10kV Puffer Tipi Yük Anahtarı Kısa Devre Hatası Analizi
1. Arızanın Genel Gözden Geçirilmesi
Haziran 2013'te, belirli bir şehir bölgesinde faaliyette olan yüksek gerilim anahtar kasasında bir arıza oluştu ve 10kV hatını düşürdü. Yerinde yapılan inceleme, arızalı anahtar kasanın bir neumatik halka ağ yüksek gerilim yük anahtarı (HXGN2 - 10 tipi) olduğunu ve arıza karakteristiğinin üç faz ark kısa devresi olduğunu ortaya koydu. Arızayı izole edip kullanıcıların elektrik tedarikini yeniden sağladıktan sonra, bu bölgedeki aynı türdeki anahtar kasanın (1999-2000 yılları arasında işletmeye alınmış, 12 yıldan fazla işlem süresine sahip, tasarlanan nominal akımının 630A olduğu ve gerçek işlem akımının çoğunlukla ≤ 300A olduğu), benzer arızaları birçok kez yaşadığını ve elektrik ağındaki güvenilir operasyonu tehdit ettiğini unutmamak gerekir.
2. Neumatik Yük Anahtarlarının Çalışma Prensibi
Neumatik halka ağ kabini, neumatik yük anahtarına sahip olması nedeniyle bu adla anılır. Hareketli temas çubuğu aynı zamanda bir hava silindiri olarak da işlev görür —— boş yapı içine kapalı bir “piston” bulunur, bu piston ana eksen tarafından hareket ettirilerek kapatma ve açma doğrusal hareketini gerçekleştirir. Açma sırasında, piston hareketli temas çubuğu (hava silindiri) içindeki havayı hızlıca sıkıştırır ve sıkıştırılmış hava, ark söndürme temas noktalarının ayrılmasıyla oluşan arka, arka dirençli plastik nozulun üstünden doğru püskürtülerek, arka uzatılarak söndürülür; yüksek hızlı hava akışı, kesim noktasındaki ortamın yalıtım gücünü hızlıca geri getirerek arkanın yeniden alevlenmesini önler.
Anahtarın arızalı akımı kesme yeteneğinin sınırlı olması (sadece 35kV'ye kadar sistemler için uygun) nedeniyle, “iletken elemanın ve arka yakan elemanın ayrılmasının” tasarım şeması kullanılır:
Açma sırasında, hareketli temas çubuğun dış yüzeyi önce statik temas parmaklarından ayrılır, ardından arka yakan halka arka yakan çubuktan ayrılır. Arka, arka yakan bileşenler arasında kısıtlı kalır, ana temas noktalarının zarar görmesini önler; hareketli temas çubuğu ve alt terminal, iletkenliği sağlamak için erik şeklindeki temas parmaklarıyla birleştirilmiştir.
3. Arıza Nedenlerinin Derin Analizi
(1) İlimi Araştırma (Dış Faktörler)
Bu tür anahtarın tasarlanan nominal akımı 630A'dır, ancak idare verileri, alt merkezin çıkış anahtarının işlem akımının 283A olduğunu göstermektedir ve anahtar kasası üzerinden geçen teorik akım ≤ 283A'dır. Yerindeki çevre (güneşli hava, kasada kirletme yok) ile birlikte, aşırı akım, aşırı gerilim ve kirletme salyası gibi dış faktörler doğrudan çıkarılabilir ve arıza, anahtar kasasının kendisindeki kusurlara atfedilir.
(2) Ayrıştırma ve Test Doğrulaması
Arızalı kabini ayrıştıktan sonra, “hareketli ve statik temas noktaları arasındaki zayıf temasın ısınma ve yanmaya yol açtığı” tahmin edilmektedir, ancak kabının ciddi hasar görmesi nedeniyle kesin bir sonuç çıkaramaz. Bu nedenle, faaliyetteki aynı türdeki anahtar kasanın örneklem testi gerçekleştirilmiştir:
(3) Kök Nedenlerin Belirlenmesi
Kapsamlı testler ve yapısal analiz, arızanın temas sisteminin başarısızlığından kaynaklandığını göstermektedir, özellikle şu şekilde ortaya çıkmaktadır:
4. Ekipman Dönüşümü ve Optimizasyon Çözümleri
(1) Süreç Yükseltmesi: Temas Kalitesinin Kesin Kontrolü
“Zayıf temas” çekirdek sorununa yönelik, malzeme ve işleme uçlarından iyileştirmeler yapılmıştır:
Yay seçimi: Yüksek yorgunluk direncine sahip yaylar kullanılarak, tasarım ömrü boyunca (nominal akımın kesilmesi ve oluşturulması durumları dahil) stabil yay kuvveti sağlanarak, yay arızalarından kaynaklanan temas sorunlarından kaçınılmıştır;
Temas parmakları işleme: Erik şeklindeki temas parmaklarının ark yüzeyi ve düzlem işleminin hassasiyeti sıkı bir şekilde kontrol edilerek, hareketli temas çubuğu ile tam uyum sağlanması, çizgi temas/nokta teması tehlikelerinin ortadan kaldırılması ve temas noktalarının akım taşıma kapasitesi ve sıcaklık yükseltme uyumluluğu garantilenmiştir.
(2) Tasarım Optimizasyonu: Tam Süreç Durum İzleme
Kabın yapı tasarımına “çevrimiçi izleme” fonksiyonunu entegre ederek görsel durumu gerçekleştirmek:
Sıcaklık ölçüm penceresi ve sondası: Kolay bir sıcaklık ölçüm penceresi kurulmuş, statik temas noktasına sıcaklık sondası monte edilmiş ve panel aleti aracılığıyla kabın içindeki temas noktasının sıcaklığı gerçek zamanlı olarak görüntülenmiştir;
Veri depolama ve erken uyarı: İşlem verilerini kaydetmek için depolama ekipmanı yapılandırılmıştır. Ekipman yaşlandığında bile, veri analizi yoluyla anormal durumlar önceden belirlenebilir, değiştirme ve bakım süreci tetiklenebilir, pasif onarmadan aktif operasyon ve bakıma geçiş sağlanmıştır.
(3) Operasyon ve Bakım Güçlendirme: Dinamik Kusur Tedavisi
Faaliyetteki ekipman için, operasyon ve bakım yöntemleri optimize edilmiştir:
5. Uygulama Senaryoları ve Geliştirme Önerileri
Elektrik tüketiminin artmasıyla birlikte, dağıtım ağının ana hatları 300-400㎡ büyük kesit kablosuna yükseltildi ve alt merkezlerin kapasitesi sürekli büyüdü. Neumatik anahtar kasalarının yetersiz kesme kapasitesi ve hassas temas noktaları gibi kusurları giderek daha belirgin hale geliyor. Önerilir ki:
