25 MVA Ark Fırın Dönüşücüsündeki Hafif Gaz Uyarıları için Hata Analizi ve İyileştirme Önlemleri

Belli bir şirketin 25 MVA elektrik ark furunu transformatörü eski Sovyetler Birliği'nden ithal edilmiş bir ekipmandır. Üç adet tek fazlı transformatörden oluşur, her biri 8.333 MVA kapasiteli ve D,d0 bağlantı grubuna sahiptir. Birincil gerilim 10 kV, ikincil gerilim 140 ile 230.4 V arasındadır. Tepki değiştirme yöntemi, 21 adım (11, 12 ve 13 numaralı adımlar bir adıma toplandığı için toplam 23 pozisyon) olan yük altında tepki değiştirme yöntemidir. Her faz bağımsız olarak düzenlenerek, eritme sırasında A, B ve C fazları ayrı ayrı ayarlanarak üç fazlı elektrotlar arasında dengeli akım sağlanabilir.

Normal işletim sırasında, B faz transformatöründe iki kez hafif gaz alarmı meydana geldi. Gaz salınmasından sonra güç yeniden sağlandı ve işletme normalleşti. Aynı zamanda yağ örnekleri alınıp gaz kromatografik analiz yapıldı ve sonuçlarda anormallik bulunmadı. O dönemde, sorun genellikle yağ boru sisteminin negatif basınç bölümündeki sızıntı nedeniyle havanın girişi sonucu ortaya çıktığı düşünülüyordu. Ancak, sonraki günlerde hafif gaz alarmları sık sık meydana gelmeye başladı, bir vardiyada 6-7 kez kadar ulaştı. Sonraki yağ örnekleme ve gaz kromatografik analiz sonuçları anormal çıktı.

1. Ark Furunu Transformatöründeki Hafif Gaz Arızasının Analizi

Gaz kromatografik analiz, gazların yağda çözünmesine dayanır; konsantrasyon yağın çözünürlük sınırını aşarsa, serbest gaz oluşur. Bu gazların bileşimi (μL/L) iç hatanın türüne ve şiddetine yakından bağlıdır. Bu nedenle, bu yöntem, iç transformatör hatalarını erken aşamada tespit etmek ve bu hataların konumunu ve gelişimini sürekli izlemek için kullanılabilir.

Analiz sonucu: Toplam hidrokarbon ve asetilen seviyeleri kabul edilebilir sınırları aştı. Üç oranlı kodlama kurallarına göre, kod kombinasyonu 1-0-1, arızanın tipinin ark salınımı olduğunu gösteriyor.

2. Çekirdek Kaldırma İncelemesi Sonuçları ve Analizi

2.1 Çekirdek Kaldırma İncelemesi Sonuçları

Ekipman tehlikelerini zamanında ortadan kaldırmak ve hatanın büyümesini önlemek amacıyla çekirdek kaldırma incelemesi yapıldı. Inceleme sonucunda, hatanın yüklü tepki değiştiricideki kutup anahtarı kontaklarında başladığını ve bu kontakların ciddi derecede ısınmış ve yanık olduğu tespit edildi.

2.2 Kutup Anahtarı Kontaklarının Isınması ve Hasarının Analizi

2.2.1 Kontaklardaki Uzun Süreli Aşırı Yük Akımı

Kutup anahtarı kontaklarından geçen nominal akım 536 A hesaplandı. Fırının sık sık aşırı yük altında çalışması nedeniyle, gerçek akım anahtarın nominal kapasitesini aştı, bu da kontakta aşırı sıcaklık artışına neden oldu. Bu ısınma, yerel sıcak noktalar oluşturdu, kontak direncini artırdı ve yağın ayrışmasına, serbest gaz üretimine ve hafif gaz alarmlarına yol açan "kötü döngüyü" başlattı.

2.2.2 Kutup Anahtarı Kontaklarının Uzun Süre Aynı Pozisyonda Çalışması

Kutup anahtarı, esas olarak 1-10 gerilim basamakları için bir pozisyon ve 11-23 gerilim basamakları için bir pozisyon olan iki pozisyona sahip bir seçici anahtardır. Gerçek işletimde, fırının ikincil gerilimi sürekli olarak 21-23 basamaklarında çalıştırıldığından, anahtar kontakları uzun süre aynı pozisyonda kaldı. Bu, normal silme hareketini ortadan kaldırdı, kontak yüzeyinin kendiliğinden temizlenmesini engelledi. Organik kirleticiler birikerek, kararlı, koyu renkli yalıtım bir film oluşturdu. Bu film, akım taşıma kapasitesini azalttı, kontak direncini artırdı ve kontak sıcaklığını yükseltti. Yüksek sıcaklık, kirleticilerin birikimini hızlandırdı, "kötü döngüyü" pekiştirdi ve serbest gaz üretimi ile gaz alarmlarına neden oldu.

3. İyileştirme Önerileri

3.1 Kontak Akım Taşıma Kapasitesini Artırma ve Kontak Direncini Azaltma

Sık sık aşırı yük altında çalışan fırının ihtiyaçlarını karşılamak için kutup anahtarı kontakları yeniden imal edildi. Gerçek ölçümlere dayanarak ve montaj boyutlarını değiştirmeden, orijinal doğrusal kontak yüzeyinin genişliği 2 mm artırıldı, bu da akım kapasitesini artırdı. Orijinal krom-nikel alaşımı kaplama, sert gümüş kaplama ile değiştirildi ve kaplama kalınlığı 0.5 mm artırıldı. Bu, kontak baskısını artırdı, kontak direncini azalttı ve iletkenliği artırdı.

3.2 Kutup Anahtarı için Düzenli Boş Yük İşletimi

Uzun süreli durma ve ilgili direnç artışı önlenmek üzere, transformatör önleyici testleri sırasında kutup anahtarı için ek boş yük işlemler dahil edildi. Ayrıca, kullanıcıların ayağında anahtarı her ay bir kez boş yük altında çalıştırmaları gerektiği belirtildi. Amac, kontak yüzeyini mekanik olarak silip temizlemek, birikintileri kaldırmak ve kontak direncini azaltmaktır.

4. Sonuç

Transformatör tepki değiştiricisi kontaklarındaki ısınma arızaları, istikrarlı işletim üzerinde önemli etkiye sahip olan büyük sorunlardan biridir. Hatanın doğasını ve konumunu zamanında ve doğru bir şekilde belirleme, hedefe yönelik düzeltme işlemlerinde hayati önem taşır. Derslerin sürekli birikimi, analitik doğruluğu artırmak için gereklidir. Ark furunu transformatöründeki hafif gaz alarmları, kapsamlı bir analizle kök nedenleri belirlendi ve etkili önlemler uygulanarak gizli tehlike ortadan kaldırıldı. İki yıldan fazla işletim sonrasında, benzer anormallikler meydana gelmedi. Bu çözüm, transformatörün çıkarılması, onarımı ve planlanmamış duruşlar nedeniyle ekonomik kayıpların önlenmesinde önemli ekonomik faydalar sağladı.