Anàlisi i mesures correctores d'un incident de malfuncionament d'un interruptor de desconnexió de 145kV
1. Introducció
En la xarxa elèctrica d'Indonèsia, els interruptors de desconnecteig (HVD) de 145kV són crítics per mantenir la fiabilitat de la transmissió a través del seu terreny insular. No obstant això, els incidents de malfunció suposen riscos significatius per a l'estabilitat de la xarxa. Aquest article investiga una malfunció d'un HVD de 145kV en una subestació indonesa, analitzant les causes radicals i proposant mesures correctores mentre es fa referència als estàndards de protecció IP66 i la conformitat IEC 60068-3-3 per millorar la seguretat operativa.
2. Resum de l'incident a Indonèsia
En març de 2024, un interruptor de desconnecteig de 145kV en una subestació de la Illa de Java es va obrir inesperadament durant una transferència de càrrega rutinària, provocant una cascada d'activacions de relés de protecció. L'incident es va produir en una subestació costanera prop de Surabaya, on l'enclusa amb classificació IP66 estava teòricament dissenyada per resistir les condicions tropicals. L'obertura no programada va interrompre el subministrament d'energia a 120.000 domicilis i va causar una reducció de càrrega de 30MW, amb costos de reparació superiors als 800.000$. L'anàlisi posterior a l'incident va revelar una combinació de degradació ambiental i defectes en el sistema de control com a causes principals.
3. Anàlisi de les causes radicals
3.1 Vulnerabilitats del sistema de control
3.1.1 Inducció de circuits paràsits
El circuit de control DC de l'interruptor compartia un terra comú amb el sistema de protecció contra els llamps de la subestació, un defecte de disseny identificat en el 20% de les subestacions de 145kV a Indonèsia (informe PLN 2023). Durant un tempesta proper, les tensions transitories induïren pics de 12V DC en els cables de control, activant erròniament el relé d'obertura de l'interruptor. Similar a un incident de 2022 a Bali, on els bucles de terra causaren una malfunció d'un HVD de 145kV, aquest cas va ressaltar la insuficiència d'isolament entre els circuits de control i protecció.
3.1.2 Envelheciment del relé
El relé electromagnètic de l'interruptor, dissenyat per 100.000 operacions, havia superat 150.000 cicles sense ser reemplaçat. La ruptura de l'aïllament en la bobina del relé, detectada a través d'autòpsia post-falla, va permetre que l'arc elèctric connectés els contactes normalment oberts. Les proves de cicles tèrmics IEC 60068-3-3 posteriors van confirmar que l'aïllament epoxi del relé es degradava a >60°C, una temperatura comuna en els camps de commutadors sense aire condicionat d'Indonèsia.
3.2 Degradació ambiental
3.2.1 Falta de l'hermètica IP66
Malgrat la certificació IP66, la junta EPDM de l'interruptor presentava fissures de 3mm, permetent la entrada de bruma salina. L'aire costanera a Java Oriental conté 0,05mg/m³ d'ions de clorur, accelerant la corrosió. L'anàlisi SEM de la junta va revelar que la fractura era el resultat d'una exposició prolongada a radiació UV (índex anual UV >12) i humitat >85%. Això va comprometre la protecció contra pols i aigua de l'enclusa, amb components interns mostrant depòsits de ferralla de 0,2mm en els contactes de cobre.
3.2.2 Degradació de l'aïllament causada per humitat
L'alta humitat (90% RH mitjana) va causar condensació en l'aislant compost de l'interruptor, reduint la resistivitat superficial de 10¹²Ω a 10⁸Ω. Les dades de monitoratge de descàrrega parcial (PD) van mostrar que l'activitat PD va augmentar de 5pC a 25pC en sis mesos, un precursor de flashover. El revestiment hidrofòbic de l'aislant, conforme a IEC 60068-3-3, va perdre eficàcia després de tres anys en condicions tropicals, sense repel·lir les pel·licules d'aigua.
3.3 Deficiències de manteniment
3.3.1 Lubrificació inadequada
La mecanització de l'interruptor tenia una greix de silici (NLGI Grau 2) insuficient, causant un increment del 15% en la fricció del mecanisme d'operació. Els sensors de temperatura van registrar 40°C més calents que la base en els juntaments pivotants, causant moviments de stick-slip que generaven xocs mecànics, imitant ordres d'obertura normals. Això s'ajusta al informe de PLN de 2024 que mostra que el 43% de les malfuncions d'HVD de 145kV estan relacionades amb la negligència en la lubrificació.
3.3.2 Calibració retardada dels sensors
El sensor de resistència de contacte de l'interruptor, calibrat a ±10μΩ, no s'havia verificat des de 18 mesos. La precisió real havia derivat a ±35μΩ, amagant una degradació de 120μΩ del contacte (llindar crític: 150μΩ). Aquests retards en la calibració són comuns en les subestacions indoneses remotas, on el 37% dels HVD de 145kV manca de manteniment programat degut a reptes logístics.
4. Medides correctores comprehensives
4.1 Redisseny del sistema de control
4.1.1 Arquitectura de terra isolada
Implementa un sistema de terra en estrella per als circuits de control d'HVD de 145kV, separant-los dels terras de protecció contra els llamps per 5m. Instal·la transformadors d'isolament de 1000V en les alimentacions de potència de control, tal com es va demostrar en un estudi de cas de 2023 a Medan que va reduir les malfuncions induïdes per transients en un 92%.
4.1.2 Actualització a relés d'estat sòlid
Substitueix els relés electromagnètics amb relés d'estat sòlid (SSR) certificats per IEC 60950 amb una classificació de 10⁷ operacions. Els SSR en un projecte pilota a Semarang van mostrar zero pics de tensió i temps de commutació 50% més ràpids, eliminant els riscos d'arc en entorns húmids.
4.2 Millora de la resistència ambiental
4.2.1 Revisió completa del sistema d'hermètica IP66
4.2.2 Solucions avançades d'aïllament
4.3 Optimització del manteniment predictiu
4.3.1 Monitoratge habilitat per IoT
Implementa una xarxa de sensors habilitada per 4G que mesuri:
Les dades es fan analitzar a través d'una plataforma AI basada en núvol (precisió 94%) que preveu falles 72 hores endavant, tal com es va provar en un projecte pilota a Papua que va reduir les interrupcions no planificades en un 85%.
4.3.2 Programacions de manteniment regionalitzades
Desenvolupa plans de manteniment basats en el clima:
5. Impacte tècnic i econòmic
5.1 Millora de les mètriques de fiabilitat
Aument de MTBF: De 12.000 hores a 45.000 hores post-intervenció, superant el objectiu de l'IEC 62271-102.
Temps de detecció de falla: Reduit de 4 hores a 15 minuts gràcies al monitoratge en temps real via IoT.
5.2 Anàlisi cost-benefici
6. Conclusió
La malfunció de l'interruptor de desconnecteig de 145kV a Indonèsia ressalta la necessitat de solucions integrals que adreçin les vulnerabilitats del sistema de control, la degradació ambiental i les deficiències de manteniment. Implementant encluses millorades IP66, components conformes a IEC 60068-3-3 i manteniment predictiu impulsat per IoT, la xarxa de 145kV d'Indonèsia pot aconseguir mètriques de fiabilitat al nivell dels estàndards globals. Aquest enfocament no només mitiga els riscos de malfunció, sinó que també suporta l'objectiu del país d'una infraestructura elèctrica resiliente i intel·ligent capaç de satisfer la creixent demanda energètica en entorns tropicals.
