تحلیل و رسیدگی به خطا در تخلیه در یک GIS جدا کننده ۵۵۰ کیلوولت

۱. توصیف پدیده خرابی

خرابی دیسکانکتور در تجهیزات GIS ۵۵۰ کیلوولتی در ساعت ۱۳:۲۵ روز ۱۵ اوت ۲۰۲۴، زمانی رخ داد که تجهیزات با بار کامل و جریان بار ۲۵۰۰ آمپر در حال عملیات بود. در لحظه خرابی، دستگاه‌های محافظ مربوط به آن به سرعت واکنش نشان دادند و قطع کننده مدار مربوطه را قطع کردند و خط خراب را جدا کردند. پارامترهای عملیاتی سیستم به طور قابل توجهی تغییر کرد: جریان خط به طور ناگهانی از ۲۵۰۰ آمپر به صفر آمپر کاهش یافت و ولتاژ شین به طور فوری از ۵۵۰ کیلوولت به ۵۳۰ کیلوولت کاهش یافت، حدود ۳ ثانیه نوسان داشت و سپس به آرامی به ۵۴۸ کیلوولت بازگشت و استقرار یافت. بررسی محلی توسط کارکنان تعمیر و نگهداری نشان داد که دیسکانکتور آسیب مشهودی داشته است. علامت سوختگی حدود ۵ سانتی‌متری روی سطح بوش عایقی مشاهده شد. نقطه سوختگی تخلیه با قطر حدود ۳ سانتی‌متر در محل اتصال تماس‌های متحرک و ثابت ظاهر شد که توسط رسیده‌های سیاه پودری احاطه شده بود و برخی از قطعات فلزی نشانه‌های ذوب شدن داشتند که نشان‌دهنده القای قوس قدرتمند در حین خرابی بود.

۲. تحلیل علت خرابی

۲.۱ تحلیل پارامترهای پایه تجهیزات و شرایط عملیاتی
دیسکانکتور دارای ولتاژ اسمی ۵۵۰ کیلوولت، جریان اسمی ۳۱۵۰ آمپر و جریان قطع ۵۰ کیلوآمپر است. این پارامترها با نیازهای عملیاتی سیستم ۵۵۰ کیلوولتی در این زیرстанیون مطابقت دارد که از نظر نظری عملکرد قابل اعتماد را در شرایط عادی تضمین می‌کند. دیسکانکتور برای ۸ سال در خدمت بوده و ۳۵۰ عملیات داشته است. آخرین تعمیر و نگهداری در ژوئن ۲۰۲۳ انجام شد که شامل جلا دادن تماس‌ها، لیپید کردن، تنظیم مکانیزم و تست مقاومت عایقی بود - همه نتایج در آن زمان مطابق با مشخصات بودند. اگرچه تعداد عملیات‌ها در محدوده عادی بود، اما عملیات بلندمدت ممکن است ریسک‌های سالخوردگی را معرفی کرده باشد که می‌تواند منجر به وجود عیوب پنهان در خدمات بعدی شود.

۲.۲ تحلیل آزمایش عملکرد الکتریکی

آزمایش مقاومت عایقی دیسکانکتور نشان داد که مقاومت عایقی بین تماس‌ها ۱۵۰۰ مگا‌اهم (مقدار تاریخی: ۲۵۰۰ مگا‌اهم؛ نیاز استاندارد: ≥۲۰۰۰ مگا‌اهم) بود. 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 بودند که نشان‌دهنده کاهش عملکرد عایقی است.
آزمایش ضریب زیان‌دهی دی الکتریک (tanδ) در ۱۰ کیلوولت مقدار اندازه‌گیری شده ۰.۸٪ (مقدار تاریخی: ۰.۵٪؛ نیاز استاندارد: ≤۰.۶٪) بود. افزایش tanδ نشان‌دهنده ورود رطوبت یا سالخوردگی مedium عایقی است که قدرت عایقی را کاهش می‌دهد و خطر شکست دی الکتریک را افزایش می‌دهد.

۲.۳ تحلیل آزمایش عملکرد مکانیکی
اندازه‌گیری فشار تماس‌ها نشان داد:

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

• فاز B: ۱۶۰ نیوتن (انحراف: –۲۰٪)

• فاز C: ۱۴۰ نیوتن (انحراف: –۳۰٪)
  تمامی فشارهای تماس اندازه‌گیری شده کمتر از مقادیر طراحی بودند و انحرافات بزرگی داشتند که می‌تواند باعث افزایش مقاومت تماس، گرم شدن محلی و القای قوس شود.

تحلیل مکانیزم 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 باز/بسته شدن از محدوده طراحی فراتر رفتند و انحرافات همزمانی بیش از حد بودند که نشان‌دهنده خرابی مکانیزم است که می‌تواند باعث عملکرد ناهماهنگ تماس‌ها/جدا شدن آنها شود و منجر به بازگشت قوس و تخلیه شود.

۲.۴ تحلیل جامع علت خرابی
ادغام تمامی یافته‌ها:

• الکتریکی، کاهش مقاومت عایقی و افزایش tanδ نشان‌دهنده تضعیف عایقی است که شرایط خرابی را فراهم می‌کند.

• مکانیکی، فشار تماس کافی نبود باعث تماس ضعیف و گرم شدن محلی شد، در حالی که عملکرد غیرعادی مکانیزم منجر به عملکرد ناهماهنگ و بازگشت قوس شد و آسیب به عایقی را تشدید کرد.
  اگرچه به طور منظم تعمیر و نگهداری می‌شد، اما خدمت بلندمدت تجهیزات را به سالخوردگی مواجه کرد و عوامل محیطی مانند نوسانات دما و رطوبت عملکرد را بیشتر تضعیف کرد. خرابی فلاشر دیسکانکتور نتیجه ترکیب تضعیف عایقی، ناهماهنگی‌های مکانیکی و سالخوردگی تجهیزات بود.

۳. اقدامات مدیریت خرابی
۳.۱ پاسخ اضطراری محلی
فوراً پس از خرابی فلاشر، پروتکل پاسخ اضطراری فعال شد تا ایمنی شبکه را تضمین کند. دیسکانکتور خراب با قطع کننده‌های مدار مربوطه جدا شد تا از افزایش 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 مربوط به خط خراب به صورت هموار 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 مراقبت شدند تا عملکرد پایدار را تضمین کنند. کارکنان به محل خرابی اعزام شدند تا از دسترسی غیرمجاز جلوگیری کنند و حوادث ثانویه را پیشگیری کنند.

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

• برای عایقی تضعیف شده: جایگزینی و بازیابی مEDIUM عایقی. حذف مواد عایقی آسیب دیده، مرطوب یا سالخورده و نصب مواد جدید و مطابق با استاندارد برای بازیابی عملکرد عایقی.

• برای فشار تماس کافی نبود: بررسی و جایگزینی فنرهای تماس، تنظیم فشار تماس به مقادیر طراحی برای کاهش مقاومت تماس و جلوگیری از گرم شدن محلی و القای قوس.

• برای خرابی‌های مکانیزم: جایگزینی قطعات آسیب دیده و تنظیم کامل مجدد مکانیزم برای مطابقت با مشخصات طراحی برای زمان‌بندی و همزمانی.

۳.۳ فرآیند تعمیر و نقاط کلیدی فنی
تعمیرات به طور صارمی طبق برنامه انجام شد. جداکننده کاملاً برای بازرسی دقیق جهت تعیین میزان خسارت تجزیه شد. در حین جایگزینی عایق، رطوبت محیط و دما کنترل شد تا آلودگی یا جذب رطوبت مواد جدید پیش نیاید. نصب به گونه‌ای انجام شد که موقعیت دقیق و پیوستگی محکم عایق تضمین شود تا از وجود فضاهای خالی یا آزادی جلوگیری شود. تنظیمات فشار تماس با استفاده از ابزارهای کالیبره شده انجام شد تا نیروی دقیق و یکنواخت در تمام فازها تأمین شود. بازسازی و کالیبراسیون مکانیسم به رویه‌ها پایبند بود تا عملکرد هموار و قابل اعتماد تضمین شود. پس از تعمیر، آزمون‌های جامع انجام شد—مقاومت عایقی، tanδ، فشار تماس و عملکرد مکانیسم—همه قبل از دوباره‌تنش پایین‌تر از استانداردها قرار گرفتند.

۴. تأیید مؤثر بودن تعمیر
۴.۱ آزمون‌های پس از تعمیر
آزمون‌های جامع عملکرد بازگشتی را تأیید کرد (به جدول ۱ مراجعه کنید):

• مقاومت عایقی: مقاومت بین تماس‌ها از ۱۵۰۰ مگااهم به ۲۴۰۰ مگااهم افزایش یافت؛ مقاومت زمینی از ۲۰۰۰ مگااهم به ۲۸۰۰ مگااهم افزایش یافت—هر دو استانداردها را رعایت کردند.

• tanδ از ۰.۸٪ به ۰.۴٪ کاهش یافت، در حد مجاز قرار گرفت، تأییدی بر حل مشکلات رطوبت/پیری.

• آزمون تحمل ولتاژ: شکست قبل از تعمیر در ۴۸۰ کیلوولت (کمتر از استاندارد) رخ داد؛ پس از تعمیر، بدون شکست در ۶۰۰ کیلوولت—تأییدی بر بازیابی عایق.

۴.۲ نظارت عملیاتی و ارزیابی

گسیلنده تعمیر شده طی ۳ ماه تحت نظارت عملیاتی قرار گرفت. دمای تماس‌ها در حالت عادی باقی ماند که تنظیم فشار تماس مؤثر و مقاومت تماس کنترل شده را تأیید می‌کند. عملیات جابجایی پایدار شد: زمان بسته شدن ۶۵ میلی‌ثانیه، زمان باز شدن ۵۸ میلی‌ثانیه، با انحراف همزمان ≤۳ میلی‌ثانیه. هیچ بازسوزی یا تخلیه الکتریکی رخ نداد. نتایج آزمون‌ها و نظارت مشترک تأیید می‌کند که خطای حل شده و عملکرد پایدار است.

۵. اقدامات پیشگیرانه و پیشنهادات
برای تضمین عملکرد کارآمد GIS و کاهش خطرات خطا، استراتژی‌های نگهداری دقیق باید اجرا شود:

• بازرسی‌های منظم: بررسی‌های بصری هفتگی و آزمون‌های عملکردی ماهانه توسط تیم‌های ماهر انجام شود تا آسیب یا ناهماهنگی‌ها به زودی شناسایی شوند.

• نظارت پیشرفته بر وضعیت: سیستم‌های نظارت آنلاین برای ردیابی زنده تخلیه جزئی، دما و ترکیب گاز را به کار بگیرید تا مشکلات بالقوه را پیش‌آمد شناسایی کنید.

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

• انتخاب و نصب تجهیزات: تجهیزات GIS ثابت و رسیده‌ای که نیازهای عملیاتی را برآورده می‌کند را انتخاب کنید. در زمان نصب به صورت دقیق به استانداردهای طراحی و ساخت پایبند باشید تا تراز صحیح و اتصالات امن تضمین شود.

• درگیری: تمامی پارامترهای عملکردی را در زمان درگیری به صورت دقیق تأیید کنید و تمام داده‌ها را برای مراجعه‌های نگهداری آینده مستند کنید.

• آموزش کارکنان: به طور منظم آموزش‌های فنی و تمرینات اضطراری را انجام دهید تا مهارت کارکنان در عملیات و مدیریت خطا افزایش یابد و پاسخ‌های سریع و موثر به حوادث تضمین شود و پایداری شبکه حفظ شود.

۶. نتیجه‌گیری
این مقاله یک تحلیل و حل موفقیت‌آمیز خطا از نوع فلاشوور در یک گسیلنده GIS ۵۵۰ کیلوولت را ارائه می‌دهد. مستندسازی دقیق خطا و آزمون‌های چند بعدی علل اصلی را به صورت دقیق شناسایی کرد. اقدامات پاسخ اضطراری و تعمیراتی که انجام شد، 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 مورد مکانیسم‌های خطا در GIS انجام دهند تا امنیت و قابلیت اطمینان سیستم‌های قدرت را بیشتر افزایش دهند.