Nyílt állapotú SF6 átmenetkikapcsolók izolációszakadási hibáinak okainak elemzése

A GIS (gázizolált kapcsolókészülék) SF₆ gázt használ izoláló és ívkioltó médiumként. Több előnnyel is rendelkezik, mint például a kis területigény, a magas megbízhatóság, a kiváló biztonság és a kényelmes karbantartás. Az SF₆ áramköri szakító, mint a GIS berendezés integrált része, domináns pozíciót foglal el 110 kV és annál magasabb feszültségű szinteken.

Ez a cikk egy hibát ismertet, amely bekövetkezett egy adott erőműben, az 1. egység energiatermelési és szinkronizálási folyamata során. Kifejezetten, amikor a fő transzformátor magasfeszültségi oldalán található 220 kV SF₆ áramköri szakító (2201) nyitva állt, a C fázis izolációja leterhelt. Ennek eredményeként a szakítóhibavédelem és a negatív sorrendű áramerővédelem aktiválódott, ami azt eredményezte, hogy az egység indítása és a hálózathoz való csatlakoztatása sikertelen volt.

1. A hiba folyamata és kezelése

Az 1. egység energiatermelési indítása és a következő szinkronizálási folyamat során a figyelőrendszer jelentést tett a szakítóhibavédelem aktiválódásáról, a negatív sorrendű áramerővédelem működéséről, az elektromos védelem kilapadásáról, valamint a 220 kV Jia és Yi vonal alacsony feszültségéről. Nincs más védelmi riasztás az egységről.

Az 1. egység leállítási eljárását végrehajtotta. A 220 kV Jia és Yi vonal 2211-es kapcsolója kilapadt, valamint az ellátótranszformátor (2200 Jia) kapcsolója is, miközben az ellátóenergia automatikus váltó eszköze aktiválódott. A hálózati üzemirányítással és ellenőrzéssel történő konzultáció után megállapították, hogy nincs hiba a 220 kV Jia és Yi vonalon. Kezdetben úgy ítéltek, hogy a fő szakító (2201) hibás.

Amikor a 2201-es szakítót ellenőrizték, a 2201-es szakító C fázisú ívkioltó kamrájának törésvonalán nagy mennyiségű por és egyéb melléktermékek találhatók, amelyek a gázkamrában szétszóródtak. A szakító felületén nincsenek nyilvánvaló rövidzárló pontok, és nem észlelhető a szakító földre záródásának jelensége. Kezdetben arra jutottak, hogy a 2201-es szakító C fázisának töréspontjai közötti izoláció leterhelt.

Az egység biztonságos és stabil működésének biztosítása, valamint a baleset elemzése érdekében a 2201-es szakító három fázisa egyenletesen cserélve lett. Kapcsolódó elektromos megelőző vizsgálatokat, valamint az egység kézi indítását, nullfeszültségű emelését és a hálózathoz való csatlakoztatását végrehajtották.

2. A védelem működésének elemzése

Az 1. egység hibahullámának vizsgálata alapján kiderült, hogy a védelem működésekor az 1. egység még a szinkronizálási folyamatban van, ami 25 másodpercig tart (a normál szinkronizálási záródási idő körülbelül 80 másodperc), és ebben az időszakban nem adtak ki szinkronizálási záródási parancsot. Ezt követően a generátortranszformátor egység védelmi hullámának vizsgálata alapján kiderült, hogy a fő transzformátor alacsonyfeszültségi oldalán B és C fázisban van áram, míg A fázisban nincs (a transzformátor vezetéskonfigurációja Yｎ／Ｄ１１).

Az 1. egység energiatermelése során a negatív sorrendű áramerővédelem fordított időarányos értéke túllépi a küszöböt, és összegyűlik a kilapadási szakaszba, ami a védelem kilapadását okozza. Az 1. egység energiatermelése során a negatív sorrendű áramerővédelem kilapítja a 2201-es szakítót. Mivel a szakító ekkor még nyitva áll, nem tudja lezárni a C fázisban lévő leterhelt áramot. Ezen a pillanaton a 2201-es szakító RCS - 921A védelme a generátortranszformátor egység háromfázisú kilapadási jelét kapja. Ugyanakkor C fázisban van áram, ami meghaladja a hibabeállítást, és a hibavédelem aktiválódik, ami az 1. egység leállítását eredményezi. A hibavédelem távolról kilapítja a 220 kV Jia és Yi vonal 2211-es szakítóját a vonalvédelem RCS - 931AM révén. Ezért ez a védelemi működés a 2201-es szakító C fázisának töréspontjainak leterhüléséből adódik, amikor a szakító nem záródik be, és minden védelemi működés helyes.

3. A hiba okainak elemzése

A hiba bekövetkezésekor az egység generátorszintű feszültsége elérte a szabványos értéket, de a kapcsoló vezető részei még nem záródtak be. Ekkor a kapcsolón keresztül haladó feszültség eléri a maximális értéket. A 2201-es szakító C fázisának töréspontjai közötti izoláció leterhülése előtt a figyelőrendszer nem adott riasztást az SF₆ gázkamrában mért alacsony nyomás miatt, és a helyszíni ellenőrzés során az SF₆ sűrűség-reléek mind a zöld zónában voltak.

A 2201-es szakító teljes működési száma 535, ami messze van a tervezett szabványos működési számtól, ami 5000. A hibahullám adatok, a hibás szakító tényleges állapota, valamint az 1. egység szakítójának kapcsolódó karbantartási adatok alapján a 2201-es szakító C fázisának töréspontjai közötti izoláció leterhülésének lehetséges okaival kapcsolatban a következő előzetes elemzésre jutottak:
(1) A C fázisú szakító ívkioltó kamráján belül szerkezeti problémák vannak. A belső elemek lehetnek lököltek, ami port és leterhülést okoz a csatlakozó pontok között.
(2) A C fázisú szakító ívkioltó kamrájában takarmányproblémák vannak. A szakító többszörös működése során lassan kialakulhat egy leterhülési csatorna, ami izolációs leterhülést okoz.
(3) A C fázisú szakító töréspontján anyagproblémák vannak. A töréspont anyagának helytelen használata a szakító működése során impuritásokat okoz, amelyek hosszú ideig a csatlakozó pontok külső felületéhez ragaszkodnak. Lassan kialakulhat egy leterhülési csatorna, ami végül a töréspontok közötti izoláció leterhülését eredményezi.

A hibás C fázisú ívkioltó kamra visszakerül a gyárhoz diszmetáláshoz és elemzéshez. Ugyanakkor a nem hibás A vagy B fázis (bármelyik fázis) is visszakerül a gyárhoz diszmetáláshoz és összehasonlító elemzéshez. Az elemzési jelentés következtetése, hogy a kamra A és B kapcsolói között történik leterhülés.

4. Megelőző intézkedések

Erősítse az SF₆ gáz beszerzésének és használatának felügyeletét, és szigorúan hajtsa végre a karbantartási munkákat a működési utasítások és karbantartási szabályzatok követelményei szerint. Az ívkioltó kamra cseréje és telepítése során hatékony pormentesítő intézkedéseket kell alkalmazni. Amikor lyukak, fedélek stb. nyitva vannak, porfedőket kell használni a bezárásra. Ha a telepítési hely környezete rossz, és nagy mennyiségű por van, akkor a telepítést meg kell állítani.

5. Következtetés

Mundionként nem fordult elő ilyen hiba ennek a típusú szakítónál, amikor nyitva áll. Ez a hiba véletlen együttesnek tekinthető, vagy inkább a normál statisztikai hibáknál túlmutató befolyásoknak. Ez az erőmű vízvillamos energia termelő, és az egység naponta sokszor váltogat az energiatermelés és a visszatöltés között, ami nagy működési számot jelent, ami közvetlen összehasonlítást nem tesz lehetővé. Szigorúbb vizsgálat érdekében átmeneti rögzítőket kell telepíteni a szakító mindkét oldalán, hogy a hosszú távú megfigyelés eredményeinek alapján keressenek lehetséges okokat.