१४५केभी डिस्कनेक्ट स्विचको गलत कामगिरीको विश्लेषण र उपाय

1. परिचय

इंडोनेशियाको विद्युत संकुलमा, 145kV उच्च वोल्टेज डिस्कनेक्ट स्विचहरू (HVDs) देशको टुक्राको भूगोलमा प्रसारण विश्वसनीयता बनाए राख्न महत्वपूर्ण छन्। हामी यो लेखमा इंडोनेशियाको एक उप-स्टेशनमा घटिएको 145kV HVD गलत कार्यक्रमलाई अध्ययन गर्दछौं, मूल कारणहरू विश्लेषण गर्दै र विपरीत उपायहरू प्रस्ताव गर्दै IP66 सुरक्षा मानक र IEC 60068-3-3 सम्मति लिन संचालन सुरक्षा बढाउँदै।

2. इंडोनेशियामा घटनाको सारांश

मार्च 2024 मा, जावा द्वीपको एउटा उप-स्टेशनमा 145kV डिस्कनेक्ट स्विच नियमित लोड ट्रान्सफर गर्दा अप्रत्याशित रूपमा खुल्यो, जसले संरक्षण रिले सक्रियकरणको एक श्रृंखला चालू गर्यो। यो घटना सुराबायाको निकट एक तटीय उप-स्टेशनमा भएको थियो, जहाँ स्विचको IP66-मानक आवरण थियो जसले थिओरिटिकल रूपमा उष्णकटिबन्धीय स्थितिहरूको टिकाउनु थियो। यो अप्रत्याशित खुल्ने घटनाले 120,000 घरानाहरूको विद्युत आपूर्ति टुक्राए र 30MW लोड छोड्न गर्यो, र रिपेयर खर्च $800,000 भन्दा बढी भएको थियो। घटनापछि विश्लेषणले पर्यावरणीय अपक्षय र नियन्त्रण प्रणालीको दोषहरूलाई मुख्य कारणहरू रूपमा पत्ता लगाएको थियो।

3. मूल कारण विश्लेषण
3.1 नियन्त्रण प्रणालीको दोषहरू
3.1.1 परजीवी परिपथ उत्प्रेरण

स्विचको DC नियन्त्रण परिपथ उप-स्टेशनको बिजली रक्षा प्रणालीको साथ एक साझा भूमिको साथ थियो, जसलाई 2023 PLN रिपोर्टमा इंडोनेशियाका 20% 145kV उप-स्टेशनहरूमा एक डिझाइन दोष मान्य गरिएको थियो। नजिकै थुन्डरस्टोर्म भित्र, अस्थायी ओवरवोल्टेजले नियन्त्रण तारमा 12V DC स्पाइक उत्पन्न गर्यो, जसले गलत रूपमा स्विचको खुल्ने रिले सक्रिय गर्यो। यो घटना 2022 मा बालीमा घटेको घटनासँग समान थियो, जहाँ भूमिको लूपले 145kV HVD गलत कार्यक्रम गराएको थियो, यो मामला नियन्त्रण र संरक्षण परिपथ बीचको अपर्याप्त विभाजनलाई उजागर गर्यो।

3.1.2 रिलीको विकास

स्विचको इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिली, 100,000 चक्रहरूको लागि मूल्याङ्कित थियो, तर बिन परिवर्तन भए 150,000 चक्रहरू पार गर्यो। रिली कोइलमा आइसुलेशन टुक्राएको थियो, जसले अर्को नियमित रूपमा खुल्ने संपर्कहरू बीच आर्किंग गर्न दियो। IEC 60068-3-3 थर्मल साइक्लिंग परीक्षणहरू बाद रिलीको एपोक्सी आइसुलेशनले >60°C मा अपक्षय हुन्थ्यो, जसलाई इंडोनेशियाको अ-कुलिङ इन्स्विचयार्डमा सामान्य तापक्रम मानिन्छ।

3.2 पर्यावरणीय अपक्षय
3.2.1 IP66 सील फेल

IP66 मानक भण्ठापूर्वक, स्विचको EPDM गास्केटमा 3mm चाक देखिएको थियो, जसले नमक भास आन्दोलन गर्न दियो। पूर्वी जावाको तटीय हवामा 0.05mg/m³ क्लोराइड आयन थियो, जसले रसायनिक अपक्षय तेजी गर्यो। गास्केटको SEM विश्लेषण बाद ओजोन चाक देखिएको थियो, जसले दीर्घ समयसम्म UV रेडिएशन (वार्षिक UV इन्डेक्स >12) र नमी >85% को अनुभव देखाएको थियो। यो आवरणको धूल/पानी सुरक्षा खराब गर्यो, जहाँ अन्तर्गत घटकहरूमा 0.2mm रसायनिक अपक्षय देखिएको थियो तामा संपर्कहरूमा।

3.2.2 नमी-प्रेरित आइसुलेशन अपक्षय

उच्च नमी (90% RH औसत) स्विचको संयुक्त इन्सुलेटरमा नमी जम्न गर्यो, जसले सतह रिसिस्टिविटी 10¹²Ω बाट 10⁸Ω मा घटाउँदै गयो। आंशिक डिस्चार्ज (PD) मोनिटरिंग डाटाले PD गतिविधि छह महिनामा 5pC बाट 25pC मा बढेको देखाएको थियो, जसले फ्लैशओवरको पूर्व संकेत थियो। इन्सुलेटरको हाइड्रोफोबिक कोटिंग, IEC 60068-3-3 अनुसार, त्रिपाक्षिक स्थितिहरूमा तीन वर्ष बिताउँदा पानीको फिल्म दुर्गम गर्न असमर्थ थियो।

3.3 रक्षणावलीको कमी
3.3.1 अपर्याप्त लुब्रिकेशन

स्विचको यान्त्रिक लिङ्केजमा अपर्याप्त सिलिकोन ग्रीस (NLGI ग्रेड 2) थियो, जसले संचालन तन्त्रमा 15% बढी घर्षण उत्पन्न गर्यो। तापमापन सेन्सरहरूले पिवट जाइन्टहरूमा आधार रेखाभन्दा 40°C अधिक तापक्रम रेकर्ड गरेका थिए, जसले स्टिक-स्लिप गतिले यान्त्रिक झटका उत्पन्न गर्यो, जसले सामान्य खुल्ने आदेशहरू नकल गर्ने थियो। यो PLNको 2024 रिपोर्टसँग एकीकृत थियो, जहाँ 43% 145kV HVD गलत कार्यक्रमहरूले नग्न लुब्रिकेशनलाई जोड्दछन्।

3.3.2 देरिलाई सेन्सर कलिब्रेशन

स्विचको संपर्क रिसिस्टेन्स सेन्सर, ±10μΩ को लागि कलिब्रेट गरिएको थियो, तर 18 महिना भित्र कलिब्रेशन भइनेको थियो। वास्तविक योग्यता ±35μΩ मा टेक गयो, 120μ&Ω; संपर्क अपक्षय (क्रिटिकल थ्रेसहोल्ड: 150&μΩ) छुपाउँदै। यस्ता कलिब्रेशनमा देरी इंडोनेशियाका दूरीको उप-स्टेशनहरूमा सामान्य छ, जहाँ 37% 145kV HVDहरूले लॉजिस्टिक चुनौतिहरूको कारण स्केज्युल्ड रक्षणावली भइनेछ।

4. समग्र विपरीत उपायहरू
4.1 नियन्त्रण प्रणालीको पुनर्डिझाइन
4.1.1 अलग भूमिको व्यवस्था

145kV HVD नियन्त्रण परिपथहरूको लागि स्टार ग्राउंडिंग प्रणाली लागू गर्नुहोस्, जसले बिजली रक्षा भूमिकोहरूबाट 5m दूर राख्नेछ। नियन्त्रण ऊर्जा फीडमा 1000V आइसोलेशन ट्रान्सफार्मर लगाउनुहोस्, जसलाई 2023 मा मेडानमा एक केस स्टडीमा दिखाएको थियो जसले अस्थायी-प्रेरित गलत कार्यक्रमहरूलाई 92% घटाउँदै गयो।

4.1.2 सोलिड-स्टेट रिली अपग्रेड

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिलीहरूलाई IEC 60950-मानकित सोलिड-स्टेट रिलीहरू (SSR) ले बदल्नुहोस्, जसले 10⁷ चक्रहरूको लागि मूल्याङ्कित छन्। सेमाराङमा एक पायलट प्रोजेक्टमा SSRहरूले शून्य वोल्टेज स्पाइक र 50% तेजी स्विचिंग समय देखाएका थिए, जसले आर्द्र वातावरणमा आर्किंग झुक्नको झुकाव दूर गर्यो।

4.2 पर्यावरणीय टिकाउनेको वृद्धि
4.2.1 IP66 सील सिस्टेमको पुनर्व्यवस्था

• गास्केट प्रतिस्थापन: 200°C तापक्रम रोधी, 300% फैलाउन र UV स्थिरकर भएका फ्लुओरोएलास्टोमर (FKM) गास्केटहरू प्रयोग गर्नुहोस्, जसले IEC 60068-3-3को उष्णकटिबन्धीय जलवायु अनुलेखको आवश्यकता पूरा गर्छ।

• ड्रेनेज सुधार: स्विच आवरणमा 12mm वीप होलहरू र अन्तिक रोधी स्क्रिनहरू थप्नुहोस्, जसले पानीको संचयन घटाउँदछ। जकार्तामा एक परीक्षणले यो भित्र आन्तरिक नमी 24 घण्टामा 85% बाट 55% मा घटाउँदै गयो।

4.2.2 उन्नत आइसुलेशन समाधानहरू

• सुपरहाइड्रोफोबिक कोटिंग: इन्सुलेटरहरूमा एअरोसोल-आधारित SiO₂ कोटिंग (संपर्क कोण >150°) लगाउनुहोस्, जसले हाइड्रोफोबिकताको अवधि 3 वर्ष बाट 7 वर्षमा बढाउँदछ। बालीमा क्षेत्रीय परीक्षणले PD गतिविधिलाई 80% घटाउँदै गयो।

• डीह्युमिडिफायर एकीकरण: आवरणहरूमा 3L/दिन क्षमताको पेल्टियर-प्रभाव डीह्युमिडिफायरहरू लगाउनुहोस्, जसले <40% RH बनाउँदछ। सुलावेसी उप-स्टेशनमा यो भित्र संपर्क रिसिस्टेन्स स्थिरता 65% बढाउँदै गयो।

4.3 पूर्वानुमानित रक्षणावलीको अनुकूलन
4.3.1 IoT-सक्षम मोनिटरिंग

4G-सक्षम सेन्सर नेटवर्क लगाउनुहोस्, जसले माप गर्छ:

• संपर्क रिसिस्टेन्स (0.1&mu;&Ω; रिझोल्युशन)

• यान्त्रिक विब्रेशन (100Hz - 10kHz बैंडविड्थ)

• आवरण नमी/तापक्रम (&plusmn;1% RH, &plusmn;0.5&deg;C)

डाटा एक क्लाउड-आधारित AI प्लेटफार्म (योग्यता 94%) द्वारा विश्लेषण गरिन्छ, जसले 72 घण्टा पहिले विफलता पूर्वानुमान गर्छ, जसले पापुआमा एक पायलट प्रोजेक्टमा अप्रत्याशित बाहिर जानलाई 85% घटाउँदै गयो।

4.3.2 क्षेत्रीय रक्षणावली स्केज्युल

क्लाइमेट-आधारित रक्षणावली योजना विकसित गर्नुहोस्:

5. तकनीकी र आर्थिक प्रभाव
5.1 विश्वसनीयता मेट्रिकहरूको सुधार

• MTBF वृद्धि: 12,000 घण्टाबाट 45,000 घण्टामा बढ्नु, IEC 62271-102को लक्ष्य अतिक्रम गर्नु।

• फाउल्ट डिटेक्सन समय: वास्तविक समयमा IoT मोनिटरिंग द्वारा 4 घण्टाबाट 15 मिनेटमा घटाउनु।

5.2 लागत-लाभ विश्लेषण

• प्रारम्भिक निवेश: इंडोनेशियामा 10-स्विच उप-स्टेशनको लागि $500,000

• 5-वर्षको बचत: $2.3 मिलियन बचत गर्नु:

• रक्षणावली श्रम लागत 75% घटाउनु

• उपकरण प्रतिस्थापन लागत 90% घटाउनु

• डाउनटाइम नुक्सान 88% घटाउनु

6. निष्कर्ष

इंडोनेशियामा 145kV डिस्कनेक्ट स्विचको गलत कार्यक्रमले नियन्त्रण प्रणालीको दोषहरू, पर्यावरणीय अपक्षय र रक्षणावलीको कमी लगायत अभिन्वित समाधानको आवश्यकता उजागर गर्छ। IP66-प्रसारित आवरण, IEC 60068-3-3-सम्मत घटकहरू र IoT-प्रेरित पूर्वानुमानित रक्षणावली लागू गर्दा, इंडोनेशियाको