Анализа и мерки за спречување на инцидент со погрешно функционирање на прекинувач од 145кВ

1. Вовед

В индонезискиот електропреносен мрежа, 145кВ високонапонски преклопачи (HVDs) се критични за одржување на надежноста на преносот низ архипелагската територија. Меѓутоа, случаевите на погрешно функционирање предизвикуваат значајни ризици за стабилноста на мрежата. Овој чланак истражува случај на погрешно функционирање на 145кВ HVD во индонезиска подстанција, анализира основните причини и предлажа мерки, со референцирање на IP66 стандардите за заштита и спроведување на IEC 60068-3-3 за подобрување на оперативната безбедност.

2. Преглед на Инцидентот во Индонезија

Март 2024 година, 145кВ преклопач во подстанција на острво Јава неочекано се отвори во текот на рутинска трансферирање на напон, што активира каскада на протективни релеа. Инцидентот се случи во поморска подстанција близу Сурабаја, каде што обвивката со класификација IP66 беше теоретски дизајнирана да издради тропски услови. Неплануваниот отворање нарушила енергетскиот достап до 120.000 домакинства и предизвикало скратување на оптеретеноста од 30МВ, со поправни трошоци над 800.000 долари. Анализа по инцидентот ја открила комбинацијата на еколошки деградација и грешки во контролниот систем како главни причини.

3. Анализа на Основните Причини
3.1 Слабости во Контролната Систем
3.1.1 Индукција на Паразитна Шема

DC контролната шема на преклопачот делеше заедничко земјиште со системот за заштита од молнии на подстанцијата, дизајнска грешка идентификувана у 20% од индонезиските 145кВ подстанции (извештај на PLN 2023). Во текот на блиска грмежа, преходни наднапони индуцирани 12V DC импулси во контролната жичка, погрешно активираа релеот за отварање на преклопачот. Слично на случајот во 2022 година на Бали, каде што земјиштни циклуси предизвикаа погрешно функционирање на 145кВ HVD, овој случај ја истакна недовољната изолација помеѓу контролните и заштитните шеми.

3.1.2 Стареење на Релеот

Електромагнетниот реле на преклопачот, расценет за 100.000 операции, надминувал 150.000 циклуси без замена. Колапсон на изолацијата во колцето на релеот, детектиран со автопсија по грешката, дозволил дуговање кои ги поврзувале нормално отворени контакти. Термички тестови по IEC 60068-3-3 потврдија дека епоксидната изолација на релеот се деградирала при температури >60°C, заедничка температура во индонезиските подстанции без кондиционирање.

3.2 Еколошка Деградација
3.2.1 Неуспех на Затворување IP66

Иако имаше сертификат IP66, EPDM прстенот на преклопачот покажувал пукнатини од 3mm, што дозволувало да влезе солна магла. Поморскиот воздух во Източна Јава содржи 0.05mg/m³ хлоридни јони, кои го забрзаваат корозијата. Анализа со SEM на прстенот открила кракање поради длабоко изложување на УВ радијација (годишно УВ индекс >12) и влажност >85%. Ова компромитирало заштитата од прашање/вода, со интерни компоненти што покажуваат 0.2mm ржавило на медните контакти.

3.2.2 Деградација на Изолацијата Поради Влажност

Висока влажност (90% RH просечно) предизвикала кондензација на композитниот изолатор на преклопачот, намалувајќи површинската резистивност од 10¹²Ω до 10⁸Ω. Податоци за мониторинг на парцијална разряд (PD) покажаа дека PD активноста се зголемила од 5pC до 25pC за шест месеци, претходник на флашувер. Хидрофобното покривало на изолаторот, во согласност со IEC 60068-3-3, изгубило ефективност по три години во тропски услови, не успевајќи да одбира водни плевели.

3.3 Недостатоци во Одржуването
3.3.1 Недостаточна Смазување

Механичкиот механизам на преклопачот имаше недостаточно силиконско масло (NLGI Grade 2), што доведе до 15% зголемена трка во работните механизми. Температурски сензори записаа 40°C топле од базалниот ниво во пивотните врвенја, што предизвикало stick-slip движение што генерираше механички удар, имитирајќи нормални команди за отварање. Ова се совпаѓа со извештајот на PLN 2024 година што покажа дека 43% од 145кВ HVD грешки се поврзани со занемарено смазување.

3.3.2 Закасно Калибрација на Сензорите

Сензорот за контактна резистивност на преклопачот, калибриран на ±10μΩ, не беше верифициран за 18 месеци. Реалната точност се изместила до ±35μΩ, маскирајќи 120μΩ деградација на контакт (критичен prag: 150μΩ). Такви закасни во калибрација се заеднички во отдалечени индонезиски подстанции, каде што 37% од 145кВ HVD немаат планувани одржувания поради логистички предизвици.

4. Комплексни Мерки
4.1 Преформулирање на Контролната Систем
4.1.1 Изолирана Архитектура на Земјиштето

Имплементирајте звезда система на земјиштето за 145кВ HVD контролни шеми, ги одделувајќи ги од земјиштето на системот за заштита од молнии со 5m. Инсталирајте 1000V изолациони трансформатори на контролни стројни извори, како што е демонстрирано во студијата на случајот во Медан 2023 година, што ги намалило транзиентно индуцираните грешки за 92%.

4.1.2 Надградба на Солидно-Станувни Релеа

Заменете електромагнетни релеа со IEC 60950-сертифицирани солидно-станувни релеа (SSR) расценети за 10⁷ операции. SSR-овите во пилот проектот во Семаранг покажаа нулт напонски импулси и 50% побрзо свичканье, елиминирајќи ризици од дуговање во влажни околини.

4.2 Подобрување на Еколошката Издрадливост
4.2.1 Преформулирање на Системот за Затворување IP66

• Замена на Прстенот: Користете флуороеластомерни (FKM) прстени со температурна оддржливост од 200°C, 300% проширивање и УВ стабилизатори, во согласност со тропскиот климатски прилоз на IEC 60068-3-3.

• Модификација на Дренажот: Додадете 12mm отвори за дренаж со мрежа против насекоми на обвивките на преклопачите, намалувајќи застојувањето на вода. Пробниот проект во Џакарта покажа дека ова намалила внатрешната влажност од 85% до 55% во 24 часа.

4.2.2 Напредни Решенија за Изолација

• Суперхидрофобно Покривало: Аплицирајте аерозол - базирани SiO₂ покривала (агол на контакт >150°) на изолаторите, продлете хидрофобноста од 3 до 7 години. Полевни испитувања на Бали го намалиле PD активитетот за 80%.

• Интеграција на Дехумидификатор: Инсталирајте Пелтиер - ефект дехумидификатори (3L/дан капацитет) во обвивките, одржувајќи <40% RH. Подстанцијата во Сулавеси видела подобрување на стабилноста на контактната резистивност за 65% по инсталација.

4.3 Оптимизација на Предвидливото Одржувание
4.3.1 Мониторинг со IoT

Деплоирувајте мрежа на сензори со 4G:

• Контактна резистивност (0.1&mu;&Omega; резолуција)

• Вибрација на механизам (100Hz - 10kHz полоса)

• Влажност/температура на обвивката (&plusmn;1% RH, &plusmn;0.5&deg;C)

Податоците се анализираат преку облачна AI платформа (точност 94%) што предвидува несправности 72 часа напред, како што е доказано во пилот проектот во Папуа, каде што се скратиле неплануваните прекини за 85%.

4.3.2 Регионални Планови за Одржувание

Развивјајте планови за одржувание според климатот:

5. Технички и Економски Упат
5.1 Подобрување на Метриките за Надежност

• Повеќе MTBF: Од 12.000 часови до 45.000 часови по интервенција, надминувајќи целта на IEC 62271-102.

• Време за Откривање на Грешки: Скраћено од 4 часа до 15 минути преку реално време мониторинг со IoT.

5.2 Анализа на Стоимост-Бенефит

• Почетна Инвестиција: $500.000 за подстанција со 10 преклопачи во Индонезија

• Уштеди во 5 години: $2.3 милиони од:

• 75% намалување на трудот за одржувание

• 90% намалување на трошоци за замена на опрема

• 88% минимизација на загуби од прекини

6. Заклучок

Грешката на функционирање на 145кВ преклопачот во Индонезија подчертава потребата за интегрирани решенија за слабостите во контролната систем, еколошката деградација и недостатоците во одржуването. Со имплементирање на IP66-подобрените обвивки, компоненти во согласност со IEC 60068-3-3 и предвидливо одржувание со IoT, индонезискиот 145кВ мрежа може да постигне метрики на надежност на ниво со светски стандарди. Овој пристап не само ги митигира ризиците од грешки, туку и поддржува целта на земјата за издржлива, интелигентна енергетска инфраструктура способна да одговори на растечки енергетски барања во тропски околини.