تحلیل دلایل خطاهای شکست عایق در برش‌گرهای SF6 در حالت باز

GIS (گازی ایزوله شده سوئیچگیر) از گاز SF₆ به عنوان ماده عایق و خاموش کننده قوس الکتریکی استفاده می‌کند. این دستگاه مزایای متعددی دارد، از جمله حجم کوچک، قابلیت اطمینان بالا، ایمنی عالی و نگهداری راحت. مداربر قطع کننده SF₆ که بخش جدایی ناپذیری از تجهیزات GIS است، در سطح ولتاژ ۱۱۰ kV و بالاتر موقعیت غالبی دارد.

این مقاله به یک خرابی که در طی فرآیند تولید برق و همزمان‌سازی واحد ۱ در یک نیروگاه خاص رخ داده است، پرداخته است. به طور خاص، زمانی که مداربر قطع کننده SF₆ ۲۲۰ kV با شماره ۲۲۰۱ در سمت فشار قوی ترانسفورماتور اصلی در حالت باز بود، عایق فاز C تخریب شد. به علت این خرابی، حفاظت از خرابی مداربر و حفاظت جریان منفی دنباله‌ای فعال شد و این باعث شد که عملیات راه‌اندازی و وصل شدن به شبکه واحد متوقف شود.

۱ فرآیند حوادث و روند رسیدگی

در طی راه‌اندازی تولید برق واحد ۱ و فرآیند همزمان‌سازی بعدی، سیستم نظارتی گزارش فعال شدن حفاظت از خرابی مداربر، عملکرد حفاظت جریان منفی دنباله‌ای معکوس زمانی، قطع حفاظت الکتریکی و پیام‌های کم‌فشاری خط ۲۲۰ kV جیا و یی را اعلام کرد. هیچ هشدار حفاظتی دیگری برای واحد وجود نداشت.

واحد ۱ روند خاموشی را اجرا کرد. مداربر ۲۲۱۱ خط ۲۲۰ kV جیا و یی قطع شد و مداربر ترانسفورماتور تغذیه کمکی (۲۲۰۰ جیا) نیز قطع شد و دستگاه خودکار تغذیه کمکی فعال شد. پس از تأیید با کارکنان کنترل و تنظیم شبکه، مشخص شد که خط ۲۲۰ kV جیا و یی بدون خرابی هستند. ابتدا تشخیص داده شد که مداربر اصلی ۲۲۰۱ خرابی دارد.

هنگام باز کردن مداربر ۲۲۰۱ برای بازرسی، مقدار زیادی غبار و ضایعات دیگر در محل شکست اتاق خاموش کننده قوس Faz C مداربر ۲۲۰۱ یافت شد که در داخل کمره گاز پخش شده بود. روی سطح مداربر نقطه کوتاه‌مداری واضحی وجود نداشت و هیچ پدیده کوتاه‌مداری زمینی مداربر شناسایی نشد. ابتدا تحلیل و تشخیص داده شد که عایق بین نقاط شکست Faz C مداربر ۲۲۰۱ تخریب شده است.

برای تضمین عملکرد ایمن و پایدار واحد و تجزیه و تحلیل حوادث، سه فاز مداربر ۲۲۰۱ به طور یکسان تعویض شد. آزمایش‌های پیشگیرانه الکتریکی مربوطه و تست‌های راه‌اندازی دستی، بالا بردن ولتاژ صفر و وصل شدن به شبکه انجام شد.

۲ تحلیل عملکرد حفاظتی

با بررسی نمودار اعوجاج خطا واحد ۱، مشخص شد که در زمان عملکرد حفاظتی، واحد ۱ هنوز در فرآیند همزمان‌سازی است و این فرآیند ۲۵ ثانیه طول می‌کشد (زمان همزمان‌سازی نرمال حدود ۸۰ ثانیه است) و در این مدت هیچ دستور همزمان‌سازی صادر نمی‌شود. سپس با بررسی نمودار اعوجاج حفاظتی یکای ژنراتور-ترانسفورماتور، مشخص شد که جریان در Faz B و Faz C سمت فشار کم ترانسفورماتور اصلی وجود دارد، در حالی که در Faz A جریانی وجود ندارد (سیم‌بندی ترانسفورماتور Yn/D11 است).

مقدار نامتوازن جریان دنباله‌ای منفی معکوس زمانی واحد ۱ در طی تولید برق از آستانه عبور می‌کند و تجمع می‌یابد تا بخش قطع را فعال کند و باعث قطع حفاظت می‌شود. حفاظت جریان دنباله‌ای منفی معکوس زمانی واحد ۱ در طی تولید برق مداربر ۲۲۰۱ را قطع می‌کند. از آنجا که مداربر هنوز در حالت باز است، قادر به قطع جریان تخریب Faz C نیست. در این لحظه، حفاظت RCS - 921A مداربر ۲۲۰۱ سیگنال حفاظت از خرابی را که توسط قطع سه‌فازی یکای ژنراتور-ترانسفورماتور شروع شده است، دریافت می‌کند. در عین حال، جریان در Faz C وجود دارد که از مقدار تنظیم شده خرابی عبور می‌کند و حفاظت از خرابی عمل می‌کند و باعث می‌شود واحد ۱ روند خاموشی را اجرا کند. حفاظت از خرابی با استفاده از حفاظت خط RCS - 931AM مداربر ۲۲۰ kV خط جیا و یی ۲۲۱۱ را به طور دوردست قطع می‌کند. بنابراین، این عملکرد حفاظتی به دلیل تخریب نقطه شکست مداربر ۲۲۰۱ در زمان عدم بسته شدن آن است و تمام عملکردهای حفاظتی صحیح هستند.

۳ تحلیل علت خرابی

در زمان وقوع خرابی، ولتاژ سمت ژنراتور واحد به مقدار اسمی رسیده است، اما بخش هدایت‌کننده مداربر هنوز بسته نشده است. در این زمان، ولتاژ روی مداربر به بیشترین مقدار خود می‌رسد. قبل از تخریب عایق نقطه شکست Faz C مداربر ۲۲۰۱، سیستم نظارتی هیچ هشداری برای فشار پایین کمره گاز SF₆ صادر نمی‌کند و بازرسی محلی نشان می‌دهد که رله‌های چگالی SF₆ همه در منطقه سبز هستند.

تعداد کل عملیات مداربر ۲۲۰۱ ۵۳۵ بار است که از تعداد عملیات طراحی شده ۵۰۰۰ بار بسیار دور است. بر اساس داده‌های نمودار اعوجاج خطا محلی، وضعیت واقعی مداربر خراب و داده‌های نگهداری مربوط به مداربر واحد ۱، علل ممکن تخریب عایق بین نقاط شکست Faz C مداربر ۲۲۰۱ به شرح زیر تحلیل و تشخیص داده شده‌اند:
(۱) مشکلات ساختاری داخل اتاق خاموش کننده قوس Faz C وجود دارد. قطعات داخلی ممکن است آزاد باشند که باعث تخلیه و تخریب بین پورت‌ها می‌شود.
(۲) مشکلات آلودگی در اتاق خاموش کننده قوس Faz C وجود دارد. در طی عملیات مکرر مداربر، کانال تخلیه تدریجاً تشکیل می‌شود و باعث تخریب عایق می‌شود.
(۳) مشکلات ماده در نقطه شکست Faz C مداربر وجود دارد. استفاده نامناسب از ماده نقطه شکست باعث تولید آلودگی در طی عملیات مداربر می‌شود و به طولانی مدت به سطح خارجی پورت‌ها چسبیده می‌شود. تدریجاً کانال تخلیه تشکیل می‌شود و در نهایت باعث تخریب عایق بین نقاط شکست می‌شود.

اتاق خاموش کننده قوس Faz C خراب به کارخانه منتقل شده و برای تجزیه و تحلیل بازmontaj شد. همزمان، یکی از فاز‌های سالم Faz A یا Faz B (هر یک از فاز‌ها) به کارخانه منتقل شد و برای مقایسه تجزیه و تحلیل شد. نتیجه گزارش تحلیل این است که تخلیه بین تماس‌های A و B اتاق خاموش کننده قوس رخ داده است.

۴ اقدامات پیشگیرانه

مدیریت خرید و استفاده از گاز SF₆ را تقویت کنید و در طی فرآیند نگهداری و تعمیرات به صورت دقیق به دستورالعمل‌های عملیاتی و مقررات نگهداری عمل کنید. در طی تعویض و نصب اتاق خاموش کننده قوس، اقدامات موثر ضد گرد و غبار اتخاذ شود. هنگام باز کردن سوراخ‌ها و پوشش‌ها، از پوشش‌های گرد و غبار برای بسته‌بندی استفاده کنید. اگر محیط نصب بد و مقدار زیادی گرد و غبار وجود دارد، نصب را متوقف کنید.

۵ نتیجه‌گیری

در سراسر جهان، چنین خرابی‌ای در این نوع مداربر وقتی که در حالت باز است، رخ نداده است. این خرابی می‌تواند به تصادف یا، بیشتر احتمالاً، به عوامل تأثیرگذار فراتر از خرابی‌های آماری معمول نسبت داده شود. این نیروگاه یک نیروگاه ذخیره‌سازی پمپاژی است و واحد به طور مکرر بین حالت‌های تولید برق و پمپاژ در روز تغییر می‌کند و تعداد زیادی عملیات دارد، که امکان مقایسه مستقیم را فراهم نمی‌کند. برای بررسی عمیق‌تر، ضبط‌کننده‌های گذرا باید در دو طرف مداربر نصب شوند تا بر اساس نتایج مشاهده بلندمدت علل ممکن را پیدا کنند.