تحلیل و درمان علل خطا در شیرکناری خلاء ۳۵ کیلوولت بیرون از ساختمان

پدیده خرابی

در تاریخ ۲۳ ژوئن ۲۰۲۰، خرابی در بخش فیدر ۳۵ کیلوولتی که در حالت ایستبای گرم قرار داشت در یک زیرстанسیون ۲۲۰ کیلوولتی رخ داد. این خرابی باعث عملکرد محافظ جریان‌زائد محدود شده به ولتاژ مرحله اول و محدوده زمانی اول محافظ پشتیبان ولتاژ پایین ترانسفورماتور شماره ۲ و محافظ جریان‌زائد مرحله دوم محافظ پلیسیم ۳۵۰ شد. در نتیجه، برشکن ۳۵۲ روی سمت ولتاژ پایین متناظر با ترانسفورماتور شماره ۲ و برشکن پلیسیم ۳۵۰ رها شدند، که منجر به از دست دادن ولتاژ در بخش یک پلیسیم ۳۵ کیلوولتی زیرستانس شد.

قبل از حادثه، سیستم ۳۵ کیلوولتی زیرستانس از روش اتصال تک‌پلیسیم با بخش‌بندی استفاده می‌کرد. بین دو بخش پلیسیم یک برشکن اختصاصی پلیسیم وجود داشت. بخش یک پلیسیم ۳۵ کیلوولتی که بخش خرابی در آن قرار داشت شامل سه خط خروجی و دو بانک خازن بود. بخش خرابی در حالت ایستبای گرم قرار داشت و عملکرد محافظ آن فعال نبود. بقیه بخش‌ها در حال عملکرد بودند و برشکن پلیسیم در وضعیت بسته بود.

تجزیه و تحلیل علل

با بررسی گزارش‌های پیام و نمودارهای اسیلوگرام از دستگاه‌های محافظ بخش پلیسیم ۳۵۰ و بخش ترانسفورماتور شماره ۲ در زیرستانس، مشخص شد که در آغاز خرابی، ابتدا به صورت خرابی بین فاز‌های B و C ظاهر شد که بعداً به خرابی کوتاه‌مدار سه‌فازی تبدیل شد. به طور خاص، نمودار موج خرابی (اسکرین‌شات) سمت ولتاژ پایین ترانسفورماتور شماره ۲ در شکل ۱ نشان داده شده است.

در بررسی برشکن خرابی، مشخص شد که پس از وقوع خرابی، لوله فاز A برشکن خلاء شکسته شده بود، عایق‌های سرامیکی پایه فاز‌های B و C به شدت سوخته و آسیب دیده بودند و سیم‌های راه‌انداز برشکن به اندازه‌های مختلف شکسته شده بودند. هیچ نشانه‌ای از تخلیه الکتریکی در اتصالات پلیسیم، عایق‌های دیواری یا برشکن‌های سمت پلیسیم مشاهده نشد. وضعیت آسیب دیدگی تجهیزات اولیه در محل بررسی شد، همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است.

در ادامه، تجزیه و تحلیل عمیق‌تری از علل خرابی برشکن ارائه می‌شود.

دلایل مربوط به کیفیت برشکن

برشکن مورد نظر از نوع LW8-35A (T) است. این برشکن در دسامبر ۲۰۰۷ نصب و در مارس ۲۰۰۸ به عملیات پرداخت. در حال حاضر، ۱۱ برشکن خلاء از همین مدل در زیرستانس وجود دارد که همه آن‌ها در فضای آزاد قرار دارند. در بررسی مکانیسم این مدل برشکن، نشانه‌های تخلیه با درجه‌های مختلف روی عایق‌های سرامیکی پایه مشاهده شد. با بررسی ضبط‌کننده خرابی در زیرستانس، مشخص شد که قبل از وقوع خرابی، ولتاژ پلیسیم ۳۵ کیلوولتی به طور مکرر از حد بالا عبور کرده و باعث رها شدن برشکن‌ها شده بود. این تغییرات مکرر از حد بالا به طور قوی نشان‌دهنده وجود نشانه‌های تخلیه روی عایق‌های سرامیکی پایه این نوع برشکن است.

آزمایش تحمل ولتاژ روی عایق‌های سرامیکی پایه ۱۰ برشکن دیگر از همین مدل در زیرستانس انجام شد. نه تا از آن‌ها این آزمایش را رد کردند و فقط یکی به طور کامل از مقررات آزمایش‌ها پیروی نکرد. وقتی بخش خرابی دوباره آزمایش شد، آزمایش تحمل ولتاژ را رد کرد. بنابراین، احتمال خرابی به دلیل کیفیت برشکن به طور اساسی حذف می‌شود.

دلایل مربوط به عملکرد و نگهداری برشکن

این زیرستانس ۲۲۰ کیلوولتی در محل تلاقی شهر و روستا واقع شده و در نزدیکی یک سنگ‌کارخانه قرار دارد و مشکل آلودگی به طور نسبتاً جدی در اطراف آن وجود دارد. در بررسی مکانی، مشخص شد که مقدار زیادی گرد و غبار روی سطح عایق‌های سرامیکی پایه برشکن خرابی تجمع یافته بود. در محیط آلوده، عملکرد عایق عایق‌های سرامیکی پایه کاهش می‌یابد.

به دلیل اهمیت کاربران متصل به خط‌های خروجی سیستم ۳۵ کیلوولتی در این زیرستانس، انجام قطع برق دشوار بود. بنابراین، برشکن به طور منظم نگهداری و بازرسی نمی‌شد. ولتاژ فلاشر عایق‌های سرامیکی پایه برشکن با افزایش میزان آلودگی کاهش می‌یابد. اثر تجمعی با گذر زمان باعث کاهش ولتاژ فلاشر به زیر ولتاژ عملیاتی شد، که منجر به تخلیه الکتریکی شد. در روز خرابی، آب و هوای محل به طور مداوم بارانی بود و افزایش رطوبت جو این فرآیند را بیشتر تشدید کرد. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که این یک حادثه به دلیل فلاشر ناشی از آلودگی بود.

مرتفع کردن خرابی

برشکن خرابی جایگزین شد. پس از کمیسیون‌گیری در محل، داده‌های آزمایشی برشکن جدید با مقررات فنی خروج از کارخانه مطابقت داشت. در حال حاضر، برشکن به طور پایدار کار می‌کند.

قطع برق انجام شد تا برشکن‌های هم‌مدل در زیرستانس بازرسی شوند. آلودگی‌ها تمیز شدند و دوباره اسپری عایق انجام شد. بازرسی کامل، نگهداری و آزمایش خصوصیات روی هر برشکن انجام شد و مشکلات دیگری که پیدا شد به طور مناسب مرتفع شد. در حال حاضر، ۱۰ برشکن خلاء خارجی هم‌مدل دیگر در زیرستانس به طور پایدار کار می‌کنند.

در مرحله بعدی، بازرسی کامل و تغییرات فنی روی برشکن‌های خارجی در چنین مناطقی انجام خواهد شد. آن‌ها به طور متمرکز با تجهیزات GIS جایگزین خواهند شد تا به طور اساسی از حوادث فلاشر ناشی از آلودگی در مناطق با آلودگی گرد و غبار شدید جلوگیری شود.

اجراء احتیاطی

• واحد‌های طراحی باید سطح طراحی خود را بهبود بخشند، ساختار طراحی را بهینه کنند و عملکرد عایق برشکن‌ها را در مناطق با آلودگی هوا شدید (مانند ساخت ساختمان‌های محافظ یا استفاده از تجهیزات GIS) افزایش دهند.

• واحد‌های تولید تجهیزات باید کیفیت مدیریت تجهیزات را به طور دقیق کنترل کنند و به طور واقعی الزامات فنی هر مرحله از فرآیندهای تولید، مونتاژ و کمیسیون‌گیری را اجرا کنند.

• واحد‌های عملیات و نگهداری باید کار خوبی در نگهداری و بازرسی روزانه تجهیزات انجام دهند. باید به سیگنال‌های محافظ در زیرستانس، به ویژه سیگنال‌های مانند فعال شدن مکرر ضبط‌کننده خرابی، اهمیت بسیاری بدهند. باید به دقت مشکلات را بررسی و تحلیل کنند، وضعیت عملیاتی واقعی تجهیزات را پشت سیگنال‌ها شناسایی کنند و به طور مناسب ارزیابی و تحلیل تجهیزات را انجام دهند.

• واحد‌های مدیریت تجهیزات باید کار خوبی در پذیرش تجهیزات جدید وارد شبکه انجام دهند، مدیریت روزانه تجهیزات را تقویت کنند و قابلیت اطمینان تأمین برق را افزایش دهند.