Suljetun tilan SF6-pyysiäisten eristyssäädösten särövaurioiden aiheuttajien analyysi

GIS (kaasulla eristetty kytkentälaite) käyttää SF₆-kaasua sekä eristävänä että kaarien sammuttavana mediana. Sillä on useita etuja, kuten pieni pohjapiiriala, korkea luotettavuus, erinomainen turvallisuus ja yksinkertainen huolto. SF₆-pistorasia, joka on osa GIS-laitetta, on vahvassa asemassa 110 kV:n ja sen yläpuolella olevissa jänniteasteissa.

Tässä artikkelissa tarkastellaan virhettä, joka tapahtui tietyssä sähköntuotantolaitoksessa yksikön 1 sähköntuotannon ja synkronoinnin aikana. Tarkemmin sanottuna, kun 220 kV:n SF₆-pistorasi 2201 oli avattuna päämuuntajan korkeajännitesivulla, vaihe C:n eristys hajosi. Tämän seurauksena aktivoituin pistorasian epäonnistumissuoja ja negatiivisen järjestelmän suuri virtasuojat, mikä johti yksikön käynnistyksen ja verkon yhdistämisen epäonnistumiseen.

1 Tapahtuman kulku ja käsittelymenettely

Yksikön 1 sähköntuotannon käynnistyksen ja synkronoinnin aikana valvontajärjestelmä ilmoitti pistorasian epäonnistumissuojan aktivoinnista, käänteisajan negatiivisen järjestelmän suuren virtasuojan toiminnasta, sähkösuojien avaamisesta ja 220 kV:n Jia- ja Yi-johtojen alijännitetiedotteista. Muuta suojaalaroituja yksikölle ei ollut.

Yksikkö 1 suoritti sammutusproseduurin. 220 kV:n Jia- ja Yi-johtojen 2211-pistorasia avaantui, ja apuvirtamuuntajan (2200 Jia) pistorasia myös avaantui, samalla kun apuvirran automaattinen siirtymislaitteisto aktivoitui. Varmistuttua verkon ohjaushenkilöstön kanssa, päätettiin, että 220 kV:n Jia- ja Yi-johtoissa ei ollut ongelmia. Alun perin arveltiin, että pääpistorasia 2201:ssä oli vika.

Kun 2201-pistorasia avattiin tarkastukseen, havaittiin vaihe C:n kaarien sammuttavan huoneiston murtumakohdassa paljon pölyä ja muita liitännäisiä, jotka olivat hajonnut huoneiston sisälle. Pistorasian pinnalla ei ollut selvää lyhyyskohdetta, eikä pistorasian maaliitusvirraperiaatetta havaittu. Alun perin analysoitiin, että vaihe C:n 2201-pistorasian murtumakohtien välisen eristys hajosi.

Yksikön turvallisen ja vakauden toiminnan varmistamiseksi sekä onnettomuuden analysointia varten 2201-pistorasian kolme vaihetta vaihdettiin yhtenäisesti. Suoritettiin asianmukaiset sähköiset ennaltaehkäisytestit ja yksikön manuaalinen käynnistys, nollajänniten nosto ja verkon yhdistäminen.

2 Suojatoiminnan analyysi

Yksikön 1 vikakuvion tarkastelusta havaittiin, että suojatoiminta aktivoitui, kun yksikkö oli vielä synkronointiprosessissa, joka kesti 25 sekuntia (normaali synkronointi sulkeutuu noin 80 sekunnissa), eikä synkronointisulkemiskomentoa annettu tämän ajanjakson aikana. Tämän jälkeen tarkasteltaessa generatorimuuntajayksikön suojakuvioita havaittiin, että päämuuntajan alijännitesivulla on virtaa vaihe B:llä ja C:llä, mutta ei vaihe A:lla (muuntajan kytkentäkonfiguraatio on Yｎ／Ｄ１１).

Yksikön 1 käänteisajan negatiivisen järjestelmän suuren virtasuoja ylitti kynnyksen ja kertyi niin, että aiheutti avaamisen. Yksikön 1 käänteisajan negatiivisen järjestelmän suuri virtasuojat avaivat 2201-pistorasian. Koska pistorasia oli edelleen avattuna, se ei pystynyt keskeyttämään vaihe C:n hajoamisvirtaa. Tällöin 2201-pistorasian suojat RCS - 921A vastaanottivat epäonnistumissuojasignaalin, jota generatorimuuntajayksikön kolmiulotteinen avaaminen aloitti. Samalla vaihe C:llä oli virtaa, joka ylitti epäonnistumiskynnyksen, ja epäonnistumissuojat toimivat, mikä sai yksikön 1 suorittamaan sammutusproseduurin. Epäonnistumissuojat toimivat etäavaamisella 220 kV:n Jia- ja Yi-johtojen 2211-pistorasian kautta linjasuojan RCS - 931AM:n kautta. Siksi tämä suojatoiminta johtui 2201-pistorasian murtumakohtien eristyksen hajoamisesta, kun se ei suljettu, ja kaikki suojatoiminnot olivat oikeat.

3 Vian syyanalyysi

Vian sattuessa yksikön tuotantopuolen jännite oli saavuttanut asetetun arvon, mutta kytkimen johtava osa ei ollut suljettu. Tällöin kytkimen jännite oli maksimiarvonsa. Ennen kuin vaihe C:n 2201-pistorasian murtumakohtien eristys hajosi, valvontajärjestelmä ei antanut hälytystä SF₆-kaasuhuoneen alijännitteestä, ja paikan päällä tehty tarkastus osoitti, että SF₆-tiheyden relaasit olivat kaikki vihreässä vyöhykkeessä.

2201-pistorasian kokonaismäärä toimintoja on 535, mikä on kaukana suunnitellusta toimintokertamäärästä, joka on 5000. Paikan päällä saatujen vian kuvioitietojen, viallinen pistorasian todellisen tilan ja yksikön 1 pistorasian ylläpitotietojen perusteella vaihe C:n 2201-pistorasian murtumakohtien eristyksen hajoamisen mahdolliset syynä ovat seuraavat:
(1) Vaihe C:n pistorasian kaarien sammuttavan huoneiston sisällä on rakenteellisia ongelmia. Sisäiset komponentit voivat olla löysyssä, mikä johtaa purkaukseen ja hajoamiseen porttien välillä.
(2) Vaihe C:n pistorasian kaarien sammuttavan huoneiston sisällä on impuriteetteja. Useiden pistorasian toimintojen aikana muodostuu asteittain purkauksen kanava, mikä johtaa eristysromahdukseen.
(3) Vaihe C:n pistorasian murtumakohtien materiaalissa on ongelma. Murtumakohtien materiaalin väärä käyttö aiheuttaa impuriteetit pistorasian toiminnan aikana, jotka kiinnittyvät pitkäaikaisesti portin ulkopintaan. Asteittain muodostuu purkauksen kanava, mikä lopulta johtaa murtumakohtien välisen eristysromahdukseen.

Virheellinen vaihe C:n kaarien sammuttava huoneisto kuljetetaan takaisin tehtaalle purkamista ja analysointia varten. Samalla joko ei-virheellinen vaihe A tai B (mikä tahansa vaihe) kuljetetaan takaisin tehtaalle purkamista ja vertailuanalyysiä varten. Analyysiraportin päätelmä on, että purkaukset tapahtuvat kaarien sammuttavan huoneiston pisteen A ja B välillä.

4 Ennaltaehkäisevät toimenpiteet

Vahvistetaan SF₆-kaasun hankinnan ja käytön hallintaa, ja suoritetaan huoltotoimet tiukasti käyttöohjeiden ja ylläpitosäännösten mukaan. Kaarien sammuttavan huoneiston vaihto- ja asennustyössä on otettava tehokkaat pölynpoisto-toimenpiteet. Kun reikiä, peittoja ym. avataan, tulisi käyttää pölysuojia. Jos asennuspaikan ympäristö on huono ja siellä on paljon pölyä, asennus tulisi keskeyttää.

5 Johtopäätös

Maailmanlaajuisesti tällainen vika ei ole esiintynyt tämän tyyppisessä pistorasiassa, kun se on avattuna. Tämä vika voidaan sanoa sattuma-asiana tai, todennäköisemmin, vaikutustekijöiden vuoksi, jotka ovat normaalien tilastollisten vikoiden ulkopuolella. Tämä sähköntuotantolaitos on vesipumppeja varustettu sähköntuotantolaitos, ja yksikkö vaihtelee päivittäin sähköntuotannosta ja pumppeihin suurella määrällä toimintoja, mikä tekee suoraan vertailun mahdotomaksi. Syvempi tutkimus vaatii transienrivaimurien asentamista pistorasian molemmille puolille, jotta mahdolliset syynä voidaan etsiä pitkäaikaisen havainnon tulosten perusteella.