35kV RMU Ana Hatı Kurulum Hatalarına Göre Analiz

Bu makale, 35kV halka ana birim busbar yalıtım çöküşü başarısızlığına ilişkin bir vakayı tanıtır, başarısızlık nedenlerini analiz eder ve çözümler önerir [3], yeni enerji güç istasyonlarının inşası ve işletilmesi için referans sağlar.

1 Kazanın Genel Bakışı 

17 Mart 2023 tarihinde, bir fotovoltaik çölleşme kontrol projesi sahasında 35kV halka ana birimde toprağa kısa devre kazası bildirildi [4]. Ekipman üreticisi, başarısızlığın nedenini araştırmak üzere teknik uzmanlardan oluşan bir ekibi sahneye sevk etti. İnceleme sonucunda, kabinin tepesindeki dört yönlü konektörün toprağa çöktüğü tespit edildi. Şekil 1, kazalı sahadaki B faz busbarının durumunu göstermektedir. Şekil 1'den de görülebileceği gibi, B faz busbarında beyaz toz benzeri madde vardı, bu, busbarın elektriksel çöküşünün izleri olduğu düşünüldü. Bu sistem sadece 8 gün boyunca çalışır vaziyetteydi.

2 Sahadaki Testler ve İncelemeler

2.1 Yalıtım Testi 

Öncelikle, dış gelen enerji kaynakları kesildi ve tüm alt yük istasyonu de-enerjize edildi, böylece arızanın konumu belirlenebilmesi sağlandı. Tesisat aygıtları iletken duruma (ayrılmış kontakt kapalı, devre kesici kapalı, toprak bağlantısı açık) getirildi. Ekipmanın çıkış uçlarında A, B ve C fazlarda sırasıyla yalıtım direnci ölçüldü. Test sonucunda, ekipmanın A ve C fazlarındaki megohmmetre okumaları sonsuzluğa yaklaştı (iyi yalıtım), B fazındaki megohmmetre okuması ise 5MΩ'nun altında olup, bu ekipmanın B fazında zayıf yalıtım performansını gösterdi. Bu, ekipmanın B fazında bazı yerlerde bir yalıtım sorunu olduğunu ilk olarak işaret etti.

2.2 Arıza Kaydı İncelemesi

Sahadaki arıza kaydı Şekil 2'de gösterilmiştir. Şekil 2'den de görülebileceği gibi, arıza oluştuğunda, 35kV 1 numaralı busbar üzerinde A ve C faz voltajları hat voltajına yükseldi, B faz voltajı ise sıfıra yakın oldu.

2.3 Sahadaki Ekipman Görsel İncelemesi 

Birinci bölüm busbarında 9 kabinet bulunmaktadır. Ekipmanın sahadaki görsel incelemesi sonucunda, B faz busbarında beyaz toz benzeri madde bulundu, bu, busbarın elektriksel çöküşünün izleri olduğu düşünüldü. Bu, birinci bölüm busbarı 1AH8 kabinetinde busbar yalıtım çöküşü kazasının meydana geldiğini belirledi.

2.4 Arıza Konumu Açılımı ve İncelemesi 

B faz busbarı yalıtım kapakları açıldıktan sonra, Şekil 3'te gösterildiği gibi yalıtım fişi düzgün bir şekilde sabitlenmemiş ve Şekil 4'te gösterildiği gibi busbar fayans iletken bölümleri sıkıca birleştirilmemişti.

2.5 İziolated Busbarın İkinci Açılımı ve İncelemesi 

Hasarlı busbar dört yönlü konektörü kesilerek analiz edildi. Dört yönlü konektörün iç yapısında ciddi yüksek sıcaklık ablasyonu olduğu Şekil 5'te gösterilmiştir. Iletken bölgesindeki yalıtım fişi de ciddi yüksek sıcaklık ablasyonu gösterdi, Şekil 6'da gösterildiği gibidir.

2.6 A ve C Faz Kabinet Üstündeki İziolated Busbarların İncelemesi 

A ve C fazlardaki kalan izole busbarların incelemesi sonucunda, montaj işçiliği doğru olarak yapılmış, ekipman iletkenlerinin akım taşımada renk değişikliği veya ablasyon gözlemlenmemiştir.

3 Busbar Yalıtım Çöküşü Nedenlerinin Analizi

3.1 Arıza Alanının Belirlenmesi 

Sahada ekipman üzerinde yalıtım direnci testleri yapıldı. A ve C fazların yalıtım testinden geçtiği, B fazın başarısız olduğu tespit edildi. Ayrıca, sahadaki arıza kaydından elde edilen veriler, B faz busbarında toprağa kısa devre meydana geldiğini gösterdi. Arıza sırasında, 35kV 1 numaralı busbar üzerinde A ve C faz voltajları hat voltajına yükseldi, B faz voltajı ise sıfıra yaklaştı. Bu, tipik tek fazlı metalik toprağa kısa devre arıza durumunun (B faz busbarı toprağa yalıtım çöküşü) karakteristiğidir. Araştırma sonucunda, arıza konumu 1AH8 kabinetindeki B faz busbar bağlantı noktasında belirlendi.

3.2 Sıfır Dizisel Akım ve Busbar Akım Değerleri 

Arıza oluştan 419 milisaniye sonra, toprak transformatörün sıfır dizisel akım koruması 452 milisaniye sonra harekete geçti, arıza akımı ortadan kayboldu. Toprak transformatörün mikrobilgisayarında, sıfır dizisel akım korumasının hareket ettiği kaydedildi, Şekil 7'de gösterildiği gibidir. İşlem değeri 0.552A idi (sıfır dizisel CT akım oranı 100/1), bu değer arıza kaydındaki değerlerle uyumluydu, Şekil 8'de gösterildiği gibidir.

Arızanın kaydına göre, düşük voltajlı birinci şubede bulunan ikincil akımın etkin değerleri 0.5-0.6A arasında değişiyordu. CT akım oranı 2000/1 olduğundan, o zaman I bölme ana hatında akımın 1000-1200A seviyesine ulaştığı hesaplandı.

3.3 Kurulum Kalitesinin Etkisi

 Arıza noktasındaki (kabine 1AH8) faz B yalıtımlı ana hatın ayrıştırılması ve incelemesi sonucunda, faz B yalıtım takma parçasının düzgün bir şekilde kilitlenmemiş ve sıkılmamış olduğu tespit edildi. Bu durum, dört yönlü bağlayıcı içindeki fayans iletkenlerinin sıkıca birbirine basılmamasına neden oldu. Bu, ana hat bağlantı noktasında temas alanının azalmasına ve bu noktadaki dirençte artışa yol açtı.

nerede: R devre direncidir (Ω); ρ iletkenin direnç katsayısıdır (Ω·m); L iletkenin uzunluğudur (m); S iletkenin kesit alanıdır (m²). Formül (1)'den görülebileceği gibi, temas alanı daha küçük olduğunda, ekipman devre direnci daha büyük hale gelir. Formül (2)'ye göre, işletim sırasında birim zamanda daha fazla ısı üretilir. Isı verimi ısıl üretimden az olduğunda, bu noktada sürekli olarak ısı birikir. Belirli bir dereceye (kritik noktaya) ulaştığında, bu noktadaki yalıtım hasar görür, yalıtım bozulması meydana gelir ve toprak hatası tetiklenir.

nerede: Q ısıdır (J); I akımdır (A); R dirençtir (Ω); t zamandır (s).

Sonuç olarak, yüksek sıcaklık ana hatın yalıtım performansını düşürdü, bu da ana hat yalıtım bozulmasını tetikledi. Kabine 1AH8'den dört yönlü bağlayıcı çıkarılırken, elektrik deşarjı ve yüksek sıcaklık ablasyonu nedeniyle somun ve çivit birbirine eriyerek sökülmeleri mümkün olmayan bir hale geldi, Şekil 9'da gösterildiği gibi.

4 Arıza Tedavisi ve Öneriler

4.1 Arıza Tedavi Tedbirleri

İlgili malzemeler, ekipmanlar ve araçları hazırlayın, on-site çalışma izni prosedürlerini tamamlayın, hasarlı yalıtımlı ana hatları, üç yönlü yalıtımlı bükümü, dört yönlü yalıtımlı bükümü ve yalıtımlı doğrusal tüpleri değiştirin, yüksek sıcaklık nedeniyle renk değiştirmiş F tipi bükümleri değiştirin, ilgili testleri gerçekleştirin ve nihayetinde güç sağlayınızı geri yükleyin.

4.2 Önleyici Öneriler

Ekipman kurulumundan önce, ekipman üreticisinin teknik personeli on-site inşaat ekibinin üyelerine profesyonel eğitim sağlamalı ve ilgili önlemleri açıklamalıdır. Ana hat kurulumu sırasında, inşaat ekibi üreticinin kullanım kılavuzundaki kurulum prosedürlerini sıkıca takip etmelidir. On-site kurulum tamamlandıktan sonra, bir tork anahtarı kullanarak doğrulama yapılmalı ve ana hat kurulumunun doğru bir şekilde sıkıldığından emin olunmalıdır. 

Ekipman kurulumu tamamlandıktan sonra, on-site test personeli ekipmanda devre direnci testleri ve güç frekans dayanıklılık testleri gerçekleştirmelidir. Bu testler, sorunları önceden belirleyebilir ve kazaların artmasına engel olabilir. Ekipman sadece kabul testinden geçtikten sonra resmi olarak faaliyete geçebilir. Ekipmanın faaliyet süresince, dağıtım istasyonları, potansiyel ekipman faaliyet tehlikelerini mümkün olan en kısa sürede belirlemek için zaman-uzay dağıtılmış bir denetleme stratejisini uygulamayı düşünmelidir.

5 Sonuç 

Bu makalede, 35kV halka merkezi ana hat yalıtım bozulması hatası tanıtılmış, on-site arıza incelemesi, arıza dalga formu analizi ve arıza nedeni analizi gerçekleştirilmiştir. Ana hat yalıtım katmanı bozulduğunda anahtarlık düştü, bu da toprak hatasına neden olarak koruma hareketini tetikledi. Bu olay, kurulum kalitesinin ekipmanın uzun vadede faaliyet göstermesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. 

Son yıllarda Çin'deki ilgili iç pazar elektrik ürünleri kalitesi ve hizmetleri çok gelişmiş olsa da, inşaat ve kurulum sorunlarından kaynaklanan, ekipman uç noktalarında anormal ısınma ve hatta patlamalara kadar giden kazalar hala zaman zaman ortaya çıkmaktadır. Çin'in elektrik sektörünün sürekli gelişimi ile birlikte, ilgili personelin profesyonel eğitimini güçlendirmek, Çin'in elektrik sektörünün hızlı gelişimi için büyük önem taşımaktadır.