Dış mekan akım dönüştürücülerinin arızalı olma oranını azaltmak için kullanılan yöntemler nelerdir?

1. Araştırma Sebep ve Arka Planı
1.1 Akım Dönüştürücülerinin Önemi

Akım dönüştürücüler, akım dönüşümü ve elektriksel izolasyon görevini üstlenirler. Birincil sistemin büyük akımını orantılı küçük ikincil akıma dönüştürerek ölçüm araçlarına, röle koruma sistemlerine ve otomatik cihazlara besler. Elektrik sisteminde, akım dönüştürücülerin rolü değiştirilemezdir ve güç ağının güvenli ve istikrarlı çalışmasında doğrudan kilit bir rol oynar.

1.2 Açık Hava Akım Dönüştürücülerinin Zor Çalışma Ortamı

Açık hava akım dönüştürücüler genellikle anormal elektriksel ve doğal ortamlara dayanmak zorunda kalır, bu nedenle arızaları daha yüksek olma eğilimindedir. Pratik koşullar nedeniyle, elektriksel ve doğal ortamların kontrol edilebilirliği sınırlıdır. Bu nedenle, birincil sisteme daha iyi uyum sağlamak için bağlantılarının güvenilirliğini sağlamak daha da önemlidir.

1.3 Açık Hava Akım Dönüştürücülerinin Eksik Geleneksel Teknolojisi

Açık hava akım dönüştürücülerin direk başı ile bakır çubuklar arasındaki bağlantı yüzeyi yeterli değildir. Uzun süreli açık hava çalışması sırasında, bağlantının iyi ve güvenilir olması doğrudan hat yük kapasitesini etkiler. Küçük bir bağlantı yüzeyi, kötü temas ve fazla temas direnci ısı üretimi neden olabilir. Eğer zamanında tespit edilip ele alınmazsa, direk başı ve bağlı bakır çubuk yanabilir. Uzun süreli aşırı yük ve çok yüksek sıcaklıklar açık hava akım dönüştürücüsünü bile yakabilir.

2. Belirli Bir Elektrik Dağıtım Kurumu'nun Sahip Olduğu Trafo Merkezlerindeki Akım Dönüştürücülerinin Arıza Durumu

Belirli bir elektrik dağıtım kurumu'nun sahip olduğu toplam beş açık hava trafo merkezi bulunmaktadır. Bunların arasında, 35kV Trafo Merkezi 1 ve Trafo Merkezi 2'nin 10kV çıkış hatları ve ana transformatörün düşük gerilim tarafında, LBZW - 10 modelinden 33 adet kurutmalı açık hava posta tipi akım dönüştürücüsü bulunmaktadır. Bağlantı direk başları videli tiptedir ve bağlı alüminyum (bakır) çubuklar, iki üst ve alt fındık ile videlere sabitlenmiştir. Direk başları ve bağlı alüminyum (bakır) çubuklarda ısı oluşumu, hatta alüminyum çubuğun erimesi ve akım dönüştürücülerin zarar görmesi gibi birçok arıza meydana gelmiştir.

2008, 2009 ve 2010 yıllarında Trafo Merkezi 1'in ana birincil ekipmanlarının arızaları ve eksikliklerinin istatistiksel analizi: Akım dönüştürücüler, ana transformatörler, kesici anahtarlardan ve gerilim dönüştürücülerden oluşan beş ana birincil ekipman türünün arasından, akım dönüştürücülerin arıza oranı %28 olarak en yüksektir. Bu, aynı çalışma koşullarında diğer ekipmanlara göre akım dönüştürücülerin daha fazla arıza yapma eğiliminde olduğunu gösterir. İncelemeler, bu üç yıl boyunca gerçekleşen arızaların zamana doğrudan ilişkili olduğunu göstermektedir. Ayrıntılar aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Tablodan görüleceği üzere, arızalar Mayıs'tan Ağustos'a kadar (özellikle Haziran ayında) sel mevsiminde yoğunlaşmıştır. Üç yıl boyunca ortalama aylık arıza sayısı 1.17 kez, bu da hat yükünün ne kadar büyükse akım dönüştürücülerin o kadar arıza yapma eğiliminde olduğunu göstermektedir.

Arıza sayılarının detaylı analizine göre, ana arıza faktörleri şunlardır: 2008'den 2010'a kadar, 14 arıza akım dönüştürücülerin bağlantı noktalarındaki arızalardan, 2 arıza ise yıldırım vuruşlarından ve diğer faktörlerden kaynaklanmıştır. 2008 ve 2009'daki iki doğrudan yıldırım vuruşu dışında, diğer arıza noktaları direk başları ile alüminyum (bakır) çubuklar arasındaki bağlantılar üzerinde yer almaktadır.

Ana arıza çözüm yöntemleri şunlardır: Videleri yeniden sıkma, hasarlı fındıkları ve taşlarını değiştirme; hasarlı alüminyum çubukları değiştirme; akım dönüştürücüyü değiştirme (direk başı hasarlı olduğunda ve yalıtım testi başarısız olduğunda). Ancak, bu yöntemler böyle arızaları temelde ortadan kaldıramaz.

3. Akım Dönüştürücülerinin Arıza Nedenlerinin Analizi ve Karşı Çözümler

Analiz sonucunda, açık hava 10kV akım dönüştürücülerindeki arıza nedenlerinin dört ana nedeni olduğuna inanılmaktadır:

3.1 Ekipman Nedenleri

Akım dönüştürücünün kendisinin yapısı mantıklı değildir.

3.2 İnsan Nedenleri

Personelin bakım teknik düzeyi yüksek değildir ve günlük bakım yeterli değildir.

3.3 Yöntem Sorunları

Tecrübeye dayalı arıza çözümleri, hedefe yönelik yöntemlere sahip değildir.

3.4 Bağlantı Faktörleri

Akım dönüştürücüler uzun süre yüksek yük altında çalışırken, trafo merkezi nemli dağlık bir bölgede bulunuyor, bu nedenle bağlantı noktaları korrosiyona ve oksidasyona meyillidir.

Birincil nedenin akım dönüştürücünün kendisinin yapısının mantıksız olması olduğu belirlenmiştir. Videli bağlantı direk başı ile bakır çubuk arasındaki temas yüzeyi çok küçük, bu da alüminyum çubuğun erimesi ve akım dönüştürücünün ısı hasarına uğraması için ana nedeni oluşturur. Açık hava akım dönüştürücülerin direk başı ile bakır çubuk arasındaki bağlantı durumunu iyileştirmek, temas alanını artırmak ve temas direncini azaltmak gelişim yönleridir. İlk olarak, bu amaca ulaşmak için bir bağlantı klem tasarlanması düşünülmektedir.

4. Spesifik Uygulama
4.1 Klem Ölçülerini Belirleme

Trafo Merkezi 1'deki 10kV açık hava akım dönüştürücüsünün direk başındaki videnin dış çapına (12mm, kaba iplik) göre, üreticiden M - 12 modeli çift delik direk klem sipariş edilmiştir.

4.2 Deneme Montajı ve Doğrulama

Geliştirilmiş klem, bölümün test alanında deneme akım dönüştürücüsüne GB - 2314 - 2008 standardına uygun olarak monte edilmiştir. Klemenin direk başıyla sıkı temas içinde olduğunu ve temas alanını genişlettiğini tespit edilmiştir.

4.3 Tüm Trafo Merkezi Test Uygulaması

Çift delik bakır direk klem, akım dönüştürücünün videline sıkıştırılır ve sabitleme videleri sıkılaştırılır, böylece temas alanını ve bağlantı sağlamlığını sağlayarak temas direncini azaltılmıştır. Trafo Merkezi 1'de açık hava akım dönüştürücülerin direk başı ile bakır çubuk arasındaki bağlantı durumunu iyileştirmek için tüm trafiği test edilmiştir.

5. Etki Kontrolü

Trafo Merkezi 1'deki tüm 10kV açık hava akım dönüştürücülerin direk başlarına çift delik direk klem takıldıktan sonra, yarım yıllık gerçek çalışma, gözlem ve analiz sonucunda aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:

5.1 Temas Alanı İyileştirmesi

Geliştirilmeden önce, direk başı ile bakır çubuk arasındaki temas alanı 2.26cm² idi. Geliştirildikten sonra 15cm² oldu ve genişleme oranı %563.7'ye ulaştı.

5.2 Temas Direnci Azaltılması

Döngü direnç ölçüm cihazı ile ölçüldüğünde, geliştirilmeden önce direk başı doğrudan alüminyum çubuğu sabitlediğinde temas direnci 608μΩ idi. Geliştirildikten sonra (çift delik bakır direk klem ile sabitlendiğinde) 460μΩ oldu ve azalma oranı %24.3'e ulaştı.

5.3 Sıcaklık Azaltımı

Aynı yük (150A) altında, geliştirilmeden önce kızıl ötesi görüntüleme sıcaklık ölçüm değeri 52℃ idi, geliştirildikten sonra 46℃ oldu ve sıcaklık azalma oranı %11.5'e ulaştı.

5.4 Arıza Oranı Azaltımı

Geliştirilen akım dönüştürücüler takip ve incelendi. Sel mevsimi (Mayıs-Ağustos) arızaları istatistiklerine göre: geliştirilmeden önce toplam arıza sayısı 14 kez (ortalama aylık 3.67 kez), geliştirildikten sonra 1 kez (Haziran ayında yıldırım vuruşundan kaynaklı) olmuştur. Sel mevsimi arızası, aylık ortalama 1.17 kezden 0.25 keze düşmüştür.

Dönüşüm sonrası, yıldırım vuruşundan kaynaklı olan hariç, ısı oluşumu ve yanma gibi arızalar meydana gelmemiştir. Akım dönüştürücülerin ana birincil ekipmanlardaki arıza oranının %15'in altına indiği belirlenmiştir. Trafo Merkezi 1'deki tüm 10kV açık hava akım dönüştürücülerin direk başlarına geliştirilmiş çift delik bakır direk klem takılması, temas alanını artırarak, temas direncini azaltarak, açık hava akım dönüştürücülerinin arıza oranını başarıyla azaltmıştır.

10kV hatın 12 saat boyunca elektrik kesintisine girdiğini, 200A akım ve 0.5 yuan elektrik fiyatına dayanarak, her bir kesinti azaltımı yaklaşık 20.000 yuan değerinde elektrik ücreti artışı sağlar. On kez 200.000 yuan'a ulaşabilir, bu da elektrik sağlamanın güvenilirliğini artırmakla birlikte işletmeye büyük ekonomik kazançlar getirir.