Analiza i protumace incidenta neispravnog rada prekidača od 145kV

1. Uvod

U indonezijskoj mreži električne energije, visokonaponski prekidači (HVD) od 145 kV su ključni za održavanje pouzdanosti prijenosa na arhipelago teritoriju. Međutim, incidenti nepravilnog rada predstavljaju značajne rizike za stabilnost mreže. Ovaj članak istražuje incident nepravilnog rada 145 kV HVD-a u indonezijskoj podstanici, analizira temeljne uzroke i predlaže protumjere, uz referencu na IP66 standarde zaštite i IEC 60068-3-3 usklađenost kako bi se unaprijedila operativna sigurnost.

2. Pregled incidenta u Indoneziji

U ožujku 2024., 145 kV prekidač u podstanci na otoku Java neočekivano se otvorio tijekom redovnog prebacivanja opterećenja, što je pokrenulo kaskadu aktivacija zaštitnih releja. Incident se dogodio u podstanci na obali blizu Surabaje, gdje je kućište prekidača s ocjenom IP66 teoretski dizajnirano da izdrži tropičke uvjete. Neplanirano otvaranje prekidača prekinulo je snabdevanje strujom 120.000 kućanstava i uzrokovalo smanjenje opterećenja od 30 MW, s troškovima popravka premašilih 800.000 USD. Analiza nakon incidenta otkrila je kombinaciju degradacije okoliša i nedostataka sustava upravljanja kao glavne uzroke.

3. Analiza temeljnih uzroka
3.1 Nedostaci sustava upravljanja
3.1.1 Parazitni induktivni krugovi

DC kontrokola prekidača dijelila je zajedničku zemlju s sustavom zaštite od munjice podstanice, što je predstavljalo nedostatak dizajna identificiran u 20% indonezijskih 145 kV podstanci (izvješće PLN 2023.). Tijekom bliskog grmljavinskog oluje, privremene pretoplovlade inducirale su 12 V DC šipove u kontroleskom žicovanju, pogrešno aktivirajući relej za otvaranje prekidača. Slično incidentu iz 2022. na Bali, gdje su petlje zemlje uzrokovale nepravilan rad 145 kV HVD-a, ovaj slučaj istaknuo je nedovoljnu izolaciju između kontroleskih i zaštitnih krugova.

3.1.2 Starenje releja

Elektromagnetski relej prekidača, namijenjen za 100.000 radnji, premašio je 150.000 ciklusa bez zamjene. Razbijanje izolacije u bobini releja, otkriveno postmortem analizom, omogućilo je luk koji je spojio normalno otvorene kontakte. Kasnija IEC 60068-3-3 testovi termičkog cikliranja potvrdili su degradaciju epoksne izolacije releja pri temperaturama većim od 60°C, što je uobičajena temperatura u indonezijskim podstancama bez klimatizacije.

3.2 Degradacija okoliša
3.2.1 Neuspjeh zatvarača IP66

Unatoč certifikaciji IP66, EPDM guma prekidača pokazala je pukotine od 3 mm, dopuštajući ulazak solanih magla. Zračni prostor na istočnom Javu sadrži 0.05 mg/m³ hloridnih jona, ubrzavajući koroziju. SEM analiza gume otkrila je ozonsko razbijanje, rezultat dugotrajne izloženosti UV zračenju (godišnji UV indeks >12) i vlagoznosti >85%. To kompromitiralo je zaštitu kućišta od prašine i vode, s internim komponentama koje su pokazale 0.2 mm rastva na bakernim kontaktima.

3.2.2 Degradacija izolacije uzrokovana vlagoznosti

Visoka vlagoznost (prosječno 90% RH) uzrokovala je kondenzaciju na kompozitnom izolatoru prekidača, smanjujući površinsku otpornost sa 10¹²Ω na 10⁸Ω. Podaci o monitoringu djelomične raspršenosti (PD) pokazali su porast PD aktivnosti s 5 pC na 25 pC tijekom šest mjeseci, kao prethodnik iskrsavanja. Hidrofobno pokrivače izolatora, u skladu s IEC 60068-3-3, izgubilo je učinkovitost nakon tri godine u tropičkim uvjetima, ne mogući repelentiranje vodenih filmova.

3.3 Nedostaci održavanja
3.3.1 Nedovoljna smaragdizacija

Mehanička vezana prekidača imala je nedostatak silikonskog mastila (NLGI Grade 2), što je dovelo do 15% povećanja trenja u mehanizmu rada. Temperaturni senzori su zabilježili 40°C toplije od baze u pivotskim spojevima, uzrokujući stick-slip gibanje koje je generiralo mehaničke udare, mimikirajući normalne naredbe otvaranja. Ovo se slaže s izvješćem PLN-a iz 2024. godine koja pokazuje da 43% nepravilnog rada 145 kV HVD-a vezano je za zanemarenu smaragdizaciju.

3.3.2 Zakasnjela kalibracija senzora

Senzor otpornosti kontakta prekidača, kalibriran na ±10μΩ, nije bio verificiran 18 mjeseci. Stvarna preciznost se pomakla na ±35μΩ, maskirajući degradaciju kontakta od 120μΩ (kritična granica: 150μΩ). Takve zakasnjelice u kalibraciji su uobičajene u udaljenim indonezijskim podstancama, gdje 37% 145 kV HVD-a nema planirano održavanje zbog logističkih izazova.

4. Kompleksne protumjere
4.1 Redizajn sustava upravljanja
4.1.1 Izolirana zemlja arhitektura

Implementirajte zvjezdano zemljenje za kontroleske krugove 145 kV HVD-a, odvajajući ih od zemlje zaštitnog sustava od munjice za 5 m. Instalirajte transformatore izolacije od 1000 V na kontroleske napajne prilaze, kao što je demonstrirano u studiji slučaja iz 2023. u Medanu, koja je smanjila incidente uzrokovane privremenim preopterećenjima za 92%.

4.1.2 Nadogradnja solid-state releja

Zamijenite elektromagnetske releje s IEC 60950-certificiranim solid-state relejima (SSR) namijenjenim za 10⁷ radnji. SSR-ovi u pilot projektu u Semarangu pokazali su nula voltne šipe i 50% brže vrijeme preklapanja, eliminirajući rizike od luka u vlažnim okruženjima.

4.2 Unaprijeđenje otpornosti na okoliš
4.2.1 Preispitivanje sustava zatvarača IP66

• Zamjena gume: Koristite fluoroelastomer (FKM) gume s otpornošću na temperaturu od 200°C, proširenjem od 300% i stabilizatorima UV zračenja, u skladu s aneksom IEC 60068-3-3 za tropički klimatski uvjet.

• Izmjena drenaže: Dodajte 12 mm odvoda s anti-insektskim zaslonima kućištu prekidača, smanjujući nagomilavanje vode. Test u Jakarti pokazao je da je ovo smanjilo unutrašnju vlagoznost s 85% na 55% unutar 24 sata.

4.2.2 Napredne rješenja izolacije

• Superhidrofobno pokrivače: Primijenite aerosol bazirana SiO₂ pokrivača (kontaktni kut >150°) na izolatore, produžujući hidrofobnost s 3 na 7 godina. Poligon testovi na Baliju smanjili su PD aktivnost za 80%.

• Integracija dehumidifiera: Instalirajte dehumidifier-e s Peltier efektom (kapacitet 3 L/dana) u kućištu, održavajući <40% RH. Podstanica na Sulawesi vidjela je poboljšanje stabilnosti otpornosti kontakta za 65% nakon instalacije.

4.3 Optimizacija prediktivnog održavanja
4.3.1 IoT omogućeno praćenje

Instalirajte 4G omogućenu mrežu senzora za mjerenje:

• Otpornost kontakta (rezolucija 0.1μΩ)

• Vibracija mehanizma (bandwidth 100Hz - 10kHz)

• Vlagoznost/temperatura kućišta (±1% RH, ±0.5°C)

Podaci se analiziraju putem AI platforme temeljene na cloud-u (točnost 94%) koja predviđa propade 72 sata unaprijed, kao što je dokazano u pilot projektu na Papui koji je smanjio neplanirane ispadove za 85%.

4.3.2 Regionalizirani planovi održavanja

Razvijte planove održavanja temeljene na klimatskim uvjetima:

5. Tehnički i ekonomski utjecaj
5.1 Poboljšanje metrika pouzdanosti

• Povećanje MTBF: Od 12.000 sati na 45.000 sati nakon intervencije, premašujući cilj IEC 62271-102.

• Vrijeme otkrivanja grešaka: Smanjeno s 4 sata na 15 minuta putem stvarnog vremenskog IoT praćenja.

5.2 Analiza troškova i dobiti

• Početna investicija: 500.000 USD za 10-prekidačnu podstanicu u Indoneziji

• Štednja u 5 godina: 2.3 milijuna USD iz:

• 75% smanjenje radnog vremena održavanja

• 90% smanjenje troškova zamjene opreme

• 88% smanjenje gubitaka zbog ispadova

6. Zaključak

Nepravilan rad 145 kV prekidača u Indoneziji naglašava potrebu za integriranim rješenjima koja rješavaju nedostatke sustava upravljanja, degradaciju okoliša i praznine u održavanju. Implementacijom kućišta s unaprijedjenom IP66 zaštitom, komponenata usklađenih s IEC 60068-3-3 i IoT prediktivnim održavanjem, 145 kV mreža Indonezije može postići metrike pouzdanosti na globalnim standardima. Ovaj pristup ne samo smanjuje rizike nepravilnog rada, već podržava i cilj zemlje da ima otporan i pametan infrastrukturni sustav električne energije sposoban ispuniti rastuće energetske potrebe u tropičkim okruženjima.