GIS ekipmanındaki CT terminal bloklarında çatlak oluşumunun olası nedenleri nelerdir
Gaz yalıtımlı anahtar takımı (GIS), genellikle “SF6 kombineli elektrik cihazı” olarak adlandırılır ve yüksek güvenilirliği, küçük yere basan alanı, düşük gürültüsü ve düşük kaybıyla güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek gerilimli cihazları, devre kesicileri, hızlı topraklama anahtarlarını, akım transformatörlerini ve hat çubuklarını, SF6 gazıyla doldurulmuş bir zeminleme metalle kaplamada kapsar. Her cihaz, farklı basınçlarda ayrı gaz odalarında yer alır. CT terminal bloğu, gaz odalarını ayırır, bileşenleri bağlar ve bakım işlemlerini kolaylaştırır. Bir dönüştürücü istasyonu, 750kV GIS CT gaz odasının basıncının günlük yaklaşık 0.05MPa düşmesini tespit etti ve gaz yeniden doldurulmasından sonra da bu durum devam etti. Bu nedenle, CT terminal bloğunun arızası analiz edildi.
1 Terminal Bloğunun Genel Bakış ve Çatlak Analizi
1.1 Genel Bakış
Terminal bloğu 2017-06-23 tarihinde hizmete girdi, 2021-11-06 tarihinde gaz sızıntısı başladı ve 2021-11-08 tarihinde çatlaklar ortaya çıktı. Düz taraf CT tarafıdır, dış bükey taraf ise non-CT tarafıdır ve 12 dış ros kapanmış delik bulunur. CT tarafında üç daire şeklinde eşit aralıklı sarı bakır terminal postları bulunmaktadır (içten itibaren 1, 8, 15). Non-CT tarafındaki en dıştaki dairede 15 post vardır (A1-A5, B1-B5, C1-C5 saat yönünün tersine) ve CT tarafına orta dairelerde karşılık gelir.
1.2 Makroskopik İnceleme
Dış bükey tarafta, yükseltilmiş kenarın bükülmesinde yaklaşık 30cm uzunluğunda bir çatlağı tespit edildi. Bu çatlağın iki bölümü vardı: geniş açılı uzun bir çatlağın (A1-B1) ve küçük açılı kısa bir çatlağın (C5-A1, neredeyse görünmez). Daha fazla çatlağı kontrol etmek için penetrant testi yapıldı.
1.3 Penetrant Testi
Penetrant testi terminal bloğunun her iki tarafında yapıldı:
Dış bükey taraf: İki çatlağı tespit edildi, morfoloji ve uzunlukta makroskopik incelemeye uygun (240mm ve 60mm). Kısa çatlağın test sonrası daha belirgin hale geldi ve başka çatlaklar tespit edilmedi.
Düz taraf: İç sigorta halkasında farklı uzunluklardaki (yaklaşık 20mm ve 8mm) iki çatlağı tespit edildi. Bu çatlaklar tamamen geçmedi ve uçtan uca mesafesi yaklaşık 20mm idi.
1.4 Kırılma Yüzeyi İncelemesi
A4'den kesilen bir bölüm, non-CT tarafında geçen çatlakları ve CT tarafında geçen olmayan çatlakları gösterdi. İçerisinde bulunan kare iletken levhalar ve altıgen cevherler yapısal ani değişimlere sahipti, penetrant geri sızıntıya (metal eklentiler ile epoksi reçin arasındaki boşluklar) sahip oldu. İnce çatlaklar (terminal bloğu eksenine 30°) ve düzensiz, lekeli temas yüzeyleri (45°'lik açılı çatlaklarla) gözlemlendi.
1.5 Kuvvet Hesaplaması
Üreticinin 25Nm vidalama torkuyla, T = kFd ((k = 0.15)) kullanarak tek vidadan düşey ön yük 13.9kN idi. Maksimum ön yük simulasyonu (M12 vida, 50cm tork anahtarı) 220Nm tork verdi (10cm kollarlı anahtarla 44Nm), ön yük 24.4kN'a yükseldi (standartın 1.76 katı). 30°'lik açılı, 31.78mm uzunluğundaki kırıkta 10.78mm süreksiz bir bağlantı vardı (reçin stres artışı). Aşırı ön yük ve stres konsantrasyonu, reçinde çatlak oluşumuna ve yayılmasına neden oldu.
2 Çatlaklanma Nedenleri
Süreksiz oturma yapısında (kenar vida deliği-terminal postu) aşırı eğri stresi, geçen çatlaklara neden oldu. Yanlış araçların kullanımı/aşırı sıkıştırma, aşırı vida ön yüküne yol açtı. CT tarafındaki gaz basıncı, eğri strese katkıda bulundu. Zayıf metal-reçin bağlanması (boşluklar), taşıma kesitiyi azalttı ve stres konsantrasyonuna neden oldu. Tüm bu faktörler bir araya gelerek terminal bloğunda çatlak oluşmasına ve gaz sızmasına neden oldu.
3 Önleyici Önlemler
Üretici talimatlarına göre tork anahtarları kullanarak aşırı sıkıştırmayı önleyin. Gaz doldurma süreçlerine uyun, basınç farklarını önleyin. Terminal bloğu tasarımını/dökümünü optimize ederek, stres yaratan boşlukları/keskin eklentileri önleyin. Kalite kontrollerini güçlendirerek hatalı ürünlerin kabul edilmemesini sağlayın.
4 Sonuç
IEE-Business SF6 cihazlarındaki CT terminal bloğu çatlakları, yanlış vida sıkıştırması (aşırı ön yük) sonucu oluştu. Önerilen önlemler diğer güç kullanıcılarına rehberlik edecektir.
