

2.2 Demonto-Kontrolo

Kiel montras Figuro 2, dum la kontrolo de la interna tanke dum la demonto-proceso de la cirkvitrompilo, observis fragmentojn de la fermita rezisto kaj sia protektmantelo disĵetitajn ĉirkaŭ. Iuj rezistfragmentoj de la kvara-kolumna fermita rezisto, kiuj estis paralele konektitaj kun la ĉefa interrompila porto de la maŝinara flanko de la cirkvitrompilo, eksplodis, kaj la du respondaj protektmanteloj ankaŭ rompiĝis. La A-finprotekto de la rezisto montris spurojn de diskargabrazado sur la interna muro de la tanke, kaj la B-finprotekto ankaŭ montris spurojn de diskargabrazado sur A. Krome, la surfaco de la izolsubtenilo montris nigrajn spurojn. Per kontrolado de la montado, fabrika testado, kaj lokmontadaj datumoj de la cirkvitrompilo, kaj inspektado de la ĉefaj izolpartoj, ne trovis anomaliojn.

3 Analizo de la Defektkauzo

Per demonto-analizo, tiris la jenajn konkludojn: Dum la fermita procezo de la disligilo, la A-finprotekto de la rezisto unue diskargis al la interna muro de la tanke. Tio kondukis al anomalaj stromoj en la kvara, tria, kaj dua-kolumnaj fermitaj rezistoj. Poste, la B-finprotekto diskargis al A, kio kaŭzis, ke la dua kaj tria-kolumnaj rezistoj mallongcircuitis, kaj la stromo estis ĉefe koncentrita en la kvara-kolumna rezisto. Ĉi tiu fenomeno kaŭzis rapidan altigon de la temperaturo de la rezistfragmentoj en la kvara-kolumna rezisto, fine kondukis al eksplodo, kaj la protektmantelo de la rezisto rompiĝis kaj falis. Dum la diskargoproceso, la produktado de alta-temperatura arko kaŭzis, ke la surfaco de la izolsubtenilo nigriĝis.

La tanke-tipa cirkvitrompilo povas resisti fulmimpulsan voltan ĝis 2100kV. Dum la normala fermita procezo de la disligilo, kvankam povas okazi supervolto, sub normalaj operaciakondiĉoj, ĉi tiu nivelo de supervolto ne sufiĉas por aktivigi la diskargomekanizmon de la cirkvitrompilo. Tamen, per profunda analizo kaj inferenco, unue suspektas, ke povas esti fremdaj objektoj en la tanke. Ĉi tiuj fremdaj objektoj povas havi negativan efikon sur la elektra kampa distribuo, kaŭzante distordon de la elektra kampo kaj superanta la izolforton, kiun la SF₆ gazspaco povas resisti. En ĉi tiu okazo, la A-finprotekto de la rezisto povas unue diskargi al la interna muro de la tanke. Konsiderante, ke la fremdaj objektoj en la tanke povas esti kaŝitaj en nepercepteblaj fissuroj, kiam la disligilo estas fermita kun energio, la supervolto generita povas, sub la efiko de la elektra kampa forto, movi la fremdajn objektojn al areoj kun pli forta elektra kampo, do kaŭzante distordon de la elektra kampo kaj kondukante al la okazo de diskargfenomenoj.

4 Konkludo

Koncerne la vastan aplikon de progresaj kommutiloj en la energisistemo, okazoj de trippado de tanke-tipaj cirkvitrompiloj kaj GIS-equipaĵoj pro fremdaj objektoj ofte okazas. Por preveni tiajn defektojn, necesas fortigi la vivlinian detektadaron, speciale pliigante la detektadan frekvencan por cirkvitrompiloj, kiuj ofte funkcias. Samtempe, dum la lokara akceptado, devas strebe kontroladi, ĉu la equipaĵo jam finis 200 mekanikajn operaciojn, por certigi la rodadon de la maŝinaro kaj eviti la negativajn efikojn de metalaj fragmentoj post la enmeto en funkcion.

Donaci kaj enkuragigu la aŭtoron