750 किलोवोल्ट सबस्टेशन में एसएफ6 सर्किट ब्रेकर की फ़ॉल्ट विश्लेषण
फील्ड: असफलता और रखरखाव
China
सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF₆) गैस के उत्कृष्ट विद्युत अवरोधक गुणों और चाप निर्मूलन क्षमता के कारण, इसका उच्च विद्युत एवं अत्यधिक उच्च विद्युत प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पारंपरिक सर्किट ब्रेकरों की तुलना में, SF₆ सर्किट ब्रेकर अधिक विश्वसनीय होते हैं और उनकी सेवारती अवधि लंबी होती है। हालांकि, उपयोग समय और लोड के बढ़ने के साथ, SF₆ सर्किट ब्रेकरों की दोष धीरे-धीरे सामने आते हैं, विशेष रूप से ब्रेकडाउन दोष, जो विद्युत ग्रिड के सुरक्षित संचालन के लिए एक छिपा खतरा बन गए हैं। ब्रेकडाउन दोष न केवल उपकरणों को क्षतिग्रस्त करते हैं, बल्कि यह बड़े पैमाने पर बिजली की कटाव और विद्युत ग्रिड की स्थिरता पर भी प्रभाव डाल सकते हैं। जब दोष होता है, तो चाप और उच्च तापमान के साथ, यह आंतरिक अवरोधक सामग्रियों और धातु के घटकों को क्षतिग्रस्त कर सकता है, और यहाँ तक कि आग और विस्फोट भी हो सकते हैं। इसलिए, SF₆ सर्किट ब्रेकरों के ब्रेकडाउन दोष के तंत्र का अध्ययन, मूल कारणों की पहचान, और रोकथाम उपायों का प्रस्ताव करना विद्युत प्रणाली के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
वर्तमान में, देशी और विदेशी विद्वानों ने SF₆ सर्किट ब्रेकरों के दोष तंत्र पर व्यापक शोध किया है, जो मुख्य रूप से विद्युत प्रदर्शन परीक्षण, सामग्री की उम्र विश्लेषण, और विद्युत क्षेत्र वितरण सिमुलेशन पर केंद्रित है। हालांकि, SF₆ सर्किट ब्रेकरों के जटिल आंतरिक संरचना और विभिन्न कारकों के शामिल होने के कारण, मौजूदा शोध में अभी भी सीमाएँ हैं। विशेष रूप से, वास्तविक संचालन में ब्रेकडाउन दोषों के लिए, कार्यस्थल की स्थितियों की सीमाओं और उपकरणों को विघटित करने की कठिनाई के कारण, एक व्यापक और समग्र शोध की कमी है।
इसलिए, यह पेपर एक विशिष्ट उपस्टेशन में एक SF₆ सर्किट ब्रेकर के ब्रेकडाउन दोष के लिए, कार्यस्थल पर दोष जांच, उपकरण विघटन विश्लेषण, और विद्युत प्रदर्शन परीक्षण सहित एक व्यापक विश्लेषण करता है। उद्देश्य यह है कि दोष तंत्र को समग्र रूप से खोलना और समान उपकरणों के लिए भविष्य में डिजाइन सुधार, संचालन और रखरखाव, और दोष रोकथाम के लिए वैज्ञानिक आधार और तकनीकी समर्थन प्रदान करना।
(2) SF₆ गैस विघटन उत्पाद, माइक्रो-पानी सामग्री, और शुद्धता का परीक्षण
दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के SF₆ गैस विघटन उत्पाद, माइक्रो-पानी सामग्री, और शुद्धता पर कार्यस्थल पर परीक्षण किया गया था। परीक्षण डेटा तालिका 1 में दिखाया गया है। परीक्षण परिणामों के विश्लेषण के अनुसार, दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के चाप निर्मूलन चैम्बर C फेज में SF₆ गैस विघटन उत्पाद और माइक्रो-पानी सामग्री "पावर ट्रांसमिशन और ट्रांसफार्मेशन उपकरणों के स्थिति-आधारित रखरखाव परीक्षण कोड" (SO₂ ≤ 1 μL/L, H₂S ≤ 1 μL/L, माइक्रो-पानी ≤ 300 μL/L) [5] में निर्दिष्ट मानक सीमाओं से बहुत अधिक थे। इसके विपरीत, शेष सर्किट ब्रेकरों के गैस चैम्बरों के परीक्षण परिणाम सभी सामान्य थे, और कोई असामान्यता नहीं देखी गई। उपरोक्त डेटा के आधार पर, यह प्रारंभिक अनुमान लगाया गया है कि दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के चाप निर्मूलन चैम्बर C फेज के अंदर एक डिस्चार्ज दोष हो सकता है।
तालिका 1 SF₆ गैस विघटन उत्पाद, माइक्रो-पानी सामग्री और शुद्धता का परीक्षण डेटा
(3) सर्किट ब्रेकर की मुख्य अवरोधक प्रतिरोध की जांच
दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के C फेज की अवरोधक प्रतिरोध परीक्षण के दौरान, मानक संचालन विधियों का पालन किया जाना चाहिए, और यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि सर्किट ब्रेकर खुला स्थिति में है। परीक्षण के दौरान, एक ओर की बुशिंग को ग्राउंड किया जाता है जबकि दूसरी ओर पर वोल्टेज लगाया जाता है। इस तरह, सर्किट ब्रेकर के प्रत्येक पोर्ट की अवरोधक प्रदर्शन, और चालक परिपथ और केसिंग के बीच की अवरोधक प्रदर्शन का समग्र मूल्यांकन किया जाता है।
परीक्षण डेटा के विश्लेषण से पता चला कि सर्किट ब्रेकर के C फेज की अवरोधक प्रदर्शन सामान्य रूप से अपर्याप्त था, विशेष रूप से सर्किट ब्रेकर के Ⅱ-बस तरफ के डिसकनेक्शन पोर्ट पर अवरोधक प्रदर्शन की समस्या विशेष रूप से प्रमुख थी। परीक्षण डेटा तालिका 2 में दिखाया गया है।
दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के C फेज की अवरोधक प्रतिरोध परीक्षण के दौरान, मानक संचालन विधियों का पालन किया जाना चाहिए, और यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि सर्किट ब्रेकर खुला स्थिति में है। परीक्षण के दौरान, एक ओर की बुशिंग को ग्राउंड किया जाता है जबकि दूसरी ओर पर वोल्टेज लगाया जाता है। इस तरह, सर्किट ब्रेकर के प्रत्येक पोर्ट की अवरोधक प्रदर्शन, और चालक परिपथ और केसिंग के बीच की अवरोधक प्रदर्शन का समग्र मूल्यांकन किया जाता है।
परीक्षण डेटा के विश्लेषण से पता चला कि सर्किट ब्रेकर के C फेज की अवरोधक प्रदर्शन सामान्य रूप से अपर्याप्त था, विशेष रूप से सर्किट ब्रेकर के Ⅱ-बस तरफ के डिसकनेक्शन पोर्ट पर अवरोधक प्रदर्शन की समस्या विशेष रूप से प्रमुख थी। परीक्षण डेटा तालिका 2 में दिखाया गया है।
तालिका 2 सर्किट ब्रेकर के Ⅱ-बस तरफ के डिसकनेक्शन पोर्ट पर अवरोधक परीक्षण डेटा
(4) सर्किट ब्रेकर इंटरप्टिंग पोर्टों के बीच समानांतर कैपेसिटरों की क्षमता और विद्युत नुकसान की परीक्षण
कार्यस्थल परीक्षण की स्थिति के तहत, क्योंकि इंटरप्टिंग पोर्ट कैपेसिटरों की प्रत्येक की क्षमता को अलग-अलग परीक्षण करना संभव नहीं था, ABC-फेज सर्किट ब्रेकरों के इंटरप्टिंग पोर्टों के बीच समानांतर कैपेसिटरों की क्षमता और विद्युत नुकसान की तुलनात्मक परीक्षण विधि का उपयोग किया गया था। विशिष्ट संचालन के दौरान, सर्किट ब्रेकर को खुले स्थिति में रखते हुए, इंटर-बुशिंग (सकारात्मक कनेक्शन) और बुशिंग-टू-ग्राउंड (नकारात्मक कनेक्शन) की परीक्षण विधियों का उपयोग किया गया था क्षमता और विद्युत नुकसान परीक्षण करने के लिए। परीक्षण डेटा तालिका 3 में दिखाया गया है।
तालिका 3 दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर की क्षमता और विद्युत नुकसान परीक्षण डेटा
तालिका 3 के तुलनात्मक विश्लेषण से पता चला कि बुशिंगों के बीच सकारात्मक कनेक्शन द्वारा प्राप्त क्षमता मान वास्तविक मान के निकट था। हालांकि, सर्किट ब्रेकर के भीतरी विचरण क्षमता के प्रभाव से, मापा गया मान और गणना किया गया मान के बीच अभी भी एक निश्चित विचलन था। फिर भी, ABC फेजों के इंटरप्टिंग पोर्टों के बीच समानांतर क्षमताओं के परीक्षण नतीजों से, तीन फेजों के बीच की क्षमता के अंतर बहुत कम थे। इस आधार पर, प्रारंभिक रूप से निर्धारित किया गया कि C-फेज इंटरप्टिंग पोर्ट का समानांतर कैपेसिटर की स्थिति सामान्य थी।
(5) सर्किट ब्रेकर टैंक के अंदर की जांच
दोष-संसाधन स्थल पर, दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के C फेज की गैस को व्यावसायिक रूप से वसूल किया गया था। इसके बाद, एक एंडोस्कोप का उपयोग करके टैंक के अंदर गहरी जांच की गई। विस्तृत जांच के बाद, पाया गया कि Ⅱ-बस तरफ के पास क्लोजिंग प्रतिरोध का ब्रेकडाउन हो गया था। टैंक के तल पर काले प्रतिरोध चिप टुकड़ों का बिखराव था। इसके अलावा, एक क्लोजिंग प्रतिरोध की पोलीटेट्राफ्लुओरोइथिलीन शीथ टूट गई थी और टैंक के तल पर गिर गई थी।
2.1.1 डिसकनेक्ट स्विच की जांच
विस्तृत कार्यस्थल जांच के बाद, दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के दोनों तरफ C फेज के डिसकनेक्ट स्विचों के दोनों तरफ के चालक संपर्कों के आर्किंग फिंगर भागों पर स्पष्ट जलन के निशान पाए गए। इसके बाद, C फेज के डिसकनेक्ट स्विच को कार्यस्थल पर मैनुअल रूप से संचालित किया गया, और पूरा संचालन प्रक्रिया निर्बाध रूप से सुचारू रूप से हुई बिना किसी अवरोध के। इसके अलावा, जांच के दौरान, चालक और स्थिर संपर्कों के बीच कोई वेल्डिंग घटना नहीं देखी गई। खुलने के संचालन के बाद, स्थिर संपर्क आधार और संपर्क फिंगर्स पर विस्तृत जांच की गई, और कोई गंभीर जलन के निशान नहीं पाए गए।
2.1.2 द्वितीयक उपकरणों की जांच
18 जून 2022 को 12:31:50.758 पर, 750kV उपस्टेशन में दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के C फेज को ग्राउंड किया गया था। दोष होने के बाद, 750kV लाइन फाइबर-ऑप्टिक डिफरेंशियल संरक्षण और 750kV बस-Ⅱ का बस डिफरेंशियल संरक्षण दोनों सही रूप से काम किया। दोष धारा और बस डिफरेंशियल संरक्षण और लाइन संरक्षण के संचालन के गहन विश्लेषण से, जब डिसकनेक्ट स्विच बंद स्थिति में था (जिसमें प्रणाली वोल्टेज स्थिर रहा बिना किसी ओवर-वोल्टेज के), देखा गया कि 750kV बस-Ⅱ दोष बिंदु को दोष धारा प्रदान कर रही थी। यह ध्यान देने योग्य है कि दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर के बस डिफरेंशियल संरक्षण में शामिल CT₇ और CT₈ दोष धारा की उपस्थिति का पता नहीं लगा सके। इस दृष्टिकोण से, यह निर्धारित किया गया कि दोष बिंदु सर्किट ब्रेकर CT₇ और बस के बीच के क्षेत्र में होना चाहिए। इसके साथ ही, लाइन संरक्षण के लिए CT₁ और CT₂ दोष धारा की उपस्थिति का पता लगाया, और दोष धारा का मान 4.5kA की प्राथमिक धारा तक पहुंच गया। इसलिए, यह आगे की अनुमान लगाया गया कि दोष बिंदु सर्किट ब्रेकर CT₂ और सर्किट ब्रेकर के Ⅱ-बस तरफ के इंटरप्टिंग पोर्ट के बीच के क्षेत्र में होना चाहिए। यह अनुमान दोष बिंदु की स्थिति के साथ कार्यस्थल अंतःस्थ जांच में पाई गई स्थिति के साथ संगत था।
2.2 विघटन जांच
चित्र 2 में दिखाए गए अनुसार, सर्किट ब्रेकर के विघटन प्रक्रिया के दौरान टैंक के अंदर की जांच के दौरान, क्लोजिंग प्रतिरोध और इसक
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