تحلیل علل خرابی عایق در برش‌کننده‌های SF6 در حالت باز

GIS (سیستم تجهیزات با جایگاه گازی) از گاز SF₆ به عنوان ماده عایق و خاموش کننده استفاده می‌کند. این سیستم مزایای متعددی دارد، مانند حجم کوچک، قابلیت اطمینان بالا، ایمنی عالی و نگهداری راحت. شیر برشی SF₆ که بخش مهمی از تجهیزات GIS است، در سطوح ولتاژ ۱۱۰ kV و بالاتر موقعیت غالبی دارد.

این مقاله به یک خرابی که در زمان تولید برق و همزمان‌سازی واحد ۱ در یک نیروگاه مشخص رخ داده است، پرداخته است. به طور خاص، وقتی شیر برشی SF₆ ۲۲۰ kV ۲۲۰۱ در سمت فشار بالای ترانسفورماتور اصلی در حالت باز بود، عایق فاز C خراب شد. در نتیجه، حفاظت از شکست شیر و حفاظت جریان منفی توالی عمل کرد و منجر به شکست راه‌اندازی و وصل شدن واحد به شبکه شد.

۱ فرآیند وقوع و روند رسیدگی

در زمان راه‌اندازی تولید برق واحد ۱ و فرآیند همزمان‌سازی، سیستم نظارت گزارش داد که حفاظت از شکست شیر، عملکرد حفاظت جریان منفی توالی معکوس، برخاستن حفاظت الکتریکی و پیام‌های کم‌ولتاژ خط ۲۲۰ kV Jia و Yi فعال شده است. هیچ هشدار حفاظتی دیگری برای واحد وجود نداشت.

واحد ۱ رویه خاموش کردن را اجرا کرد. شیر ۲۲۰ kV ۲۲۱۱ خط Jia و Yi برخاست و شیر ترانسفورماتور تغذیه کمکی (۲۲۰۰ Jia) نیز برخاست، در حالی که دستگاه خودکار تغذیه کمکی فعال شد. پس از تأیید با کارکنان تنظیم و کنترل شبکه، تعیین شد که خط ۲۲۰ kV Jia و Yi هیچ خرابی ندارند. ابتدا تشخیص داده شد که شیر اصلی ۲۲۰۱ دارای خرابی است.

هنگام بازکردن شیر ۲۲۰۱ برای بازرسی، مقدار زیادی غبار و ضایعات دیگر در محل شکست اتاق خاموش کننده فاز C شیر ۲۲۰۱ یافت شد که در داخل کامره گاز پخش شده بود. نقطه کوتاه‌مداری واضحی روی سطح شیر وجود نداشت و هیچ پدیده کوتاه‌مداری زمینی شیر مشاهده نشد. ابتدا تحلیل و تشخیص داده شد که عایق بین نقاط شکست فاز C شیر ۲۲۰۱ خراب شده است.

برای تضمین عملکرد ایمن و پایدار واحد و تحلیل حادثه، سه فاز شیر ۲۲۰۱ به طور یکپارچه جایگزین شد. آزمون‌های پیشگیرانه الکتریکی و آزمون‌های راه‌اندازی دستی، بالا بردن ولتاژ صفر و وصل شدن به شبکه انجام شد.

۲ تحلیل عملکرد حفاظت

با بررسی نمودار نوسانات خرابی واحد ۱، مشاهده شد که در زمان عملکرد حفاظت، 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 دستور همزمان‌سازی صادر نمی‌شود. سپس با بررسی نمودار نوسانات حفاظت یکپارچه ژنراتور-ترانسفورماتور، مشاهده شد که جریان در فاز B و C در سمت فشار پایین ترانسفورماتور اصلی وجود دارد، در حالی که جریان در فاز A وجود ندارد (کانفیگوراسیون ترانسفورماتور Yن/D11 است).

مقدار نامتقارن جریان منفی توالی معکوس واحد ۱ در زمان تولید برق از آستانه عبور کرده و به بخش برخاستن رسیده، باعث برخاستن حفاظت می‌شود. حفاظت جریان منفی توالی معکوس واحد ۱ شیر ۲۲۰۱ را برخاست می‌دهد. چون شیر هنوز در حالت باز است، قادر به قطع جریان کوتاه‌مداری فاز C نیست. در این لحظه، حفاظت RCS - 921A شیر ۲۲۰۱ سیگنال حفاظت از شکست را که توسط برخاستن سه‌فازی یکپارچه ژنراتور-ترانسفورماتور شروع شده دریافت می‌کند. همچنین جریان در فاز C وجود دارد که از مقدار تنظیم شده شکست عبور کرده و حفاظت از شکست عمل می‌کند، باعث برخاستن واحد ۱ می‌شود. حفاظت از شکست از راه دور شیر ۲۲۰ kV خط Jia و Yi ۲۲۱۱ را از طریق حفاظت خط RCS - 931AM برخاست می‌دهد. بنابراین، این عملکرد حفاظتی به دلیل خرابی نقاط شکست شیر ۲۲۰۱ در زمان عدم بسته شدن آن ایجاد شده و تمامی عملکردهای حفاظتی صحیح هستند.

۳ تحلیل دلیل خرابی

در زمان وقوع خرابی، ولتاژ سمت ژنراتور واحد به مقدار اسمی رسیده است، اما بخش رسانای شیر هنوز بسته نشده است. در این زمان، ولتاژ بر روی شیر به بیشترین مقدار خود می‌رسد. قبل از خرابی عایق نقاط شکست فاز C شیر ۲۲۰۱، سیستم نظارت هیچ هشداری برای فشار پایین در کامره گاز SF₆ صادر نکرده و بازرسی محلی نشان می‌دهد که رله‌های چگالی SF₆ همه در منطقه سبز هستند.

تعداد کل عملکردهای شیر ۲۲۰۱ ۵۳۵ بار است که از تعداد عملکرد طراحی شده که ۵۰۰۰ بار است، بسیار دور است. بر اساس داده‌های نمودار نوسانات خرابی محلی، وضعیت واقعی شیر خراب و داده‌های نگهداری مربوط به شیر واحد ۱، دلایل احتمالی خرابی عایق بین نقاط شکست فاز C شیر ۲۲۰۱ به شرح زیر تحلیل اولیه شده است:
(۱) مشکلات ساختاری در داخل اتاق خاموش کننده فاز C وجود دارد. اجزای داخلی ممکن است آزاد باشند و باعث تخلیه و خرابی بین پورت‌ها شوند.
(۲) مشکلات آلودگی در اتاق خاموش کننده فاز C وجود دارد. در طول عملکردهای متعدد شیر، کانال تخلیه تدریجاً شکل می‌گیرد و باعث خرابی عایق می‌شود.
(۳) مشکلات مواد در نقاط شکست فاز C وجود دارد. استفاده نامناسب از مواد نقاط شکست باعث تولید آلودگی در طول عملکرد شیر می‌شود و به طولانی مدت به سطح خارجی پورت‌ها متصل می‌شود. تدریجاً کانال تخلیه شکل می‌گیرد و در نهایت به خرابی عایق بین نقاط شکست منجر می‌شود.

اتاق خاموش کننده فاز C خراب به کارخانه منتقل شده و برای تحلیل بازmontage شد. همزمان یکی از فاز‌های غیرخراب A یا B (هر یک از فاز‌ها) به کارخانه منتقل شده و برای تحلیل مقایسه‌ای بازmontage شد. نتیجه گزارش تحلیل این است که تخلیه بین تماس‌های A و B اتاق خاموش کننده رخ داده است.

۴ اقدامات پیشگیرانه

مدیریت خرید و استفاده از گاز SF₆ را تقویت کنید و در طول فرآیند نگهداری و تعمیرات به طور دقیق به نیازهای دستور العمل عملیاتی و مقررات نگهداری عمل کنید. در زمان تعویض و نصب اتاق خاموش کننده، اقدامات مؤثر ضد غبار اتخاذ شود. هنگام باز کردن سوراخ‌ها و پوشش‌ها، از پوشش‌های ضد غبار استفاده شود. اگر محیط نصب بد است و مقدار زیادی غبار وجود دارد، نصب متوقف شود.

۵ نتیجه‌گیری

در سراسر جهان، چنین خرابی‌ای در این نوع شیر برشی در حالت باز وجود ندارد. این خرابی می‌تواند به یک تصادف یا عوامل تأثیرگذار فراتر از خرابی‌های آماری نرمال نسبت داده شود. این نیروگاه یک نیروگاه ذخیره‌سازی پمپاژ است و واحد به طور مداوم بین حالت‌های تولید برق و پمپاژ در روز تغییر می‌کند و تعداد عملکردهای زیادی دارد که مقایسه مستقیم را غیرممکن می‌سازد. برای بررسی عمیق‌تر، ضبط‌کننده‌های گذرا باید در دو طرف شیر نصب شود تا بر اساس نتایج مشاهده بلندمدت علل احتمالی را پیدا کنند.