Analiza uzroka kvarova usled rušenja izolacije u prekidacičima SF6 u otvorenom stanju

GIS (uređaj sa plinom izolovanja) koristi SF₆ gas kao sredstvo za izolaciju i ugaseći medijum. Ovaj uređaj ima nekoliko prednosti, poput male površine, visoke pouzdanosti, odlične bezbednosti i lakše održavanja. SF₆ prekidač, kao integralni deo GIS opreme, zauzima dominantnu poziciju na naponskim nivoima od 110 kV i više.

Ovaj članak detaljno opisuje grešku koja se dogodila tokom procesa proizvodnje struje i sinhronizacije jedinice 1 u određenoj elektranji. Konkretno, kada je 220 kV SF₆ prekidač 2201 na visokonaponskoj strani glavnog transformatora bio u otvorenom stanju, došlo je do propadanja izolacije faze C. Kao rezultat, aktivirana su zaštita od neuspeha prekidača i zaštita od negativne sekvenca struje, što je dovelo do neuspeha pokretanja jedinice i povezivanja na mrežu.

1 Proces incidenta i postupak rešavanja

Tokom pokretanja proizvodnje jedinice 1 i njenog sinhronizacionog procesa, sistem nadzora prijavio je aktiviranje zaštite od neuspeha prekidača, rad obrnutovremenog negativnog sekvenca struje, isključenje električne zaštite i poruke o sniženom napona na 220 kV liniji Jia i Yi. Nema drugih alarma zaštite za jedinicu.

Jedinica 1 izvršila je postupak isključivanja. 220 kV prekidač 2211 linije Jia i Yi je isključen, kao i prekidač pomoćnog transformatora napajanja (2200 Jia), dok je automatski prebacivač pomoćnog napajanja aktiviran. Nakon konzultacija sa ljudima iz mreže za raspoređivanje i kontrolu, utvrđeno je da nema grešaka na 220 kV liniji Jia i Yi. Inicijalno se procenilo da glavni prekidač 2201 ima grešku.

Kada je prekidač 2201 otvoren za pregled, pronađena je velika količina prašine i drugih privitka na presjeku ugaseće komore faze C prekidača 2201, koji su se raspršili unutar plinske komore. Na površini prekidača nisu bili vidljivi očigledni tački kratkog spoja, i nije detektovan fenomen kratkog spoja na zemlju prekidača. Inicijalno se analiziralo i zaključilo da je došlo do propadanja izolacije između presjeka faze C prekidača 2201.

Da bi se osiguralo sigurno i stabilno funkcionisanje jedinice i provedena analiza nesreće, sve tri faze prekidača 2201 su uniformno zamenjene. Sprovedeni su relevantni električni preventivni testovi i ručno pokretanje, podizanje nultog napon i testovi povezivanja na mrežu jedinice.

2 Analiza akcije zaštite

Pregledom oscilograma greške jedinice 1, utvrđeno je da kada zaštita deluje, jedinica 1 je još uvek u sinhronizacionom procesu i taj proces traje 25 sekundi (normalno vreme sinhronizacionog zatvaranja je oko 80 sekundi), a tijekom ovog perioda nije izdata naredba za sinhronizaciono zatvaranje. Zatim, pregledom oscilograma zaštite generator-transformator jedinice, otkriveno je da postoji struja u fazi B i C na niskonaponskoj strani glavnog transformatora, dok u fazi A nema struje (konfiguracija spajanja transformatora je Yｎ／Ｄ１１).

Nepouzdanost obrnutovremenog negativnog sekvenca prekomjerne struje jedinice 1 tijekom proizvodnje premašila je prag i nakupila do aktiviranja isključujućeg segmenta, što je dovelo do isključivanja zaštite. Obrnutovremena negativna sekvenca prekomjerne struje jedinice 1 isključuje prekidač 2201. Budući da je prekidač još uvek u otvorenom stanju, ne može prekinuti struju propadanja faze C. U tom trenutku, zaštita RCS - 921A prekidača 2201 prima signal zaštite od neuspeha inicijalizovan od strane trofaznog isključivanja generator-transformator jedinice. Istovremeno, postoji struja u fazi C, koja premašuje postavljenu vrednost neuspeha, i zaštita od neuspeha deluje, dovodeći do toga da jedinica 1 izvrši postupak isključivanja. Zaštita od neuspeha daljinski isključuje 220 kV liniju Jia i Yi prekidač 2211 putem zaštite linije RCS - 931AM. Stoga, ova akcija zaštite je uzrokovana propadanjem izolacije presjeka prekidača 2201 kada ne uspije zatvoriti, a sve akcije zaštite su tačne.

3 Analiza uzroka greške

Kada se dogodi greška, napona na strani generatora jedinice dostignuo je nominalnu vrednost, ali provodni deo prekidača nije zatvoren. U tom trenutku, napona preko prekidača dostiže maksimalnu vrednost. Pre propadanja izolacije presjeka faze C prekidača 2201, sistem nadzora ne emituje alarm za niski pritisak u SF₆ plinskoj komori, a inspekcija na mestu pokazuje da su svi relé za gustoću SF₆ u zelenoj zoni.

Ukupan broj operacija prekidača 2201 iznosi 535, što je daleko od projektovanog nominalnog broja operacija, koji iznosi 5000. Na osnovu podataka oscilograma greške na mestu, stvarnog stanja greškastog prekidača i relevantnih podataka o održavanju prekidača jedinice 1, mogući uzroci propadanja izolacije između presjeka faze C prekidača 2201 su inicijalno analizirani kao sledeći:
(1) Postoje strukturni problemi unutar ugaseće komore prekidača faze C. Unutrašnji elementi mogu biti raskopljeni, što dovodi do iscrpljenja i propadanja između ulaza.
(2) Postoje problemi sa impuritetima unutar ugaseće komore prekidača faze C. Tijekom više operacija prekidača, postepeno se formira kanal iscrpljenja, što dovodi do propadanja izolacije.
(3) Postoje materijalni problemi sa presjekom prekidača faze C. Nepravilan korišćenje materijala presjeka dovodi do generisanja impuriteta tijekom rada prekidača, koji dugotrajno lepe na vanjsku površinu ulaza. Postepeno se formira kanal iscrpljenja, što konačno dovodi do propadanja izolacije između presjeka.

Greškasta ugaseća komora faze C se vraća u fabriku za demontazu i analizu. Istovremeno, ili ne-greškasta faza A ili faza B (bilo koja faza) se vraća u fabriku za demontazu i upoređivanje. Zaključak analitičkog izveštaja je da se iscrpljenje dešava između kontakata A i B ugaseće komore.

4 Prevencioni meri

Jačanje upravljanja nabavkom i korišćenjem SF₆ gasa, i strogo sprovoditi rad u skladu sa zahtevima uputa za korišćenje i regulativa o održavanju tokom procesa održavanja. Tokom zamene i instalacije ugaseće komore, trebaju se poduzeti efikasne mere za sprečavanje prašine. Kada se otvore rupice, poklopce itd., trebaju se koristiti poklopce za zatvaranje. Ako je okruženje instalacijskog mesta loše i ima veliku količinu prašine, instalacija treba da bude zaustavljena.

5 Zaključak

Širom sveta, takva greška ovog tipa prekidača kada je u otvorenom stanju nije se dogodila. Ova greška može biti atribuirana slučajnom slagodbi ili, verovatnije, faktorima koji idu izvan normalnih statističkih grešaka. Ova elektrana je pumpirajuća elektrana, a jedinica redovno prelazi između stanja proizvodnje i pumpiranja svakog dana sa velikim brojem operacija, što čini nemogućim direktno upoređivanje. Za dublje istraživanje, trebalo bi instalirati privremene registre na obe strane prekidača kako bi se pretraživali mogući uzroci na osnovu rezultata dugoročnog promatranja.