تحلیل و رسیدگی به خطا در تخلیه برشی در جداکننده GIS ۵۵۰ کیلوولتی

۱. توضیحات پدیده خرابی

خرابی دیسکانکتور در تجهیزات GIS ۵۵۰ کیلوولتی در ساعت ۱۳:۲۵ روز ۱۵ اوت ۲۰۲۴ رخ داد، در حالی که تجهیزات با بار کامل و جریان بار ۲۵۰۰ آمپر در حال عملیات بود. در لحظه خرابی، دستگاه‌های محافظ مربوطه به سرعت واکنش نشان دادند و شیربرق مربوطه را قطع کردند و خط خراب را جدا کردند. پارامترهای عملیاتی سیستم تغییرات قابل توجهی داشتند: جریان خط به طور ناگهانی از ۲۵۰۰ آمپر به ۰ آمپر کاهش یافت و ولتاژ بوس به طور فوری از ۵۵۰ کیلوولت به ۵۳۰ کیلوولت کاهش یافت و برای حدود ۳ ثانیه نوسان داشت و سپس به ۵۴۸ کیلوولت به تدریج بازگشت و پایدار شد. بررسی محلی توسط کارکنان نگهداری نشان داد که دیسکانکتور آسیب قابل توجهی داشته است. علامت سوختگی حدود ۵ سانتی‌متری روی سطح بوش عایقی مشاهده شد. نقطه سوختگی تخلیه حدود ۳ سانتی‌متری در محل اتصال تماس‌های متحرک و ثابت ظاهر شد که با پودر سیاه احاطه شده بود و برخی از قطعات فلزی نشانه‌های ذوب شدن داشتند که نشان‌دهنده تقویت شدن قوس الکتریکی در زمان خرابی بود.

۲. تحلیل دلیل خرابی

۲.۱ تحلیل پارامترهای اساسی تجهیزات و شرایط عملیاتی
دیسکانکتور دارای ولتاژ اسمی ۵۵۰ کیلوولت، جریان اسمی ۳۱۵۰ آمپر و جریان قطع ۵۰ کیلوآمپر است. این پارامترها الزامات عملیاتی سیستم ۵۵۰ کیلوولتی در این زیرстан را برآورده می‌کنند و نظری عملکرد قابل اعتماد را در شرایط عادی تضمین می‌کنند. دیسکانکتور ۸ سال در خدمت بوده و ۳۵۰ عملیات داشته است. آخرین نگهداری در ژوئن ۲۰۲۳ انجام شد که شامل صیقل‌کاری تماس‌ها، روان‌کاری، تنظیم مکانیسم و تست مقاومت عایقی بود- همه نتایج در آن زمان مطابق با مشخصات بودند. اگرچه تعداد عملیات در محدوده عادی بود، اما عملیات بلندمدت ممکن است ریسک‌های پیری را معرفی کرده باشد که می‌تواند منجر به نقصان‌های پنهان در خدمات بعدی شود.

۲.۲ تحلیل آزمون عملکرد الکتریکی

تست مقاومت عایقی دیسکانکتور نشان داد که مقاومت عایقی بین تماس‌ها ۱۵۰۰ مگااهم (مقدار تاریخی: ۲۵۰۰ مگااهم؛ نیاز استاندارد: ≥۲۰۰۰ مگااهم) و مقاومت عایقی زمین ۲۰۰۰ مگااهم (مقدار تاریخی: ۳۰۰۰ مگااهم؛ نیاز استاندارد: ≥۲۵۰۰ مگااهم) بود. هر دو مقدار به طور قابل توجهی کمتر از داده‌های تاریخی و استانداردها بود که نشان‌دهنده تضعیف عملکرد عایقی است.
فاکتور ضریب اتلاف (tanδ) در ۱۰ کیلوولت مقدار اندازه‌گیری شده ۰.۸٪ (مقدار تاریخی: ۰.۵٪؛ نیاز استاندارد: ≤۰.۶٪) بود. افزایش tanδ نشان‌دهنده ورود رطوبت یا پیری مedium عایقی است که قدرت عایقی را کاهش می‌دهد و خطر تخلیه الکتریکی را افزایش می‌دهد.

۲.۳ تحلیل آزمون عملکرد مکانیکی
اندازه‌گیری فشار تماس نشان داد:

• فاز A: ۱۵۰ نیوتن (مقدار طراحی: ۲۰۰ نیوتن، انحراف: –۲۵٪)

• فاز B: ۱۶۰ نیوتن (انحراف: –۲۰٪)

• فاز C: ۱۴۰ نیوتن (انحراف: –۳۰٪)
  تمام فشارهای تماس اندازه‌گیری شده کمتر از مقادیر طراحی بودند با انحرافات زیاد، که می‌تواند مقاومت تماس را افزایش دهد، گرم شدن محلی و تقویت قوس الکتریکی را ایجاد کند.

تحلیل مکانیسم عملیاتی نشان داد:

• زمان بسته شدن: ۸۰ میلی‌ثانیه (محدوده طراحی: ۶۰–۷۰ میلی‌ثانیه)؛ انحراف همزمانی: ۱۰ میلی‌ثانیه (حد مجاز: ≤۵ میلی‌ثانیه)

• زمان باز شدن: ۷۵ میلی‌ثانیه (محدوده طراحی: ۵۵–۶۵ میلی‌ثانیه)؛ انحراف همزمانی: ۱۲ میلی‌ثانیه (حد مجاز: ≤۵ میلی‌ثانیه)
  هر دو زمان بسته شدن و باز شدن از محدوده طراحی بیشتر بودند و انحرافات همزمانی زیاد بودند که نشان‌دهنده خرابی مکانیسم است که می‌تواند منجر به تماس/جدا شدن غیرهمزمان شود و در نتیجه تقویت قوس الکتریکی و تخلیه شود.

۲.۴ تحلیل جامع دلیل خرابی
تجمیع تمامی یافته‌ها:

• از نظر الکتریکی، کاهش مقاومت عایقی و افزایش tanδ نشان‌دهنده تضعیف عایقی است که شرایط مناسب برای تخلیه را فراهم می‌کند.

• از نظر مکانیکی، فشار تماس کافی نبود منجر به تماس ضعیف و گرم شدن محلی شد، در حالی که عملکرد غیرطبیعی مکانیسم منجر به عملکرد غیرهمزمان و تقویت قوس الکتریکی شد که تضعیف عایقی را تشدید کرد.
  اگرچه به طور منظم نگهداری می‌شد، اما خدمت بلندمدت تجهیزات را به ریسک‌های پیری معرض داشت و عوامل محیطی مانند تغییرات دما و رطوبت عملکرد را بیشتر تضعیف کرد. خرابی فلاشر دیسکانکتور نتیجه ترکیب تضعیف عایقی، ناهماهنگی‌های مکانیکی و پیری تجهیزات بود.

۳. اقدامات رسیدگی به خرابی
۳.۱ پاسخ اضطراری محلی
به طور فوری پس از خرابی فلاشر، پروتکل پاسخ اضطراری فعال شد تا ایمنی شبکه تضمین شود. دیسکانکتور خراب با قطع شیربرق‌های مرتبط جدا شد تا از تشدید خرابی جلوگیری شود. دستگاه‌های محافظ مرتبط با دیسکانکتور بررسی و تنظیم شدند تا از عملکرد نادرست یا خرابی جلوگیری شود. حالت عملیاتی سیستم به طور فوری بازkonfiguriert شد: بار قبلی که توسط خط خراب حمل می‌شد به خطوط سالم منتقل شد تا تأمین برق به کاربران مهم حفظ شود. در طول این فرآیند، پارامترهای سیستم (ولتاژ، جریان، فرکانس) به طور دقیق مورد نظارت قرار گرفت تا عملکرد پایدار تضمین شود. کارکنان به محل خرابی اختصاص داده شدند تا دسترسی غیرمجاز را جلوگیری کنند و حوادث ثانویه را پیشگیری کنند.

۳.۲ برنامه تعمیر تجهیزات
بر اساس تحلیل دلیل اصلی، یک برنامه تعمیر دقیق توسعه یافت:

• برای تضعیف عایقی: عایق‌های متوسط را تعویض و بازیابی کنید. مواد عایقی خراب، مرطوب یا پیر را حذف کنید و مواد جدید و مطابق با استاندارد را نصب کنید تا عملکرد عایقی بازیابی شود.

• برای فشار تماس کافی نبود: فنرهای تماس را بررسی و تعویض کنید، فشار تماس را به مقادیر طراحی تنظیم کنید تا مقاومت تماس را کاهش دهید و از گرم شدن/قوس الکتریکی جلوگیری کنید.

• برای خرابی‌های مکانیسم: قطعات خراب را تعوی کنید و مکانیسم را به طور کامل دوباره تنظیم کنید تا به مشخصات طراحی برای زمان و همزمانی مطابقت داشته باشد.

۳.۳ فرآیند تعمیر و نقاط فنی کلیدی
تعمیرات به طور دقیق طبق برنامه انجام شد. جداکننده کاملاً برای بازرسی جامع برداشته شد تا میزان خسارت تأیید شود. در حین جایگزینی عایق، رطوبت و دمای محیط کنترل شد تا آلودگی یا جذب رطوبت مواد جدید پیش نیاید. نصب با موقعیت‌یابی دقیق و پیوند محکم عایق انجام شد تا از وجود فضاهای خالی یا آزاد بودن جلوگیری شود. تنظیمات فشار تماس با استفاده از ابزارهای کالیبره شده انجام شد تا نیروی دقیق و یکنواخت در تمام فازها تضمین شود. بازسازی و کالیبراسیون مکانیسم طبق رویه‌ها انجام شد تا عملکرد صاف و قابل اعتماد تضمین شود. پس از تعمیر، آزمون‌های جامع انجام شد—مقاومت عایق، tanδ، فشار تماس و عملکرد مکانیسم—همه قبل از بازپرداخت سازگار با استانداردها بودند.

۴. تأیید اثربخشی تعمیر
۴.۱ آزمون پس از تعمیر
آزمون‌های جامع عملکرد بازسازی شده را تأیید کرد (به جدول ۱ مراجعه کنید):

• مقاومت عایق: مقاومت بین تماس‌ها از ۱۵۰۰ مگاام میلی‌اور به ۲۴۰۰ مگاام میلی‌اور افزایش یافت؛ مقاومت زمین از ۲۰۰۰ مگاام میلی‌اور به ۲۸۰۰ مگاام میلی‌اور افزایش یافت—هر دو با استانداردها سازگار هستند.

• tanδ از ۰.۸٪ به ۰.۴٪ کاهش یافت، در محدوده قابل قبول، تأیید کننده حل مشکلات رطوبت و پیری.

• آزمون تحمل ولتاژ: قبل از تعمیر، شکست در ۴۸۰ کیلوولت (< استاندارد) رخ داد؛ پس از تعمیر، بدون شکست در ۶۰۰ کیلوولت—تأیید بازسازی عایق.

۴.۲ نظارت عملیاتی و ارزیابی

قطعه جداکننده تعمیر شده تحت نظارت عملیاتی به مدت ۳ ماه قرار گرفت. دمای تماس‌ها در حد عادی باقی ماند که تأیید کننده تنظیم فشار تماس مؤثر و مقاومت تماس کنترل شده بود. عملیات جابجایی پایدار شد: زمان بسته شدن ۶۵ میلی‌ثانیه، زمان باز شدن ۵۸ میلی‌ثانیه، با انحرافات همزمان ≤۳ میلی‌ثانیه. هیچ تجدید روشن شدن قوس یا رها شدن الکتریکی رخ نداد. نتایج آزمون‌های ترکیبی و نظارتی تأیید می‌کنند که حل مشکل موفقیت‌آمیز بوده و عملیات پایدار است.

۵. اقدامات پیشگیرانه و پیشنهادات
برای تضمین عملکرد کارآمد GIS و کاهش خطرات خرابی، باید استراتژی‌های نگهداری سختگیرانه اجرا شوند:

• بازرسی‌های منظم: بازرسی‌های بصری هفتگی و آزمون‌های عملکردی ماهانه توسط تیم‌های ماهر برای تشخیص آسیب یا ناهماهنگی‌های اولیه انجام شود.

<

• نظارت حالت پیشرفته: سیستم‌های نظارت آنلاین را برای ردیابی زنده بارش جزئی، دما و ترکیب گاز برای شناسایی مسائل بالقوه به صورت پیشگیرانه نصب کنید.

• آزمون‌های پیشگیرانه: آزمون‌های مقاومت عایق و tanδ دوره‌ای انجام دهید تا سلامت الکتریکی/عایقی را ارزیابی کنید و خرابی‌های مربوط به پیری یا رطوبت را جلوگیری کنید.

• انتخاب و نصب تجهیزات: تجهیزات GIS اثبات شده و رسیده را که نیازهای عملیاتی را برآورده می‌کنند انتخاب کنید. در حین نصب به طراحی و استانداردهای ساخت سختگیرانه پایبند باشید تا تراز صحیح و اتصالات امن تضمین شود.

• پیشرفت: تمامی پارامترهای عملکردی را در زمان پیشرفت دقیق بررسی کنید و تمامی داده‌ها را برای مراجعه‌های نگهداری آینده مستند کنید.

• آموزش کارکنان: به طور منظم آموزش‌های فنی و تمرینات اضطراری برگزار کنید تا مهارت کارکنان در عملیات و مدیریت خرابی‌ها افزایش یابد و پاسخ‌های سریع و موثر به حوادث و حفاظت از پایداری شبکه تضمین شود.

۶. نتیجه‌گیری
این مقاله یک تحلیل و حل موفقیت‌آمیز از خرابی افت سوپریتوری در جداکننده GIS ۵۵۰ kV را ارائه می‌دهد. مستندسازی دقیق خرابی و آزمون‌های چندبعدی علل اصلی را به صورت دقیق شناسایی کرد. اقدامات پاسخ اضطراری و تعمیراتی اجرایی مسئله را به طور مؤثر حل کرد که توسط آزمون‌های پس از تعمیر و نظارت عملیاتی تأیید شد. اقدامات پیشگیرانه پیشنهادی هدفمند و عملی هستند و راهنمایی‌های ارزشمندی برای نگهداری GIS ارائه می‌دهند. کارهای آینده باید تحقیقات عمیق‌تری در مکانیسم‌های خرابی GIS انجام دهند تا امنیت و قابلیت اطمینان سیستم‌های برق را بیشتر افزایش دهند.