145kV Anahtarın Yanlış İşlem Olayının Analizi ve Önlemleri

1. Giriş

Endonezya elektrik şebekesinde, 145kV yüksek gerilim kesme anahtarı (HVD), arşipel coğrafyasındaki iletim güvenilirliğini korumak için kritik öneme sahiptir. Ancak, yanlış operasyon olayları şebekeye önemli riskler sunmaktadır. Bu makale, Endonezya bir alt istasyonunda gerçekleşen 145kV HVD yanlış operasyonunu incelemekte, kök nedenleri analiz etmekte ve IP66 koruma standartlarına ve IEC 60068-3-3 uyumluluğuna başvurarak operasyonel güvenliği artırmayı önermektedir.

2. Endonezya'daki Olay Genel Bakış

Mart 2024'te, Java Adası'ndaki bir alt istasyonda bulunan 145kV kesme anahtarı, rutin yük aktarımı sırasında beklenmedik bir şekilde açıldı ve koruma rölesi aktivasyonlarının bir zinciri tetiklendi. Olay, Surabaya yakınlarındaki kıyı alt istasyonunda gerçekleşti ve anahtarın IP66 dereceli kaplaması tropikal koşullara dayanıklı tasarlanmıştı. Planlanmayan açılış, 120.000 hane halkına güç sağlayışı bozulmasına ve 30MW yük düşmesine neden oldu, onarım maliyetleri 800.000 dolardan fazlaydı. Olay sonrası analiz, çevresel degradasyon ve kontrol sistemi hatalarını temel nedenler olarak ortaya koymuştur.

3. Kök Neden Analizi
3.1 Kontrol Sistemi Güvenlik Açıklığı
3.1.1 Parazit Devre Indüksiyonu

Anahtarın DC kontrol devresi, alt istasyonun yıldırım koruma sistemleriyle ortak bir zemin paylaşmaktaydı, bu tasarım hatası 2023 PLN raporunda Endonezya'daki 145kV alt istasyonlarının %20'sinde tespit edilmiştir. Yakında bir gök gürültüsü sırasında, geçici aşırı gerilimler kontrol kablolarında 12V DC zirveler oluşturdu, bu da anahtarın açma rölesini yanlışlıkla aktive etti. Bali'deki 2022 olayında, zemin döngüleri 145kV HVD yanlış operasyonuna neden olmuştu, bu vaka ise kontrol ve koruma devreleri arasında yetersiz izolasyonu göstermiştir.

3.1.2 Röle Yaşlanması

Anahtarın manyetik rölesi, 100.000 işlem için tasarlanmış olmasına rağmen, değiştirilmeden 150.000 döngüye ulaşmıştı. Arızadan sonra yapılan otopside, röle bobinin yalıtım çöküşünün, normalde açık olan kontakları birleştiren ark oluşmasına izin verdiğini göstermiştir. Daha sonraki IEC 60068-3-3 termal döngü testleri, rölenin epoksi yalıtımının >60°C'de çürüdüğünü doğrulamıştır, bu sıcaklık Endonezya'nın klimalı olmayan anahtarlama alanlarındaki yaygın bir sıcaklıktır.

3.2 Çevresel Dejenerasyon
3.2.1 IP66 Sigortanın Başaramaması

IP66 sertifikasına rağmen, anahtarın EPDM sigortası 3mm çatlak gösterdi, bu da tuz sisinin girmesine izin verdi. Doğu Java'daki deniz havası, metreküp başına 0,05 mg klorür iyon içerir, bu da koroziyonu hızlandırır. Sigortanın SEM analizi, uzun süreli UV ışınımına (yıllık UV indeksi >12) ve >85% nem oranına maruz kalmanın ozon çatlaklarını göstermiştir. Bu, kaplama içindeki toz/su korumasını tehlikeye atmış, iç bileşenlerde bakır kontaklar üzerinde 0,2mm pas tabakası oluşmuştur.

3.2.2 Nem Kaynaklı Yalıtım Dejenerasyonu

Yüksek nem (%90 RH ortalama) anahtarın kompozit yalıtıcısında kondansasyona neden olmuş, yüzey dirençsini 10¹²Ω'dan 10⁸Ω'ya düşürmüştür. Kısmi salınım (PD) izleme verileri, PD aktivitesinin altı ayda 5pC'den 25pC'ye yükseldiğini göstermiştir, bu da flashover öncüsüdür. Yalıtıcının hidrofobik kaplaması, IEC 60068-3-3 uyumlu olmasına rağmen, üç yıl sonra tropikal koşullarda etkinliğini kaybetmiş, su filmlerini repel edemedi.

3.3 Bakım Eksiklikleri
3.3.1 Yetersiz Yağlama

Anahtarın mekanik bağlantısı, yeterli silikon yağ (NLGI Grade 2) eksikliği yaşadı, bu da işletim mekanizmasındaki sürtünmeyi %15 artırılmıştır. Sıcaklık sensörleri, pivot eklemlerinde baz çizgisinden 40°C daha yüksek sıcaklık kaydetmiştir, bu da operasyon mekanizmasında stick-slip hareketini ve normal açma komutlarına benzeyen mekanik şokları oluşturmuştur. Bu, PLN'nin 2024 raporunda belirtilen 145kV HVD yanlış operasyonlarının %43'ünün ihmal edilen yağlamayla ilgili olduğunu göstermektedir.

3.3.2 Geciken Sensör Kalibrasyonu

Anahtarın temas direnç sensörü, ±10μΩ'ye kalibre edilmiş olmasına rağmen, 18 ay boyunca doğrulanmamıştı. Gerçek doğruluk, ±35μΩ'ye sürüklenmiş, bu da 120μΩ temas degradasyonunu (kritik eşiği: 150μΩ) maskelenmiş halde bırakmıştır. Bu tür kalibrasyon gecikmeleri, lojistik zorluklar nedeniyle %37'si planlı bakım eksikliği yaşayan Endonezya'nın uzak alt istasyonlarında yaygındır.

4. kapsamlı Önleyici Tedbirler
4.1 Kontrol Sistemi Yeniden Tasarımı
4.1.1 İzole Zemin Mimarisi

145kV HVD kontrol devreleri için yıldırım koruma zeminlerinden 5 metre uzakta bir yıldız zemin sistemi uygulayın. Kontrol güç beslemelerine 1000V izolasyon transformatörleri kurun, Medan'daki 2023 vakası, geçici indüksiyon kaynaklı yanlış operasyonların %92 oranında azaldığını göstermiştir.

4.1.2 Katı Hal Röle Güncellemesi

Elektromanyetik röleleri, 10⁷ işlem için IEC 60950 sertifikalı katı hal röleleri (SSR) ile değiştirin. Semarang pilot projesindeki SSR'ler, sıfır voltaj zirvesi ve %50 daha hızlı geçiş zamanları göstererek nemli ortamlardaki ark risklerini ortadan kaldırmıştır.

4.2 Çevresel Dayanıklılığın Artırılması
4.2.1 IP66 Sigorta Sistemi Yeniden Yapılandırma

• Sigorta Değiştirme: 200°C sıcaklık direnci, 300% uzama ve UV stabilizatörleri olan fluoroelastomer (FKM) sigortalar kullanın, IEC 60068-3-3'nin tropikal iklim ek bilgilerini karşılayarak.

• Drainaj Değiştirme: Anahtar kaplamalarına böcek engel ekranları olan 12mm weep delikleri ekleyin, bu da su birikimini azaltacaktır. Jakarta denemesi, bu değişikliğin 24 saat içinde iç nem miktarını %85'ten %55'e düşürdüğünü göstermiştir.

4.2.2 Gelişmiş Yalıtım Çözümleri

• Superhidrofobik Kaplama: İyalıtıcılara aerosol tabanlı SiO₂ kaplamalar (temas açısı >150°) uygulayın, hidrofobikliği 3'ten 7 yıla uzatın. Bali'deki saha testleri, PD aktivitesini %80 oranında azaltmıştır.

• Nem Alma Entegrasyonu: Kaplamalara Peltier efektli nem alıcıları (günlük 3L kapasite) kurun, <40% RH tutun. Sulawesi alt istasyonunda, temas direnç istikrarı, kurulum sonrası %65 oranında iyileşmiştir.

4.3 Tahmini Bakım Optimizasyonu
4.3.1 IoT Destekli İzleme

4G destekli sensör ağını dağıtın:

• Temas direnci (0.1μΩ çözünürlük)

• Mekanizma titreşim (100Hz - 10kHz bant genişliği)

• Kaplamadaki nem/sıcaklık (±1% RH, ±0.5°C)

Veriler, bulut tabanlı AI platformu (doğruluk %94) tarafından analiz edilir, bu platform arızaları 72 saat öncesinden tahmin eder, Papua pilot projesinde kanıtlandığı gibi, planlanmamış kesintileri %85 oranında azaltmıştır.

4.3.2 Bölgesel Bakım Programları

İklim bazında bakım planları geliştirin:

5. Teknik ve Ekonomik Etki
5.1 Güvenilirlik Ölçütlerinin İyileştirilmesi

• MTBF Artışı: Müdahale sonrası 12.000 saatten 45.000 saate, IEC 62271-102 hedefini aşıyor.

• Hata Tespit Süresi: Gerçek zamanlı IoT izleme ile 4 saatten 15 dakikaya indirildi.

5.2 Maliyet-Fayda Analizi

• Başlangıç yatırımı: Endonezya'da 10 anahtarlı alt istasyon için $500.000

• 5 Yıl İçindeki Tasarruf: $2,3 milyon:

• Bakım iş gücü %75 azalması

• Ekipman değiştirme maliyeti %90 azalması

• Durdurma kaybı %88 azalması

6. Sonuç

Endonezya'daki 145kV kesme anahtarı yanlış operasyonu, kontrol sistemi zafiyetleri, çevresel degradasyon ve bakım boşluklarını ele alacak entegre çözümlerin gerekliliğini vurgulamaktadır. IP66 geliştirilmiş kaplamalar, IEC 60068-3-3 uyumlu bileşenler ve IoT destekli tahmini bakım uygulamalarıyla, Endonezya'nın 145kV şebekesi, küresel standartlara eş değer güvenilirlik ölçümlerine ulaşabilir. Bu yaklaşım, yanlış operasyon risklerini azaltmakla kalmayıp, tropikal ortamlarda artan enerji taleplerini karşılayabilecek sağlam, akıllı güç altyapısı hedefini de destekler.