Анализа на дефектот на прекинување на SF6 прекинувачот во подстанција од 750 кВ

Felix Spark

Поле: Падавме и одржување

China

Заблагодарувајќи на неговите одлични електрични изолативни својства и способност за гасење на дуг, гасот шестфлуорид на сулфур (SF₆) се широко користи во високонапонски и екстра високонапонски системи. Споредено со традиционалните прекинувачи, прекинувачите со SF₆ се подолги и посигурни. Меѓутоа, со зголемување на временото на употреба и терет, постепено се јавуваат грешки на прекинувачите со SF₆, особено катастрофални грешки, кои стануваат скриена опасност за безбедната работа на мрежата. Катастрофалните грешки не само штетат на опремата, туку можат да доведат до големи прекини во снабдувањето со електрична енергија и да влијаат на стабилноста на мрежата. Кога се случи грешка, со придружен дуг и висока температура, може да повреди внутрените изолативни материјали и метални компоненти, а чак и да предизвика пожар и експлозија. Затоа, истражувањето на механизмот на катастрофалната грешка на прекинувачите со SF₆, идентификацијата на основните причини и предлажањето на профилактички мерки се од големо значење за осигурување на безбедната работа на електричниот систем.

Во моментов, научниците дома и надвор од земјата провежуваат обширно истражување на механизмот на грешки на прекинувачите со SF₆, фокусирајќи се главно на аспекти како испитување на електрични перформанси, анализа на стареење на материјалите и симулација на распределба на електрично поле. Меѓутоа, поради комплексната интерна структура на прекинувачите со SF₆ и вклучувањето на многу фактори, постојните истражувања все уште имаат ограничувања. Посебно за катастрофалните грешки во реална работа, поради ограничувањата на местните услови и тешкотии при демонтажа на опремата, недостасува систематско и комплетно истражување.

Затоа, овој труд прави комплетна анализа, вклучувајќи истражување на местата на грешките, демонтажна анализа и испитување на електричните перформанси, за катастрофалната грешка на прекинувач со SF₆ во една одредена подстанција. Целта е да се комплетно откријат механизмот на грешката и да се даде научна основа и техничка поддршка за подобрување на дизајнот, управување и одржување, како и за предотвратување на грешки на слична опрема во иднина.

(2) Детекција на производите од декомпозиција на SF₆ гас, микроводороден содржок и чистота

Испитувањето на местото беше изведено за производите од декомпозиција на SF₆ гас, микроводороден содржок и чистота на прекинувачот со грешка. Податоците од испитувањето се покажани во Табела 1. Според анализата на резултатите од испитувањето, производите од декомпозиција на SF₆ гас и микроводородниот содржок во камера за гасење на дуг на фаза C на прекинувачот со грешка значително превишаваат стандардните лимити специфицирани во „Кодекс за испитување на услови за одржување на опрема за пренос и трансформација“ (SO₂ ≤ 1 μL/L, H₂S ≤ 1 μL/L, микроводород ≤ 300 μL/L) [5]. На спротивно, резултатите од испитувањето на гасните камери на останатите прекинувачи беа нормални, без открити аномалии. На база на горенаведените податоци, претходно се заклучува дека може да постои грешка на дуг во камерата за гасење на дуг на фаза C на прекинувачот со грешка.

Табела 1 Податоци од испитување на производите од декомпозиција на SF₆ гас, микроводороден содржок и чистота

(3) Испитување на главната изолативна отпорност на прекинувачот
При испитувањето на изолативната отпорност на фаза C на прекинувачот со грешка, треба да се следат стандардни оперативни процедури, и треба да се осигура дека прекинувачот е во состојба на отворена кола. Во време на испитувањето, едната страна на бушингот е замрзнува, додека на другата страна се применува напон. По овој начин, се евалуира изолативната перформанса на секој порт на прекинувачот, како и меѓу проводливата кола и куќиштето.
Со анализа на податоците од испитувањето, се открило дека изолативната перформанса на фаза C на прекинувачот во целост е недостаточна, особено проблемот со изолативната перформанса на портот за одсечување на страната на Ⅱ - магистралата на прекинувачот беше нарочито изразен. Податоците од испитувањето се покажани во Табела 2.

Табела 2 Податоци од испитување на изолативната перформанса на портот за одсечување на страната на Ⅱ - магистралата на прекинувачот

(4) Испитување на капацитетот и диелектричната загуба на паралелни кондензатори помеѓу портите за прекинување на прекинувачот

Под местни услови за испитување, бидејќи не беше можно да се испита капацитетот на секој кондензатор на портот за прекинување посебно, се користеше метод на компаративно испитување на капацитетот и диелектричната загуба на паралелните кондензатори помеѓу портите за прекинување на ABC-фазните прекинувачи. Во конкретната операција, со прекинувачот во состојба на отворена кола, се користеше метод на испитување помеѓу бушингите (позитивна врска) и бушинг-земја (негативна врска) за извршување на испитување на капацитетот и диелектричната загуба. Податоците од испитувањето се покажани во Табела 3.

Табела 3 Податоци од испитување на капацитетот и диелектричната загуба на прекинувачот со грешка

Со компаративна анализа на Табела 3, се открило дека вредноста на капацитетот добиена од испитувањето со позитивна врска помеѓу бушингите беше приближно иста како и реалната вредност. Меѓутоа, под влијание на страничните капацитети во прекинувачот, уште убаваше одредена разлика помеѓу мерената и пресметаната вредност. Ипак, од резултатите на испитувањето на паралелните капацитети на портите за прекинување помеѓу ABC фазите, разликите во капацитетот меѓу трите фази беа релативно мале. На база на тоа, претходно се заклучи дека состојбата на паралелниот кондензатор на портот за прекинување на фаза C беше нормална.

(5) Инспекција во внатрешноста на резервоарот на прекинувачот

На местото на решавање на грешката, гасот на фаза C на прекинувачот со грешка беше професионално возвратен. Наскоро, се користеше ендоскоп за детална инспекција во внатрешноста на резервоарот. Постојано со детална инспекција, се открило дека затворената резистенција близу до страната на Ⅱ-магистралата имала пробој. Черни фрагменти од резистенција беа разфрлени на дното на резервоарот. Освен тоа, се открило дека полиетиленфлуоретеновата опколачка на една од затворените резистенции била растреснала и паднала на дното на резервоарот.

2.1.1 Инспекција на одсечувачот

После детална инспекција на местото, биле открити очигледни следи од горење на деловите за дуг на движечки контакт на обата страни на фаза C на одсечувачите на обата страни на прекинувачот со грешка. Наскоро, со рачно управување на одсечувачот на фаза C на местото, целиот процес на работа беше гладок без заблуди. Повеќе, во време на инспекцијата, се забележа дека немаше феномен на сварување меѓу движечки и статички контакти. После завршување на операцијата за отварање, се направи детална инспекција на основата на статичкиот контакт и деловите за контакт, и не се откриле сериозни следи од горење.

2.1.2 Инспекција на вторичната опрема

На 18 јуни 2022 година, во 12:31:50.758, фаза C на прекинувачот со грешка во подстанцијата на 750kV беше заземена. После настанувањето на грешката, оптичката диференцијална заштита на линијата и диференцијалната заштита на 750kV Bus-Ⅱ работеле правилно. Со детална анализа на грешката на струјата и работата на диференцијалната заштита на магистралата и заштитата на линијата, кога одсечувачот беше во состојба на затворена кола (кога напонот на системот остануваше стабилен без прекомерен напон), се забележа дека 750kV Bus-Ⅱ доставуваше грешка на струјата до точката на грешката. Заслужува да се напомене дека CT₇ и CT₈ вклучени во диференцијалната заштита на прекинувачот со грешка не го детектираа постојаноста на грешка на струјата. На база на оваа набљудба, се заклучи дека точката на грешката треба да беше во областа помеѓу CT₇ на прекинувачот и магистралата. Вмеѓутоа, CT₁ и CT₂ за заштита на линијата го детектираа постојаноста на грешка на струјата, и вредноста на грешката на струјата достигна первична струја од 4.5kA. Затоа, се направи дополнителен заклучок дека точката на грешката беше во областа помеѓу CT₂ на прекинувачот со грешка и портот за прекинување на страната на Ⅱ-магистралата на прекинувачот. Овој заклучок беше согласен со локацијата на точката на грешката открита при деталната инспекција на местото.

2.2 Демонтажна инспекција

Како што е прикажано на Слика 2, во текот на инспекцијата на внатрешноста на резервоарот во текот на демонтажата на прекинувачот, се забележаа фрагменти од затворената резистенција и нејзината заштитна опколачка разфрлени околу. Некои чипови од четвртата колона на затворената резистенција, која беше поврзана паралелно со главниот порт за прекинување на страната на механизмот на прекинувачот, беа експлодирани, а соодветните две заштитни опколачки исто така беа растреснати. Енд-штит А на резистенцијата показуваше следи од исчерпување на дуг на внатрешната стена на резервоарот, а штит Б исто така имаше следи од исчерпување на дуг на А. Повеќе, површината на изолативната поддршка показуваше потамнени следи. Со проверка на сборката, заводските испитувања и податоците за настанување на местото на прекинувачот, и инспекција на главните изолативни делови, не се откриле аномалии.

3 Анализа на причините за грешката

Со демонтажна анализа, се доаѓа до следните заклучоци: Во текот на процесот на затворување на одсечувачот, енд-штит А на резистенцијата првично изврши дуг до внатрешната стена на резервоарот. Ова доведе до аномални струи во четвртата, третата и втората колона на затворената резистенција. Наскоро, штит Б изврши дуг до А, што доведе до кратирање на втората и третата колона, а струјата беше главно концентрирана во четвртата колона. Овој феномен доведе до брзо зголемување на температурата на чиповите на резистенцијата во четвртата колона, што на крај доведе до експлозија, а заштитната опколачка на резистенцијата се растресна и падна. Во текот на процесот на дуг, генерирањето на високи температурни дугови доведе до потамнување на површината на изолативната поддршка.

Резервоарскиот прекинувач може да издружи до 2100kV ударни напони. Во текот на нормалниот процес на затворување на одсечувачот, иако може да се јави прекомерен напон, под нормални услови на работа, овој ниво на прекомерен напон не е доволен да активира механизмот за дуг на прекинувачот. Меѓутоа, со детална анализа и инференција, претходно се сумнивува дека може да постојат странствени предмети во внатрешноста на резервоарот. Овие странствени предмети можат да имаат негативен влијание на распределбата на електричното поле, што може да доведе до искривување на електричното поле и преодолевање на изолативната јачина која може да издружи SF₆ гасовата ражда. Во овој случај, енд-штит А на резистенцијата може првично да изврши дуг до внатрешната стена на резервоарот. Забелешка, странствените предмети во резервоарот можат да бидат скриени во невидливи џепови, кога одсечувачот е затворен со напон, прекомерниот напон генериран може, под влијание на силата на електричното поле, да ги премести странствените предмети во области со посилно електрично поле, што може да доведе до искривување на електричното поле и јавување на дугови.

4 Заклучок

Забелешка на широката употреба на напредни прекинувачи во електричниот систем, грешки како прекин на резервоарски прекинувачи и GIS опрема поради странствени предмети се често јавуваат. За да се предотвратат такви грешки, потребно е да се јачи работата на живо-линеарна детекција, особено со зголемување на фреквенцијата на испитување на прекинувачите кои често работат. Во исто време, при настанувањето на местото, треба строго да се провери дали опремата е завршила 200 механички операции за да се осигура функционирањето на механизмот и да се избегнат негативните ефекти на металните отпадоци на работата на опремата после вградувањето.