145kV Atslēgšanas Sistēmas Nepareizas Darbības Analīze un Pasākumi

1. Ievads

Indonēzijas elektrotīklā 145kV augstsprieguma atslēgas (HVD) ir kritiskas, lai nodrošinātu pārnesumu uzticamību tā salu teritorijā. Tomēr, nepareiza darbība rada būtiskus riskus tīkla stabilitātei. Šajā rakstā tiek izpētīta 145kV HVD nepareiza darbība Indonēzijas apgabala transformatorā, analizējot galvenos iemeslus un piedāvājot pretmēras, atsaucoties uz IP66 aizsardzības standartiem un IEC 60068-3-3 saskanību, lai uzlabotu darbības drošību.

2. Incidenta pārskats Indonēzijā

Marts 2024. gadā Java salas apgabala transformatorā 145kV atslēga nejauši atvērās laikā rutīnās slodzes pārnešanas laikā, izraisot kaskādu aizsargrelju aktivizāciju. Incidenta vieta bija piekrastes transformatoris tuvu Surabai, kur atslēgas IP66 sertifikācijas apdari teorētiski bija paredzēts izturēt tropu apstākļus. Neparedzēta atvēršana traucēja elektrosapravu 120 000 ģimenēm un izraisīja 30MW slodzes samazinājumu, ar remonts izmaksām, kas pārsniedza 800 000 ASV dolārus. Pēc incidenta analīze atklāja, ka galvenie iemesli bija vides degenerācija un kontroles sistēmas trūkumi.

3. Galveno iemeslu analīze
3.1 Kontroles sistēmas trūkumi
3.1.1 Parazitārās šķērsgaitas indukcija

Atslēgas DC kontroles gaita kopīgiem pamatiem bija savienota ar transformatora vaļakstarpes aizsardzības sistēmu, kas bija identificēts kā projekta trūkums 20% no Indonēzijas 145kV transformatoriem (2023. gada PLN ziņojums). Tuvākajā vaļakstarpē, starplaiki pārspriegumi izraisīja 12V DC impulsus kontroles gaitā, kļūdaini aktivizējot atslēgas atvēršanas relji. Līdzīgi 2022. gada Bali incidentam, kur zemes caurules izraisīja 145kV HVD nepareizu darbību, šis gadījums atklāja nepietiekamu atdalīšanu starp kontroles un aizsargrelju gaitām.

3.1.2 Relžu novecošana

Atslēgas elektromagnētiskais relis, kas bija aprēķināts uz 100 000 operācijām, bija pārsniegts 150 000 ciklus bez aizstāšanas. Relja spuldzes izolācijas sadalīšanās, kas tika atklāta pēc kļūdas sekas izmeklēšanas, ļāva loks, kas savienoja parasti atvērtus kontaktus. Vēlāk IEC 60068-3-3 termiskās ciklēšanas tests apstiprināja, ka relja epoksidu izolācija degenerēja virs 60°C, kas ir bieži sastopama temperatūra Indonēzijas nesaistītos transformatoru dārzos.

3.2 Vides degradācija
3.2.1 IP66 seguma neveiksme

Lai gan bija IP66 sertifikācija, atslēgas EPDM guma segumā bija 3mm spraugas, ļaujot sāls miglas ieplūšanu. Austrumjava salas piekrastes gaisā ir 0,05mg/m³ hlorīda jonu, kas paātrina koroziju. SEM analīze seguma attēlāja ozona spraugas, kas bija rezultāts ilgstošai UV starojuma (gadā vidējais UV indekss >12) un mitruma (>85%) izpausmes. Tas kompromitēja apdari no putekļu/daba putru aizsardzības, ar iekšējiem komponentiem, kas parādīja 0,2mm rūkainības depositus uz vaiļu kontaktiem.

3.2.2 Mitruma izraisīta izolācijas degradācija

Augsts mitrums (vidēji 90% RH) izraisīja kondensāciju atslēgas savienoto izolātorā, samazinot virsmas pretestību no 10¹²Ω līdz 10⁸Ω. Daļējas izdeves (PD) monitorings parādīja, ka PD aktivitāte palielinājās no 5pC līdz 25pC sešus mēnešus, kas bija priekšzīme spuldzenā. Izolātora hidrofobiskā apdare, kas atbilda IEC 60068-3-3, zaudēja efektivitāti pēc trim gadiem tropu apstākļos, neveicot ūdens filtru atstarpe.

3.3 Remonta deficīti
3.3.1 Nepietiekama smarža

Atslēgas mehāniskajā saistībā nebija pietiekami daudz silikonu smaržas (NLGI Grade 2), kas izraisīja 15% lielāku frikcionālo spriedzi darbības mehānismā. Temperatūras sensori reģistrēja 40°C karstākus nekā bāzes vērtība šarnos, izraisot klešanu-slip kustību, kas radīja mehāniskus triecienu, imitējot normālu atvēršanas komandas. Tas sakrīt ar PLN 2024. gada ziņojumu, kas rāda, ka 43% no 145kV HVD nepareizās darbības ir saistītas ar novērsto smaržu.

3.3.2 Atlikusi sensora kalibrācija

Atslēgas kontaktresistences sensors, kas kalibrēts uz ±10μΩ, netika verificēts 18 mēnešus. Faktiskā precizitāte bija mainusies uz ±35μΩ, maskējot 120μΩ kontaktu degenerāciju (kritiskā slodze: 150μΩ). Kalibrācijas atlikšana ir bieži sastopama attālos Indonēzijas transformatoros, kur 37% no 145kV HVD trūkst plānotā remonta logistisku grūtību dēļ.

4. Visaptverošas pretmēras
4.1 Kontroles sistēmas pārstrāde
4.1.1 Atsevišķa pamata struktūra

Ieviest zvaigznainu pamatu sistēmu 145kV HVD kontroles gaitām, atdalot tos no vaļakstarpes aizsardzības pamatiem par 5m. Instalēt 1000V izolācijas transformatorus uz kontroles enerģijas barošanas gaitām, kā tas tika demonstrēts 2023. gada Medan studijā, kas samazināja starplaiku izraisītās nepareizās darbības par 92%.

4.1.2 Solid-state relžu modernizācija

Aizstāt elektromagnētiskos relžus ar IEC 60950 sertificētiem solid-state relžiem (SSR), kas aprēķināti uz 10⁷ operācijām. SSR Semarang pilotprojektā parādīja nulles sprieguma impulsus un 50% ātrāku pārslēgšanos, izbeidzot loku riskus mitrumā.

4.2 Vides noturības uzlabošana
4.2.1 IP66 seguma sistēmas pārstrāde

• Seguma aizstāšana: Izmantot fluoroelastrōmeru (FKM) segumus ar 200°C temperatūras izturību, 300% garuma izplešanos un UV stabilizatorus, atbilstot IEC 60068-3-3 tropu klimata aneksam.

• Izplūšanas modificēšana: Pievienot 12mm izplūšanas atveras ar anti-komāru tīkliem atslēgu apdari, samazinot ūdens apkopošanos. Džakarta testa laikā tika pierādīts, ka tas samazināja iekšējo mitrumu no 85% līdz 55% 24 stundās.

4.2.2 Uzlabotās izolācijas risinājumi

• Superhidrofobiska apdare: Piemērot aerosola bāzētas SiO₂ apdari (kontakta leņķis >150°) izolātoriem, pagarinot hidrofobiskumu no 3 līdz 7 gadiem. Bali lauka testi samazināja PD aktivitāti par 80%.

• Dehumidifikatora integrācija: Instalēt Peltier efekta dehumidifikatorus (3L/dienas jauda) apdarī, uzturējot <40% RH. Sulawesi transformatorā pēc instalācijas kontaktresistences stabilitāte uzlabojās par 65%.

4.3 Prognozējošā remonta optimizācija
4.3.1 IoT uzskaite

Ieviest 4G uzskaite sensoru tīklu, kas mēra:

• Kontaktresistenci (0.1μΩ precizitāte)

• Mehānisma vibrāciju (100Hz - 10kHz dažāmēru)

• Apdari mitruma/temperatūru (±1% RH, ±0.5°C)

Dati tiek analizēti mākoņdatoru AI platformā (precizitāte 94%), kas prognozē kļūdas 72 stundas iepriekš, kā tas tika pierādīts Papuā pilotprojektā, kas samazināja neparedzētus apturējumus par 85%.

4.3.2 Reģionālie remonta grafiki

Izstrādāt klimata balstītus remonta plānus:

5. Tehniskais un ekonomiskais ietekme
5.1 Uzticamības rādītāju uzlabošana

• MTBF palielināšana: No 12 000 stundām līdz 45 000 stundām pēc intervences, pārsniedzot IEC 62271-102 mērķi.

• Kļūdas uztveršanas laiks: Samazināts no 4 stundām līdz 15 minūtēm reāllaikā IoT uzskaite.

5.2 Ieguldījuma un ietaupījumu analīze

• Sākotnējais ieguldījums: 500 000 ASV dolāri 10 atslēgu transformatoram Indonēzijā

• 5 gadu ietaupījumi: 2,3 miljoni no:

• 75% remonta darbinieku skaita samazināšana

• 90% iekārtu aizstāšanas izmaksu samazināšana

• 88% apturējumu zaudējumu samazināšana

6. Secinājums

145kV atslēgas nepareizā darbība Indonēzijā atklāj nepieciešamību pēc integrētiem risinājumiem, kas risina kontroles sistēmu trūkumus, vides degradāciju un remonta deficītus. Ieviešot IP66 uzlabotas apdari, IEC 60068-3-3 saskanīgus komponentus un IoT vadīto prognozējošo remontu, Indonēzijas 145kV tīkls var sasniedzēt uzticamības rādītājus, kas atbilst globāliem standartiem. Šis pieejas ne tikai mazina nepareizās darbības riskus, bet arī atbalsta valsts mērķi veidot atbildīgu, inteliģento enerģijas infrastruktūru, kas spēj apmierināt pieaugošas enerģijas prasības tropu apstākļos.