Azot yalıtlı halka ana birimlerindeki arızaların anlanması ve yönetilmesi
1. Gaz Sistemi Hataları
Çevre dostu gaz yalıtlı halka ana birimlerindeki en kritik hata türü, gaz sistemiyle ilgilidir ve genellikle gaz sızıntısı ve basınç anormallikleri ile ilgilidir. Azot yalıtımlı halka ana birimlerindeki gaz sızıntıları çoğunlukla mühür malzemesinin yaşlanması ve kaynak işleminin eksikliklerinden kaynaklanır. İstatistikler, gaz sızıntılarının yaklaşık %65'inin O-yüzeyi yaşlamasıyla, %30'unun ise yetersiz kaynaklama nedeniyle meydana geldiğini göstermektedir. Gaz sızıntısı yalıtım performansını etkilemekle kalmaz, aşırı koşullarda güvenlik sorunlarına da yol açabilir. Azot konsantrasyonu arttığında, çevresel oksijen seviyesi %19.5'in altına düşerse, boğulma riski ortaya çıkarak personel güvenliği için tehdit oluşturur.
Basınç anormallikleri, başka bir yaygın hatadır ve genellikle manyetik valf düzenlemelerinin başarısız olmasına veya mühür hatalarına bağlıdır. Azot yalıtımlı halka ana birimlerinde işletme basıncı genellikle 0.12-0.13 MPa arasında tutulur ve belirlenen mutlak basınç 0.2 MPa'yi aşmamalıdır. Basınç, belirlenen değerden %90'un altında (yaklaşık 0.11 MPa) düştüğünde, sistemin yalıtım performansı önemli ölçüde azalır ve hemen yeniden doldurma veya bakım gerektirir. Yüksek gerilim darbeleri sırasında, azotun dielektrik dayanımı "tepe fenomeni" olarak adlandırılan bir durumu gösterir; burada basınç ve yalıtım gücü arasındaki ilişki sadece homojen veya hafif homojen elektrik alanlarında doğrusaldır, bu da basınç kontrolünü daha karmaşık hale getirir.
Gaz sistemi hatalarını ele almak için modern çevre dostu halka ana birimler genellikle gelişmiş gaz izleme sistemleri ile donatılmıştır, bu sistemler basınç sensörleri, gaz sızıntı algılayıcıları ve nem izleme modüllerini içerir. Örneğin, kablosuz algılama teknolojisi, gaz odasındaki sıcaklık, basınç, sızıntı ve nem içeriği hakkında çok boyutlu gerçek zamanlı izleme imkanı sağlar, bu da hata uyarı yeteneklerini önemli ölçüde artırır. Pratik uygulamalar, böyle bir izleme sisteminin kurulumunun gaz sızıntı hata oranlarını %75'ten fazla azaltabileceğini ve ekipman bakımı aralığını 3-5 yıla kadar uzatabileceğini göstermiştir.
2. Elektrik Alanı İlgili Hatalar
Dengesiz elektrik alanı dağılımı nedeniyle oluşan kısmi salınımlar ve çöküş, çevre dostu gaz yalıtlı halka ana birimlerdeki ikinci büyük hata kategorisidir. Bu, azotun yalıtım gücü SF₆ gazının yalıtım gücünün yaklaşık üçte biri olduğu gerçeğine bağlanır. Dengesiz elektrik alanlarında, azotun yalıtım performansı önemli ölçüde azalır, bu da salınım olaylarına yol açmaktadır.
Elektrik alanı ile ilgili hataların spesifik belirtileri, bağlantı vidalarındaki salınımlar, flanşların etrafındaki elektrik alanı distorsiyonu ve yalıtkanların yüzeyindeki parlatma olabilir. Araştırma, bu hata noktalarındaki maksimum elektrik alan yoğunluğunun 5.4 kV/mm'ye ulaşabileceğini, bu da güvenlik eşiğinin çok üstünde olduğunu göstermektedir. Örneğin, vidanın başlarına ekran kapakları takılması, elektrik alan yoğunluğunu 2.3 kV/mm'ye indirerek salınım riskini önemli ölçüde azaltabilir.
Elektrik alanı hatalarının nedenleri genellikle üç faktöre bağlanır: birincisi, azotun düşük yalıtım gücü (SF₆'nın yaklaşık üçte biri), daha hassas elektrik alanı tasarımı gerektirir; ikincisi, gaz odasının karmaşık iç yapısı, kolayca elektrik alanı yoğunlaşma noktaları oluşturur; üçüncüsü, çevre dostu halka ana birimlerin kompakt tasarımı, geleneksel ekipmanlara kıyasla daha küçük faz-arası mesafelere sahip olması, elektrik alanının dengesizliğini artırır. Çevre dostu halka ana birimlerinde, iletkenler ve fazlar veya toprak arasındaki hava mesafesi genellikle 125 mm'den azdır, bu, SF₆ yalıtımlı birimlerdeki 350 mm'den çok daha küçüktür, bu da elektrik alanı kontrolünün özellikle önemlidir.
Elektrik alanı sorunlarını ele almak için tasarım optimizasyonu gereklidir. Potansiyel eşit potansiyel yalıtım manşonlarının kullanılması ve elektrik alanı simülasyonu aracılığıyla bağlantı şekillerinin ve flanş tasarımlarının optimize edilmesi, kısmi salınım riskini azaltabilir. Ayrıca, elektrot köşe yarıçaplarının (R açıları) artırılması ve dairesel busbarların kullanılması, elektrik alanının dengesizlik katsayısını azaltmanın etkili yöntemleridir. Üretim sırasında, canlı parçaların ve yalıtkanların yüzey elektrik alanı yoğunluğunun standart gereklilikleri karşıladığından emin olmak, özellikle epoksi reçine bileşenlerinin kısmi salınım kontrolü açısından önemlidir.
3. Isı Tescil Sorunlarından Kaynaklanan Hatalar
Çevre dostu gaz yalıtlı halka ana birimler tarafından karşılaşılan üçüncü büyük hata türü, yetersiz ısı tescilinden kaynaklanan aşırı ısınmadır. Azotun ısı tescil performansı, SF₆ gazının ısı tescil performansından çok daha zayıftır, bu özellik özellikle yüksek yük çalıştırma koşullarında belirgin hale gelir. Akım 2100 A'yı aştiğında, azot yalıtımlı halka ana birimlerin ısı tescil kapasitesi yetersiz hale gelir, bu da yalıtım malzemesinin yaşlanması ve bağlantı hatalarına kolaylıkla yol açar.
Yetersiz ısı tescilinin spesifik belirtileri, kablo bağlantı noktalarının aşırı ısınması, busbar bağlantılarındaki sıcaklık artışı ve yalıtım malzemelerinin karbonlaşmasıdır. Örneğin, ciddi bir kablo bağlantı noktasının yakılması kaza analiz edildi ve kötü yükleme uygulamaları ile yetersiz ısı tescilinin kombinasyonu sonucu oluştuğu tespit edildi. Uzun vadeli işletimde, aşırı ısınma, yalıtım malzemesinin performansının düşmesine neden olur, bu da sonunda kısa devre veya patlamaya yol açan kötü bir döngü oluşturur.
Isı tescil sorunlarının nedenleri genellikle üç aspekti içerir: birincisi, azotun ısı iletim katsayısı SF₆'nın sadece dörtte biridir, bu da kötü ısı iletimine neden olur; ikincisi, çevre dostu halka ana birimlerin kompakt tasarımı, gaz odasının alanını sınırlar, doğal konveksiyon soğutmasını kısıtlar; üçüncüsü, yüksek yük çalıştırma sırasında üretilen ısı, yerel sıcaklık artışlarına neden olan etkili bir şekilde tescil edilmez.
Son yıllarda, ısı tescil sorunlarını ele almak için çeşitli yenilikçi çözümler ortaya çıkmıştır. Radyasyon soğutma kaplamaları, halka ana birimlerin yüzey sıcaklığını gündüzleri 30.9°C azaltabilir, iyi mekanik özelliklere, yaşlanmaya dirençliliğe ve korozona dirençliliğe sahiptir. Geliştirilmiş akıllı soğutma ve nem alma cihazları, fanların ve nem alıcıların koordineli çalışmasıyla, halka ana birimlerin sıcaklığını %40, nemini %58 azaltabilir, bu da yetersiz ısı tescil sorunlarını etkili bir şekilde çözer. Ayrıca, gaz odasının havalandırma tasarımını optimize etme ve yüksek ısı iletimli yalıtım malzemeleri kullanma yaygın iyileştirme yöntemleridir.
4. Mekanik Bileşen Hataları
Çevre dostu gaz yalıtlı halka ana birimlerdeki dördüncü yaygın hata, mekanik bileşen arızasıdır, bu genellikle operasyon mekanizmasının sıkışması, iletim parçalarının aşınması ve mühür bileşenlerinin yaşlanması gibi durumları içerir. Gaz odasının mühürlü tasarımı, nemli ortamların mekanik bileşenlere etkisini azaltsa da, uzun süreli mühürlü kalma, iç mekanik bileşenlerin güvenilirliğini etkileyebilecek nem birikimi oluşturabilir.
Mekanik hataların spesifik belirtileri, açma/kapanma başarısızlığı, yay sıkışması ve iletim şaft pinlerinin aşınmasıdır. Örneğin, mekanik bileşenlerin yaşlanması nedeniyle operasyon mekanizmasının sıkışması birçok kez kaydedilmiştir, genellikle bu, uzun süre inaktif kalma veya yetersiz bakım ile ilişkilidir. Çevre dostu ekipmanlarda, mekanik hatalar aynı zamanda gaz odasının kompakt iç alanı ve karmaşık bileşen düzeni ile de ilgilidir.
Mekanik hataların nedenleri genellikle şunları içerir: birincisi, uzun süreli mühürlü kalma, operasyon mekanizmasının yağlama durumunu etkileyebilir; ikincisi, kompakt tasarım, mekanik bileşenlerin montaj zorluğu ve bakım karmaşıklığını artırır; üçüncüsü, çevre dostu ekipmanlar, gaz odasının deformasyon risklerine karşı daha yüksek mekanik dayanım taleplerine sahiptir.
Mekanik bileşen hatalarını ele almak için yağlama stratejilerinin optimize edilmesi önemlidir. Poliüre tabanlı yağlar (örneğin Kl yağı) kullanımını önerilir, bu yağlar mükemmel yüksek ve düşük sıcaklık uyumluluğuna (-40°C ile +120°C arasında), ark direncine ve uzun ömürlülüğe (10 yıldan fazla) sahiptir. Ayrıca, düzenli bakım (örneğin, her 3 yılda bir yağ değiştirme) ve uyumsuz yağların (örneğin, kalsiyum tabanlı veya sodyum tabanlı yağlar) önlenmesi, mekanik hataları önlemek için de önemli önlemlerdir.
