Analiza i rešavanje greške u iskrenom odseku disjunktora u GIS-u na 550 kV

1. Opis pojave greške

Greška na odvojaču u opremi GIS od 550 kV nastupila je u 13:25 časova 15. avgusta 2024. dok je oprema radila pod punom opterećenju sa strujom od 2500 A. U trenutku greške, povezana zaštitna uređaja su reagovala pravo vreme, isključujući odgovarajući prekidač i izolirajući defektan spoj. Parametri rada sistema su se značajno promenili: struja na liniji je iznenada pala sa 2500 A na 0 A, a napon na busu je istočno pao sa 550 kV na 530 kV, fluktuirajući oko 3 sekunde pre nego što se postepeno vratio na 548 kV i stabilizovao. Inspekcija na mestu održavajućeg osoblja otkrila je očiglednu oštećenja na odvojaču. Na površini izolatorske buše pronađena je opekla dužine otprilike 5 cm. Na spajaju između pokretnog i nepokretnog kontakta pojavila se opekla od paljenja prečnika otprilike 3 cm, okružena crnim prašnjastim ostatkom, a neki metalni delovi pokazivali su znake taloženja, ukazivajući na intenzivno luknjanje tokom greške.

2. Analiza uzroka greške

2.1 Analiza osnovnih parametara opreme i uslova rada
Odvojač ima nominalni napon od 550 kV, nominalnu struju od 3150 A i struju prekidanja od 50 kA. Ovi parametri zadovoljavaju operativne zahteve za sistem od 550 kV na ovom transformatornom stanici, teoretski obezbeđujući pouzdan rad pod normalnim uslovima. Odvojač je bio u upotrebi 8 godina sa 350 operacija. Najskorija održavanja obavljena su u junu 2023. godine, uključujući poliranje kontakata, smeđenje, podešavanje mehanizma i testiranje otpornosti na izolaciju - svi rezultati su tada bili u skladu sa specifikacijama. Iako je broj operacija bio unutar normalnog raspona, dugotrajno korišćenje može dovesti do starenja, potencijalno dovodeći do latentnih defekata tokom daljeg korišćenja.

2.2 Analiza električnih performansi testiranja

Testiranje otpornosti na izolaciju odvojača pokazalo je otpornost između kontakata od 1500 MΩ (istorijska vrednost: 2500 MΩ; standardni zahtev: ≥2000 MΩ). Otpornost na zemlju iznosila je 2000 MΩ (istorijska vrednost: 3000 MΩ; standardni zahtev: ≥2500 MΩ). Obje vrednosti bile su značajno niže od istorijskih podataka i standarda, ukazivajući na smanjenu performansu izolacije.
Test faktora dielektričnih gubitaka (tanδ) na 10 kV dao je merenu vrednost od 0,8% (istorijska vrednost: 0,5%; standardni zahtev: ≤0,6%). Povišeni tanδ ukazuje na moguće ulaganje vlage ili starenje izolacionog medija, što smanjuje jačinu izolacije i povećava rizik od dielektričnog propadanja.

2.3 Analiza mehaničkih performansi testiranja
Merenja pritiska kontakata pokazala su:

• Faza A: 150 N (projektovana vrednost: 200 N, odstupanje: –25%)

• Faza B: 160 N (odstupanje: –20%)

• Faza C: 140 N (odstupanje: –30%)
  Sve merene vrednosti pritiska kontakata bile su ispod projektovanih vrednosti sa velikim odstupanjima, verovatno dovodeći do povećane otpornosti kontakta, lokalnog zagrevanja i luknjanja.

Analiza mehanizma rada pokazala je:

• Vreme zatvaranja: 80 ms (projektovani raspon: 60–70 ms); odstupanje sinkronizacije: 10 ms (projektovani limit: ≤5 ms)

• Vreme otvaranja: 75 ms (projektovani raspon: 55–65 ms); odstupanje sinkronizacije: 12 ms (projektovani limit: ≤5 ms)
  Oba vremena otvaranja i zatvaranja prekoracila su projektovane granice, a odstupanja sinkronizacije bile su prevelika, ukazivajući na nepravilan rad mehanizma koji bi mogao dovesti do asinhronog kontakta/razdvajanja, dovodeći do ponovnog luknjanja i paljenja.

2.4 Kompleksna analiza uzroka greške
Integracija svih nalaza:

• Električno, smanjena otpornost na izolaciju i povišeni tanδ ukazuju na oštećenu izolaciju, stvarajući uslove za propadanje.

• Mehanički, nedovoljan pritisak kontakata doveli su do lošeg kontakta i lokalnog zagrevanja, dok je abnormalan rad mehanizma doveo do asinhronog rada i ponovnog luknjanja, pogoršavajući oštećenje izolacije.
  Iako je redovno održavano, dugotrajno korišćenje izložilo je opremu starenju, a faktori okoline poput fluktuacija temperature i vlage dodatno su smanjili performanse. Greška na odvojaču nastala je kao rezultat kombinovanog efekta oštećene izolacije, mehaničkih anomalija i starenja opreme.

3. Mere za rešavanje greške
3.1 Hitna intervencija na mestu
Nakon greške na odvojaču, aktiviran je protokol hitne intervencije kako bi se osigurala bezbednost mreže. Defektan odvojač izolovan je isključivanjem povezanih prekidača, sprečavajući eskalaciju greške. Zaštitna uređaja povezana sa odvojačem proverena su i podešena kako bi se izbegla nepravilna radnja ili greška. Urgentno prekonfigurisan je način rada sistema: opterećenje koje je prethodno nosila defektan spoj gladko je prebačeno na zdrave spojeve kako bi se osigurala snabdevanje ključnih korisnika. Tokom ovog procesa, parametri sistema (napon, struja, frekvencija) su pažljivo pratili kako bi se osigurala stabilna radnja. Osoblje je dodeljeno za osiguranje mesta greške i sprečavanje neautorizovanog pristupa, izbegavajući sekundarne incidente.

3.2 Plan popravke opreme
Na osnovu analize temeljnog uzroka, razvijen je detaljan plan popravke:

• Za oštećenu izolaciju: zamena i obnova izolacionih medija. Uklanjanje oštećenih, vlažnih ili starih izolacionih materijala i instalacija novih, u skladu sa standardima, materijala kako bi se vratila performansa izolacije.

• Za nedovoljan pritisak kontakta: provera i zamena kontaktnih opruga, podešavanje pritiska kontakta na projektovane vrednosti kako bi se smanjila otpornost kontakta i sprečilo zagrevanje/luknjanje.

• Za greške mehanizma: zamena oštećenih komponenti i kompletna kalibracija mehanizma kako bi se zadovoljile projektovane specifikacije za vreme i sinkronizaciju.

3.3 Proces popravke i ključni tehnički aspekti
Popravke su strogo slijedile plan. Odvojač je potpuno demontiran za detaljnu inspekciju kako bi se potvrdio stepen oštećenja. Tijekom zamjene izolacije, vlažnost i temperatura okruženja bile su kontrolirane kako bi se spriječilo zagađenje ili apsorbiranje vlage novih materijala. Instalacija osigurala je preciznu poziciju i čvrstu vezu izolacije kako bi se izbjegle praznine ili laganost. Podešavanje kontaktnog pritiska vršilo se korištenjem kalibriranih alata kako bi se postigao točan i uniforman pritisak na svim fazama. Ponovna montaža i kalibracija mehanizma slijedila su procedure kako bi se osiguralo gladko i pouzдано функционисање. Након поправке, проведени су комплетни тестови - отпор изолације, танδ, притиск контакта и перформансе механизма - сви су одговарали стандардима пре поновног подизања на напон.

4. Верификација ефикасности поправке
4.1 Тестирање после поправке
Комплетни тестови су потврдили вративану перформансу (види Табелу 1):

• Отпор изолације: између контаката повећан са 1500 МΩ до 2400 МΩ; отпор према земљи повећан са 2000 МΩ до 2800 МΩ - оба одговарају стандардима.

• танδ смањен са 0.8% до 0.4%, уз задовољавајућим лимитима, што потврђује решење проблема влаге/старења.

• Тест отпорности на напон: пре поправке разарање је десило се на 480 кВ (< стандард); након поправке, без разарања на 600 кВ - што потврђује опоравак изолације.

4.2 Оперативно праћење и процена

Поправљени разводник је био под оперативним праћењем током 3 месеца. Температуре контаката су остале у норми, чиме је потврђено ефикасно подешавање притиска на контакт и контрола отпора контакта. Радни циклуси прекидача стабилизовани: време затварања 65 ms, време отварања 58 ms, са одступањима синхронизације ≤3 ms. Није дошло до поновног гашења лука или пражњења. Комбиновани резултати испитивања и праћења потврђују успешну елиминацију квара и стабилан рад.

5. Превентивне мере и препоруке
Како би се осигурала ефикасна рад GIS опреме и смањен ризик од кварова, неопходно је имплементирати строге стратегије одржавања:

• Редовни прегледи: Спроводити недељне визуелне провере и месечне функционалне тестове квалификованим тимовима ради раног откривања оштећења или аномалија.

• Напредно праћење стања: Употреба система за онлајн праћење ради стварног времена praћењa парцијалних пражњења, температуре и састава гаса како би се проактивно идентификовали потенцијални проблеми.

• Превентивно тестирање: Редовно спровођење испитивања изолационе отпорности и tanδ тестова ради процене електричног/изолационог стања и спречавања кварова услед старења или влаге.

• Избор опреме и инсталација: Бирање доказане, зреле GIS опреме која задовољава оперативне потребе. Строго поштовање пројектних и градитељских стандарда током инсталације ради осигуравања правилног поравнања и сигурних веза.

• Пуштање у рад: Ригорозно верификовање свих параметара перформанси током пуштања у рад, са документовањем свих података за будуће референце при одржавању.

• Обука особља: Редовна техничка обука и вежбе за ванредне ситуације ради побољшања стручности особља у раду и руковању кваровима, осигуравајући брзе и ефикасне реакције на инциденте и очување стабилности мреже.

6. Закључак
Овај рад представља успешно анализиран и решен случај квара услед префрлања на разводнику 550 kV GIS система. Детаљна документација квара и вишедимензионално испитивање тачно су идентификовали основне узроке. Спроведене хитне мере и поправке ефикасно су елиминисале проблем, што је потврђено испитивањима после поправке и оперативним праћењем. Предложене превентивне мере су циљане и практичне, пружајући вредне смернице за одржавање GIS система. Будући рад треба да продуби истраживање механизама кварова у GIS системима ради даљег побољшања сигурности и поузданости електроенергетског система.