750 kV alamväljakul SF6 lülitiplahvrikute katkemärgude analüüs

Felix Spark

Väli: Viga ja hooldus

China

Sülfidhexafluoriidi (SF₆) gaasi tõeliselt suurepärased elektrilised eraldusomadused ja lünktegurite likvideerimisvõime on viinud selle laialdasema kasutamiseni kõrgepinge- ja ülitäiskoormusega elektrivõrkudes. SF₆ katkiseadmetega võrreldes traditsiooniliste katkiseadmetega on need usaldusväärsemad ja nende tööaeg on pikem. Kuid kasutusaega ja koormust suurenedes ilmnevad SF₆ katkiseadmetel aeg-ajalt vigu, eelkõige lünktegurite põhjustatud vigu, mis on muutunud ohtlikuks varjohuks elektrivõrgu turvaliseks töötamiseks. Lünktegurite põhjustatud viga kahjustavad mitte ainult seadmeid, vaid võivad ka põhjustada laiaulatuslikke elektriõnnetusi ja mõjutada elektrivõrgu stabiilsust. Vigade esinemisel, mis toob kaasa lünktegurite ja kõrgete temperatuuride, võivad need kahjustada seadme sisemisi eraldusmaterjale ja metallkomponente, isegi põhjustades tulekahjustusi ja plahvatusi. Seetõttu on SF₆ katkiseadmete lünktegurite vigamehhanismi uurimine, põhjuste tuvastamine ja ennetusmeetmete väljatöötamine oluline samm elektrivõrgu turvaliseks töötamiseks.

Praegu on kodumaal ja välismaal teadlased teinud laiaulatuslikku uurimist SF₆ katkiseadmete vigamehhanismide osas, keskendudes peamiselt aspektidele nagu elektriliste omaduste testimine, materjalide vananemise analüüs ja elektrivälja jaotumise simulatsioon. Kuid SF₆ katkiseadmete keeruka sisekujunduse ja mitmeid tegureid puudutava tõttu on olemasolevad uuringud endiselt piiratud. Eriti tegeliku töö käigus esinevate lünktegurite vigade puhul, kohapealsete tingimuste piiratuse ja seadme deemonstalleerimise raskuse tõttu, on süsteemsed ja täielikud uuringud puuduvad.

Seetõttu selles artiklis tehakse täielik analüüs, hõlmates kohapealset vigade uurimist, seadme deemonstalleerimise analüüsi ja elektriliste omaduste testimist, et uurida teatud alamvoolukoha SF₆ katkiseadme lünkteguri vigu. Eesmärk on täielikult välja selgitada vigamehhanism ja pakkuda tulevikus sarnaste seadmete disaini parandamiseks, töötamiseks ja hoolduseks ning vigade ennetamiseks teaduslikku alust ja tehnilist toetust.

(2) SF₆ Gaasi Mürakokkude, Mikrovee Sisu ja Puhastuse Kontroll

Vigase katkiseadme SF₆ gaasi mürakokkude, mikrovee sisu ja puhastuse kontrollimiseks tehti kohapeal testid. Testi andmed on näidatud tabelis 1. Testitulemuste analüüsi järgi oli vigase katkiseadme faasi C lünktegurikambris SF₆ gaasi mürakokkude ja mikrovee sisu oluliselt kõrgem kui "Elektrivõrkude ja -transformatuuride seadmete seisundipõhistest hooldustestideeskiri" (SO₂ ≤ 1 μL/L, H₂S ≤ 1 μL/L, mikrovee ≤ 300 μL/L) [5] määrab. Vastupidiselt, muude katkiseadmete gaaskambride testitulemused olid normaalsed, ilma mingit ebatavalikke nähtusi. Kohapealsete andmete põhjal saab eeldada, et vigase katkiseadme faasi C lünktegurikambris võib olla sisse lünkteguritega seotud viga.

Tabel 1 SF₆ Gaasi Mürakokkude, Mikrovee Sisu ja Puhastuse Testandmed

(3) Katkiseadme Peamise Eralduskappi Tugevuse Kontroll
Vigase katkiseadme faasi C eralduskappi tugevuse testimisel tuleb järgida standardsete töökorralduste ja tagada, et katkiseade oleks avatud. Testi käigus ühe poolse kolmnurgaga maandatakse, samal ajal kui teisele poolse kolmnurgale rakendatakse pinget. See viis võimaldab hinnata täielikult katkiseadme igas portis ning juhendite ja koorikute vahelises eraldusvõimes.
Testi andmete analüüsi järgi leiti, et vigase katkiseadme faasi C eraldusvõime oli üldiselt ebapiisav, eriti oli probleemlik eraldusvõime katkiseadme II-bussi poolse lõpetuspordi kohal. Testi andmed on näidatud tabelis 2.

Tabel 2 Eraldustestandmed Katkiseadme II-Bussi Poolse Lõpetuspordi Kohal

(4) Paralleelsed Katkiseadme Katkiseportide Vahel Olevate Kondensaatorite Kapatsiivsuse ja Dielektrilise Kaotsi Kulgemise Testimine

Kohapealsete testitingimuste tõttu ei olnud võimalik iga katkiseporti kondensaatori kapatsiivsust eraldi testida, seega kasutati ABC-faaside katkiseadmete paralleelsed katkiseportide vahel olevate kondensaatorite kapatsiivsuse ja dielektrilise kaotsi kulgemise võrdlusmeetodit. Konkreetses operatsioonis, kui katkiseade oli avatud, kasutati kolmnurga (positiivne ühendus) ja kolmnurga-maa (negatiivne ühendus) meetodeid kapatsiivsuse ja dielektrilise kaotsi kulgemise testimiseks. Testi andmed on näidatud tabelis 3.

Tabel 3 Vigase Katkiseadme Kapatsiivsuse ja Dielektrilise Kaotsi Kulgemise Testandmed

Tabeli 3 võrdlusanalüüsi kaudu leiti, et positiivse ühendusega kolmnurgade vahel saadud kapatsiivsuse väärtus oli lähedane tegelikule väärtusele. Kuid katkiseadme sissepeenutatud kapatsiivsuse mõju tõttu oli mõõdetud väärtus ja arvutatud väärtus ikkagi mõnevõrra erinevad. Siiski, ABC-faaside katkiseportide paralleelsed kondensaatoridena saadud kapatsiivsuse erinevus kolmes faasis oli väike. Selle alusel järeldati, et C-faasi katkiseporti paralleelsed kondensaatorid olid normaalsed.

(5) Katkiseadme Tanki Sisese Inspektor

Vigase katkiseadme faasi C gaasi professionaalselt taastamiseks tehti kohapeal inspektor. Seejärel kasutati endoskoopit, et sügavuti uurida tanki siseosa. Üksikasjaliku inspektsiooni järel leiti, et lõpetusringluse lähedal II-bussi pool oli lünktegur. Mustad lõpetusringluse chipide fragmentid olid segunenud tanki põhjas. Lisaks leiti, et ühe lõpetusringluse polütetrafluooreteeni kuju oli praksnenud ja kukkunud tanki põhja.

2.1.1 Lõpetuspordi Inspektor

Üksikasjaliku kohapealse inspektorijärgi leiti, et vigase katkiseadme mõlemal pool faasi C lõpetuspordi liikuvate kontaktide arkide osadel olid selged paljastamismärgid. Seejärel, kohapeal manuaalselt käivitades faasi C lõpetuspordi, oli kogu protsess soovitatavalt sujuv, ilma mingit takistust. Lisaks, inspektorijärgi, ei olnud liikuvate ja staatiliste kontaktide vahel ühtegi sidumist. Lõpetuspordi avamise lõppedes, tehti lõplik inspektorija staatilise kontakti aluse ja kontaktide kirvede kohta, kuid ei leitud mingit tõsist paljastamismärki.

2.1.2 Teisejärguliste Seadmete Inspektor

18. juunil 2022 kell 12:31:50.758 pandi 750kV alamvoolukohta faasi C katkiseade maavoolu. Vigase esinemise järel tegid korrektselt tööd joone optiline diferentsiaalne kaitse ja 750kV Bus-Ⅱ diferentsiaalkaitse. Vigase ströömi ja Bus-Ⅱ diferentsiaalkaitse ning joonekaitse töö korral, kui lõpetuspordi oli sulgenud (süsteemi pingene säilitus tasakaalus ilma ülepinge), vaadeldes, et 750kV Bus-Ⅱ edastas vigase ströömi vigase punkti. On väärileping, et vigase katkiseadme diferentsiaalkaitsega seotud CT₇ ja CT₈ ei märganud vigase ströömi olemasolu. Seetõttu järeldati, et vigase punkt peaks olema CT₇ ja bussi vahel. Samas, joonekaitsega seotud CT₁ ja CT₂ märgisid vigase ströömi olemasolu, kusjuures vigase ströömi väärtus ulatas endiksid 4.5kA. Seetõttu järeldati, et vigase punkt asus CT₂ ja vigase katkiseadme II-bussi poolse lõpetuspordi vahel. See järeldus vastas kohapeal sisemise inspektorijärgi leitud vigase punkti asukohaga.

2.2 Demonteerimise Inspektor

Nagu näha joonisel 2, demonteerimise käigus katkiseadme tanki siseosa inspektorijärgi leiti, et lõpetusringluse ja selle kaitsekappe fragmentid olid segunenud ümber. Neljanda veeru lõpetusringluse mõned chipid, mis oli paralleelselt ühendatud katkiseadme mehhaanika poolse põhitõmmuportiga, eksplodeerisid, ja vastavalt kahe kaitsekappe purunesid. Lõpetusringluse A-kaitseseinul oli tanki sisemisel seinul laekumispõletuse jälje, ja B-kaitseseinul oli A-kaitseseinu laekumispõletuse jälje. Lisaks oli insulaatoril mustunud jälje. Katkiseadme monteerimise, töövihikuprognoosi ja kohapealsete installatsioonandmete kontrolli ning peamiste insulaatoride inspektorijärgi ei leitud mingit ebatavalikke nähtusi.

3 Vigase Põhjuse Analüüs

Demonteerimise analüüsi kaudu jõuti järgmistele järeldustele: lõpetuspordi sulgemise käigus esitas lõpetusringluse A-kaitseseinu esmakordselt laekumine tanki sisemisele seinule. See viis neljanda, kolmanda ja teise veeru lõpetusringluste ebatavaliste ströödete tekkeni. Seejärel esitas B-kaitseseinu laekumine A-kaitseseinule, mis viis teise ja kolmanda veeru lõpetusringluste lühendamiseni, ja strööm keskendus peamiselt neljandal veerus. See nähtus viis neljanda veeru lõpetusringluse chipide temperatuuri kiirendatud tõusuni, lõpuks eksplodeerides, ja kaitsekappe purunesid ja kukkusid maha. Laekumise käigus toodud kõrgepinge lünktegurite tõttu mustunud insulaatori pind.

Tankkatkiseade suudab kanda kuni 2100kV ukseteks valguseimpulssideks. Lõpetuspordi tavapärasel sulgemisel võidakse esineda ülepingeid, kuid tavapärastes töötingimustes ei ole see piisav, et algatada katkiseadme laekumismeetodit. Kuid sügavama analüüsi ja järelduste kaudu kahtlustatakse, et tankis võivad olla välised objektid. Need välised objektid võivad mõjutada elektrivälja jaotust, viies selle kallutumiseni ja ületamas SF₆ gaasi vahelise eralduse tugevust. Sellisel juhul võib lõpetusringluse A-kaitseseinu esmakordselt laekuda tanki sisemisele seinule. Arvestades, et välised objektid võivad olla peidetud nähtamatutes reepides, kui lõpetuspordi sulgub energiaga, võib genereeritud ülepinge elektrivälja jõu mõju all need objektid liigutada tugevama elektrivälja piirkondadesse, mille tulemuseks on elektrivälja kallutumine ja laekumise toimumine.

4 Järeldus

Arvestades, et tõeliselt arenenud katkiseadmete laialdasemat kasutamist elektrivõrkudes, toovad välised objektid sageli kaasa tankkatkiseadmete ja GIS-seadmete trippimise. Selliste vigade ennetamiseks on vaja tugevdada live-line detektorite tööd, eriti suurendada testide sagedust sagedasti töötavate katkiseadmete puhul. Samal ajal, kohapealsete vastuvõtmiste käigus, tuleb rangelt kontrollida, kas seadmele on tehtud 200 mehaanilist operatsiooni, et tagada mehhaanika töökeskmine ja vältida metalliliste fragmentide negatiivset mõju seadme tööle pärast komisjonimist.