550 kV GIS Kesici Sırasında Oluşan Bir Kırılma Şarjı Arızasının Analizi ve Ele alımı

1.Arızanın Tanımı

550 kV GIS ekipmanında bir ayırıcı arızası, 15 Ağustos 2024 tarihinde saat 13:25'te meydana geldi. Ekipman tam yük altında çalışırken, yük akımı 2500 A idi. Arıza anında, ilgili koruma cihazları hızlı harekete geçerek, ilgili devre kesicileri tetikleyerek ve hatalı hatı izole etti. Sistem işletim parametreleri önemli ölçüde değişti: hat akımı ani olarak 2500 A'dan 0 A'ya düştü ve anahtar voltajı anında 550 kV'den 530 kV'ye düşerek yaklaşık 3 saniye boyunca dalgalanarak yavaş yavaş 548 kV'ye yükseldi ve istikrar kazandı. Bakım personeli tarafından yapılan yerinde inceleme, ayırıcının açıkça hasarlı olduğunu gösterdi. yalıtım kapasitesinin yüzeyinde yaklaşık 5 cm uzunluğunda bir yanık iz bulundu. Hareketli ve sabit temas noktaları arasındaki bağlantıda yaklaşık 3 cm çapında bir salma lekesi ortaya çıktı, bu leke siyah tozlaşmış kalıntılarla çevriliydi ve bazı metal parçaların erime belirtileri vardı, bu da arıza sırasında yoğun ark oluşumunu gösteriyordu.

2.Arızanın Nedeni Analizi

2.1 Temel Ekipman Parametreleri ve İşletim Koşullarının Analizi
Ayırıcı, 550 kV nominal gerilime, 3150 A nominal akıma ve 50 kA koparma akımına sahiptir. Bu parametreler, bu trafiğe ait 550 kV sisteminin işlevselliği gereksinimlerini karşılamaktadır, teorik olarak normal koşullar altında güvenilir bir çalışma sağlayacaktır. Ayırıcı, 8 yıl boyunca hizmet vermiş ve 350 işlem gerçekleştirmiştir. En son bakım Haziran 2023'te gerçekleştirilmiştir, bu bakım contact pürüzsüzleştirme, yağlama, mekanizma ayarı ve yalıtım direnci testini içeriyordu—o zaman tüm sonuçlar standartlara uygun olduğu tespit edilmiştir. İşlem sayısı normal aralıkta olsa da, uzun süreli kullanım yaşlanma risklerine yol açabilir, bu da sonraki hizmet sırasında gizli arızalara neden olabilir.

2.2 Elektriksel Performans Testi Analizi

Ayırıcı için insulation resistance testi, temasta arası insulation resistance değerini 1500 MΩ (geçmiş değeri: 2500 MΩ; standart gerekliliği: ≥2000 MΩ) olarak göstermiştir. Toprağa insulation resistance değeri 2000 MΩ (geçmiş değeri: 3000 MΩ; standart gerekliliği: ≥2500 MΩ) olmuştur. Her iki değer de geçmiş verilerden ve standartlardan önemli ölçüde düşük olduğundan, insulation performansının düşmesini göstermektedir.
10 kV'da dielectric loss factor (tanδ) testi, ölçüm değerini 0.8% (geçmiş değeri: 0.5%; standart gerekliliği: ≤0.6%) olarak vermiştir. Yüksek tanδ, insulation medium'un nem alması veya yaşlanması olasılığını gösterir, bu da insulation strength'in azalmasına ve dielectric breakdown riskinin artmasına neden olur.

2.3 Mekanik Performans Testi Analizi
Temas basıncı ölçümleri şu şekilde oldu:

• Faz A: 150 N (tasarım değeri: 200 N, sapma: –25%)

• Faz B: 160 N (sapma: –20%)

• Faz C: 140 N (sapma: –30%)
  Tüm ölçülen temas basınçları tasarım değerlerinin altındaydı ve büyük sapmalara sahipti, bu da temas direncinin artmasına, yerel aşırı ısınmaya ve ark oluşmasına neden olabilirdi.

İşlem mekanizması analizi şunları ortaya koydu:

• Kapanma süresi: 80 ms (tasarım aralığı: 60–70 ms); senkronizasyon sapması: 10 ms (tasarım sınırı: ≤5 ms)

• Açma süresi: 75 ms (tasarım aralığı: 55–65 ms); senkronizasyon sapması: 12 ms (tasarım sınırı: ≤5 ms)
  Hem açma hem de kapanma süreleri tasarım sınırlarını aştı ve senkronizasyon sapmaları fazlaydı, bu da mekanizmanın bozukluğunu gösteriyordu, bu da asenkron temas/kopmayı, ark yeniden oluşmasını ve salmayı neden olabilirdi.

2.4 Kapsamlı Arızanın Nedeni Analizi
Tüm bulguların birleştirilmesiyle:

• Elektriksel olarak, azalmış insulation resistance ve artan tanδ, insulation'nın kötüleştiğini gösteriyor, bu da bozulma koşullarını yaratıyor.

• Mekanik olarak, yetersiz temas basıncı, zayıf temas ve yerel ısınmaya neden oluyor, ayrıca anormal mekanizma performansı, asenkron işlemeye ve ark yeniden oluşmasına neden oluyor, bu da insulation hasarını daha da artırıyor.
  Düzenli bakım yapılmış olsa bile, uzun süreli hizmet ekipmanı yaşlanmaya maruz bırakmış, sıcaklık ve nem dalgalanmaları gibi çevre faktörleri performansı daha da azaltmıştır. Ayırıcının flashover arızası, insulation bozulması, mekanik anormallikler ve ekipman yaşlanmasının birleşik etkisi sonucu meydana gelmiştir.

3.Arızanın Tedavi Edilmesi
3.1 Yerinde Acil Müdahale
Flashover arızası hemen ardından, ağ güvenliği sağlamak için acil müdahale protokolü uygulanmıştır. Hatalı ayırıcı, ilgili devre kesicilerin tetiklenmesiyle izole edildi, böylece arıza büyümesi önlandı. Ayırıcıya bağlı koruma cihazları incelendi ve malzeme veya başarısızlığa neden olabilecek şekilde ayarlandı. Sistem işletim modu acil olarak yeniden yapılandırıldı: hatalı hat tarafından taşınan yük, sağlıklı hatlara düzgün bir şekilde aktarıldı, kritik kullanıcıların güç sağlamını sürdürdü. Bu süreçte, sistem parametreleri (gerilim, akım, frekans) dikkatlice izlendi, istikrarlı bir işlem sağlandı. Personel, arıza bölgesini güvende tutmak ve yetkisiz girişleri önlemek, ikincil olayları önleme görevi aldı.

3.2 Ekipman Onarım Planı
Kök neden analizi üzerine, ayrıntılı bir onarım planı geliştirildi:

• Bozulmuş insulation için: insulation medyasını değiştirip restore etmek. Hasarlı, nemli veya yaşlanmış insulation materyallerini kaldırın ve yeni, uyumlu materyalleri kurun, böylece insulation performansını geri getirin.

• Yetersiz temas basıncı için: temas yaylarını inceleyin ve değiştirin, temas basıncını tasarım değerlerine ayarlayın, böylece temas direncini minimize edin ve aşırı ısınma/ark oluşmasını önleyin.

• Mekanizma arızaları için: hasarlı parçaları değiştirin ve mekanizmayı zamanlama ve senkronizasyon için tasarım belirtimlerine tam olarak yeniden kalibre edin.

3.3 Tamir Süreci ve Önemli Teknik Noktalar
Tamirler plana uygun olarak yapıldı. Kesici tamamen ayrıştırıldı ve hasarın kapsamını tespit etmek için kapsamlı bir inceleme gerçekleştirildi. yalıtım değiştirilirken, yeni malzemelerin kirlenmesini veya nem almasını önlemek amacıyla çevre nemi ve sıcaklığı kontrol edildi. Yalıtımın kurulumu, boşluklar veya gevşekliklerden kaçınmak için yalıtımın hassas pozisyonlanmasını ve sıkı bağlanmasını sağladı. Temas basıncı ayarlamaları, tüm fazlarda doğru ve eşit kuvvet sağlamak için kalibre edilmiş araçlar kullanılarak yapıldı. Mekanizmanın yeniden monte edilmesi ve kalibrasyonu, pürüzsüz ve güvenilir bir işlemeyi garanti etmek için prosedürlere uygundu. Tamir sonrası, yeniden canlandırma öncesinde standartları karşılayacak şekilde yalıtım direnci, tanδ, temas basıncı ve mekanizma performansı dahil kapsamlı testler yapıldı.

4.Tamir Etkinliğinin Doğrulanması
4.1 Tamir Sonrası Testler
Kapsamlı testler, performansın tekrar kazanıldığını doğruladı (Tablo 1'e bakınız):

• Yalıtım direnci: temasta arası 1500 MΩ'dan 2400 MΩ'ya yükseldi; toprağa olan direnç 2000 MΩ'dan 2800 MΩ'ya yükseldi—her ikisi de standartları karşılıyor.

• tanδ, %0.8'den %0.4'e düştü, kabul edilebilir sınırlar içinde, nem/yaşlanma sorunlarının çözüldüğünü doğruluyor.

• Dayanıklılık testi: tamir öncesi, 480 kV'da (< standart) çökme gerçekleşti; tamir sonrası, 600 kV'da herhangi bir çökme olmadı—yalıtımın iyileşmesini doğruluyor.

4.2 İşletimsel İzleme ve Değerlendirme

Onarılan ayırıcı 3 ay boyunca işletimsel izlemeye tabi tutuldu. Temas sıcaklıkları normal seviyede kaldı, bu da etkili temas basıncı ayarlaması ve kontrol edilmiş temas direncini doğruladı. Anahtar işlemleri istikrar kazandı: kapanma süresi 65 ms, açma süresi 58 ms, senkronizasyon sapmaları ≤3 ms idi. Hiçbir ark yeniden yakılması veya devre dışı bırakılması gerçekleşmedi. Birleşik test ve izleme sonuçları, başarısızlığın çözümlenmesinin ve istikrarlı işletmenin başarıyla gerçekleştirildiğini doğruluyor.

5. Önleyici Tedbirler ve Öneriler
Verimli GIS işletimi sağlanması ve arızalı risklerin azaltılması için sıkı bakım stratejileri uygulanmalıdır:

• Düzenli incelemeler: Yetkin ekipler tarafından haftalık görsel kontroller ve aylık işlevsel testler gerçekleştirilerek, hasar veya anormalliklerin erken tespiti sağlanır.

• Gelişmiş durum izleme: Kısmi salınım, sıcaklık ve gaz kompozisyonu gibi parametrelerin gerçek zamanlı takibini sağlamak için çevrimiçi izleme sistemleri kullanılır.

• Önleyici testler: Elektriksel/izolasyon sağlık durumunu değerlendirmek ve yaşlanma veya nem ile ilgili hataları önlemek için periyodik yalıtım direnci ve tanδ testleri gerçekleştirilir.

• Ekipman seçimi ve kurulumu: İşletimsel ihtiyaçları karşılayan ispatlanmış, olgun GIS ekipmanları seçilir. Kurulum sırasında tasarım ve inşaat standartlarına sıkı sıkıya uyulur, böylece doğru hizalamayı ve güvenli bağlantıları sağlar.

• Komisyonlama: Komisyonlama sırasında tüm performans parametrelerinin titiz bir şekilde doğrulanması ve gelecekteki bakım referansı için tüm verilerin belgeleştirilmesi gerekir.

• Personel eğitimi: Teknik eğitim ve acil durum tatbikatları düzenli olarak düzenlenerek, personelin operasyon ve arıza yönetimi konularındaki uzmanlığını artırılır, bu sayede olaylara hızlı ve etkili yanıt verilir, ağ istikrarını korur.

6.Sonuç
Bu makalede, 550 kV GIS ayırıcısında meydana gelen bir flashover arızasının başarılı bir analizi ve çözümü sunulmaktadır. Ayrıntılı arıza belgeleri ve çok boyutlu testler, kök nedenleri doğru bir şekilde belirledi. Uygulanan acil müdahale ve onarım önlemleri, sorunu etkili bir şekilde çözdü, bu da tamir sonrası testler ve işletimsel izlemeyle doğrulandı. Önerilen önleyici tedbirler hedefe yönelik ve uygulanabilir, GIS bakımı için değerli yönergeler sunmaktadır. Gelecek çalışmalar, güç sistem güvenliği ve güvenilirliğini daha da artırmak amacıyla GIS arızası mekanizmalarına daha derinlemesine araştırmaya odaklanmalıdır.