Analisis ng mga Dahilan ng Pagkasira ng Insulasyon sa Mga SF6 Circuit Breakers sa Bumubukas na Estado

Ang GIS (Gas Insulated Switchgear) ay gumagamit ng SF₆ gas bilang insulating at arc-extinguishing medium. Ito ay may maraming mga pangunahing abilidad, tulad ng maliit na footprint, mataas na katiwakan, kamangha-manghang kaligtasan, at madaling pagpapanatili. Ang SF₆ circuit breaker, na isang mahalagang bahagi ng kagamitan ng GIS, ay naghahawak ng dominanteng posisyon sa antas ng voltage na 110 kV at higit pa.

Ang artikulong ito ay naglalaman ng detalye ng isang kasalanan na nangyari noong proseso ng pagbuo ng kuryente at synchronisasyon ng Unit 1 sa isang tiyak na planta ng kuryente. Partikular na, kapag ang 220 kV SF₆ circuit breaker 2201 sa high-voltage side ng main transformer ay nasa open state, ang insulation ng Phase C ay nabigwas. Bilang resulta, ang circuit breaker failure protection at negative sequence current protection ay pinabilis, na humantong sa pagkabigo ng pagsisimula ng unit at grid connection.

1 Proseso ng Incidensya at Pamamaraan ng Paggamot

Sa panahon ng pagsisimula ng pagbuo ng kuryente ng Unit 1 at ang sumusunod na proseso ng synchronisasyon, ang sistema ng monitoring ay umulat ng pagpabilis ng circuit breaker failure protection, ang operasyon ng inverse time negative sequence current protection, ang tripping ng electrical protection, at ang undervoltage messages ng 220 kV Line Jia at Line Yi. Walang ibang mga alarm ng proteksyon para sa unit.

Ang Unit 1 ay isinagawa ang proseso ng shutdown. Ang 220 kV switch 2211 ng Line Jia at Line Yi ay tumilaok, at ang switch ng auxiliary power transformer (2200 Jia) ay tumilaok din, habang ang self-switching device ng auxiliary power supply ay pinabilis. Matapos kumpirmahin sa grid dispatching at control personnel, natukoy na walang mga kasalanan sa 220 kV Line Jia at Line Yi. Unang-una, itinadhana na ang main circuit breaker 2201 ay may kasalanan.

Kapag binuksan ang 2201 circuit breaker para sa inspeksyon, natagpuan ang malaking dami ng alikabok at iba pang mga attachments sa pagputol ng arc extinguishing chamber ng Phase C ng 2201 circuit breaker, na nakalat sa loob ng gas chamber. Walang malinaw na short-circuit points sa ibabaw ng circuit breaker, at hindi natukoy ang ground short-circuit phenomenon ng circuit breaker. Unang-una, inanalisa at itinadhana na ang insulation sa pagitan ng break points ng Phase C ng 2201 circuit breaker ay nabigwas.

Upang matiyak ang ligtas at matatag na operasyon ng unit at magbigay ng pag-aaral ng aksidente, ang tatlong phase ng 2201 circuit breaker ay pare-parehong pinalitan. Inilapat ang mga kaugnay na electrical preventive tests at ang manual startup, zero-voltage rise, at grid connection tests ng unit.

2 Analisis ng Pagpabilis ng Proteksyon

Sa pamamagitan ng pagtingin sa fault oscillogram ng Unit 1, natuklasan na kapag ang proteksyon ay naging aktibo, ang Unit 1 ay nandoon pa rin sa proseso ng synchronisasyon at ang prosesong ito ay tumagal ng 25 segundo (ang normal na oras ng synchronisasyon ay humigit-kumulang 80 segundo), at walang synchronization closing command na inilabas sa panahong ito. Sa susunod, sa pamamagitan ng pagtingin sa proteksyon oscillogram ng generator-transformer unit, natuklasan na mayroong kuryente sa Phase B at Phase C sa low-voltage side ng main transformer, habang walang kuryente sa Phase A (ang configuration ng transformer wiring ay Yｎ／Ｄ１１).

Ang hindi pantay na halaga ng inverse time negative sequence overcurrent ng Unit 1 sa panahon ng pagbuo ng kuryente ay lumampas sa threshold at nag-accumulate upang mapabilis ang tripping section, na nagdudulot ng pagpabilis ng proteksyon. Ang inverse time negative sequence overcurrent protection ng Unit 1 sa panahon ng pagbuo ng kuryente ay pinabilis ang 2201 circuit breaker. Dahil ang circuit breaker ay nasa open state pa rin sa oras na ito, hindi ito makapagputol ng breakdown current ng Phase C. Sa oras na ito, ang proteksyon RCS - 921A ng 2201 circuit breaker ay tumanggap ng failure protection signal na inilunsad ng three-phase trip ng generator-transformer unit. Samantala, may kuryente sa Phase C, na lumampas sa failure setting value, at ang failure protection ay naging aktibo, na nagdulot ng pagpabilis ng proseso ng shutdown ng Unit 1. Ang failure protection ay naging aktibo upang remotely trip ang 220 kV Line Jia at Line Yi 2211 circuit breaker sa pamamagitan ng line protection RCS - 931AM. Kaya, ang pag-act ng proteksyon na ito ay dulot ng pagbaba ng break point ng 2201 circuit breaker kapag hindi ito nagsara, at ang lahat ng mga pag-act ng proteksyon ay tama.

3 Analisis ng Dahilan ng Kasalanan

Kapag nangyari ang kasalanan, ang voltage sa gilid ng generator ng unit ay umabot sa rated value, ngunit ang conductive part ng switch ay hindi pa nagsara. Sa oras na ito, ang voltage sa gitna ng switch ay umabot sa pinakamataas na halaga. Bago ang insulation ng break point ng Phase C ng 2201 circuit breaker ay nabigwas, ang sistema ng monitoring ay hindi naglabas ng alarm para sa mababang pressure sa SF₆ gas chamber, at ang on-site inspection ay nagpakita na ang lahat ng SF₆ density relays ay nasa green zone.

Ang kabuuang bilang ng operasyon ng 2201 circuit breaker ay 535 beses, na malayo pa sa designed rated number of operations, na 5000 beses. Batay sa on-site fault oscillogram data, ang aktwal na estado ng faulty circuit breaker, at ang mga kaugnay na maintenance data ng circuit breaker ng Unit 1, ang mga posible na dahilan ng insulation breakdown sa pagitan ng break points ng Phase C ng 2201 circuit breaker ay unang-una inanalisa bilang sumusunod:
(1) May mga problema sa estruktura sa loob ng arc extinguishing chamber ng Phase C circuit breaker. Ang mga komponente sa loob ay maaaring maging loose, na nagresulta sa discharge at breakdown sa pagitan ng ports.
(2) May mga problema sa impurity sa arc extinguishing chamber ng Phase C circuit breaker. Sa maraming operasyon ng circuit breaker, ang isang discharge channel ay unti-unting nabuo, na nagresulta sa insulation breakdown.
(3) May mga problema sa material ng break point ng Phase C circuit breaker. Ang hindi tamang paggamit ng break point material ay nagresulta sa pagbuo ng mga impurity sa panahon ng operasyon ng circuit breaker at nag-adhere sa labas na ibabaw ng port sa mahabang panahon. Unti-unting nabuo ang isang discharge channel, na sa huli ay nagresulta sa insulation breakdown sa pagitan ng break points.

Ang faulty Phase C arc extinguishing chamber ay inilipad pabalik sa factory para sa disassembly at analisis. Sa parehong oras, ang non-faulty Phase A o Phase B (anumang isa) ay inilipad pabalik sa factory para sa disassembly at comparative analysis. Ang konklusyon ng analysis report ay ang discharge ay nangyari sa pagitan ng contacts A at B ng arc extinguishing chamber.

4 Mga Preventive Measures

Palakasin ang procurement at usage management ng SF₆ gas, at patuloy na gawin ang trabaho ayon sa mga requirement ng operation instruction manual at maintenance regulations sa panahon ng maintenance operation process. Sa panahon ng replacement at installation ng arc extinguishing chamber, dapat magkaroon ng epektibong dust prevention measures. Kapag binuksan ang mga butas, covers, atbp., dapat gamitin ang dust covers para sa sealing. Kung ang lugar ng installation ay masamang kondisyon at may malaking dami ng alikabok, dapat itigil ang installation.

5 Konklusyon

Sa buong mundo, walang naganap na katulad na kasalanan sa ganitong uri ng circuit breaker kapag ito ay nasa open position. Ang kasalanan na ito ay maaaring ituring na accidental coincidence o, mas malamang, mga factor na lumalabas sa normal na statistical faults. Ang power plant na ito ay isang pumped-storage power plant, at ang unit ay madalas na nagbabago sa pagitan ng pagbuo ng kuryente at pumping conditions araw-araw, na may malaking bilang ng operasyon, kaya hindi posible ang direktang paghahambing. Para sa mas malalim na imbestigasyon, dapat ilagay ang transient recorders sa parehong gilid ng circuit breaker upang hanapin ang posible na mga dahilan batay sa resulta ng mahabang panahon ng obserbasyon.