1. Avarya Genişi
1.1 35kV GIS Anahtarlama Cihazı Gerilim Dönüştürücüsünün Yapısı ve Bağlantısı
Mart 2011'de üretilen ve Temmuz 2012'de resmen hizmete alınan ZX2 gaz yalıtımlı çift anahtarlı anahtarlama cihazında her anahtar bölmesi için iki grup anahtar gerilim dönüştürücüsü (PT) bulunmaktadır. Aynı anahtar bölmesine ait iki PT grubu 600 mm genişliğinde bir anahtarlama dolabında tasarlanmıştır. Üç fazlı PT'ler dolabın alt kısmında üçgen şeklinde yerleştirilmiştir.
PT'ler, PT anahtarlama cihazının anahtar odasındaki kesicilerle kısa kablo takımları aracılığıyla bağlanır. Kesiciler, SF₆ tam kapalı anahtar odasındaki hareketli kontaktlar aracılığıyla üç fazlı anahtara bağlanır. Tam kapalı anahtar yapısı, arızalı durumların azalmasına yardımcı olur ve anahtara özel anahtar koruması yapılmış değildir. Anahtar arızaları, güç giriş anahtarının yedek koruması aracılığıyla temizlenir.
1.2 Yakılma Öncesi İşlem Modu
Avaryadan önce elektrik ağı şu şekilde çalışıyordu:
220kV Sistemi: Qiaoshi Hatı ve Huishi Hatı paralel olarak çalışırken anahtar bağlantısı kapalıydı.
Ana Dönüştürücü Yükü: No.1 ana dönüştürücü 47 MW, No.2 14 MW yük taşıyordu.
35kV Sistemi: Birim A, çift anahtarlı bölme işlemiyle çalışıyordu. 30.5 MW yük taşıyan Jeneratör No.2, Birim E'nin Anahtarı 1 aracılığıyla Birim A'nın İkinci Anahtarı'na bağlanarak, sıcak yağ bağlantı hatı anahtarlama cihazları 361 ve 367 ile No.2 ana dönüştürücü ile paralel olarak çalışıyordu.
1.3 Avarya Süreci
Arıza Ön Belirtisi
Ekipman Yandığı Zaman
Sahiplikte İnceleme
Dolap kapısı açıldı. A Fazı PT'si ağır şekilde yanmış, B Fazı takımı kırılmıştı. İç ekipmanlar kavrulmuştu.
Komşu firlatıcı dolabındaki ikincil telsizler hasar görmüş, anahtar odasındaki basınç ve yalıtım testleri normaldi.
2. Sebep Analizi
2.1 Ekipman Kalitesi ve Kurulum Hataları
2.2 Anormal İşlem Koşulları
İkincil Devre Arızaları
Çok fazla paralel döngüler nedeniyle ikincil devrede aşırı yük, \(Q = I^2rt\) formülüne göre daha fazla ısı üretti.
İkincil kısa devreler, birincil akım ani artışlarına ve aşırı ısınmaya neden oldu.
Sistem Aşırı Gerilimi
Ayar işlemleri veya ark yayılma nedeniyle ferrorezonans, nominal değerden 2.5 kat kadar yüksek aşırı gerilimler oluşturdu.
Dalga şekli distorsiyonu, yalıtım yaşlanmasını hızlandırdı.
Üç Faz Dengesizliği
Yüksek harmonik içeriği (özellikle tek harmonikler), impedans dengesizliğine neden oldu.
Nötr nokta yer değiştirme akımı, sıfır-dizi devresinde aşırı ısınmaya neden oldu.
2.3 Üreticinin Çözümleme Analizi
Arıza Konumu
A Fazı PT'si flan montaj deliğindeki epoksi çatlakları, aralıklı topraklama nedeniyle oluştu.
B Fazı takımı mekanik kırılmaya uğradı, faz arası kısa devre tetiklendi.
Gerilim Analizi
Esnek olmayan kablo bağlantıları, flan deliklerinde enine kuvvet konsantrasyonu oluşturdu.
Arıza ilerlemesi: Aralıklı topraklama → Alüminyum kaplama ablasyonu → Arıza sıfırlaması → Son çöküş.
3. Yeniden Yapılandırma Planı
3.1 Ekipman İzleme Optimizasyonu
3.2 Yapısal Tasarım İyileştirmesi
Dolap Genişletme: Dolap genişliğini 600 mm'den 800 mm'ye artırarak ısı verimliliğini iyileştirin.
Bağlantı Güncellemesi: Kısa kablo takımlarını doğrudan bağlantılarla değiştirerek stresi azaltın.
Modüler Tasarım: Bakım süresini minimize etmek için takılabilir PT'ler/firlatıcılar kullanın.
3.3 Koruma Sistemi Geliştirme
PT anahtarlama cihazları için aşırı akım/aşırı gerilim koruması olan özel devre kesicileri ekleyin.
Hızlı arıza yalıtımı için özel anahtar koruma cihazları kurun.
Rezonans riskini azaltmak için sıfır-dizi devre tasarımını optimize edin.
3.4 İşlem ve Bakım Stratejisi Düzenlemesi
Ekipman için tam yaşam döngüsü yönetim kayıtlarını oluşturun, kurulum ve bakım verilerini belgeleyin.
300 ppm eşiği ile üç aylık SF₆ nem içeriği testleri yapın.
Fabrika verileriyle karşılaştırma amacıyla yıllık PT volt-amper karakteristik testleri yapın.
4. Elde Edilen Dersler ve Önleyici Tedbirler
4.1 Ana Dersler
Tasarım Hatası: PT'lerin aynı yerde bulunması, arıza yayılma riskini artırdı.
Bakım Boşluğu: Kumulatif stres hasarını tespit edemedi.
Koruma Eksikliği: Yedek koruma bağımlılığı, arıza temizlemesini geciktirdi.
4.2 Önleyici Tedbirler
Ekipman üretim denetimini güçlendirin, özellikle yalıtım süreçleri ve yapısal bütünlijke odaklanın.
Titreşim izlemesi kullanarak durum tabanlı bakımı teşvik edin.
PT'ler ve anahtarlar arasındaki esnek bağlantıları zorunlu kılan tasarım belirtimlerini gözden geçirin.
PT arızaları için acil durum yanıtlama prosedürlerini standartlaştırmak üzere anti-avarya tatbikatları yapın.
4.3 Uygulama Sonuçları
Yeniden yapılandırma sonrası veriler şunları gösteriyor:
Kısmi salınım 80 pC'den 15 pC'ye düştü.
Tam yük altında sıcaklık yükselişi 12°C azaldı.
Arıza tepki süresi 600 ms'den 40 ms'ye indi.
5. Sonuç
Bu avarya, GIS ekipmanının tasarımda, kurulumda ve bakımda çok sayıda gizli riski ortaya çıkardı. Yapısal optimizasyon, koruma sistemi güncellemesi ve yönetim iyileştirmeleri aracılığıyla kapsamlı bir risk önleme sistemi oluşturuldu. Ekipman performansının sürekli izlenmesi, benzer alt istasyonlar için tekrarlanabilir yeniden yapılandırma deneyimi sağlayacaktır.
