35 kV Açık Havza Vakum Kesicisindeki Hata Nedenlerinin Analizi ve Tedavisi

Arıza Olayı

23 Haziran 2020'de, 220 kV bir trase istasyonunda sıcak beklemede olan 35 kV besleme baysında bir arıza meydana geldi. Bu, No. 2 ana transformatörün düşük gerilim yedek korumasının ilk aşamalı, ilk zaman sınırlı gerilim kısıtlı aşırı akım korumasını ve 350 bus bağlantı korumasının ikinci aşamalı aşırı akım korumasını tetikledi. Sonuç olarak, No. 2 ana transformatöre karşılık gelen düşük gerilim taraftaki 352 devre kesicisi ve 350 bus bağlantı devre kesicisi açıldı, bu da trase istasyonunun 35 kV I. Bölüm bus'inde gerilim kaybına neden oldu.

Arızadan önce, trase istasyonunun 35 kV sistemi tek bus bölümlendirilmiş bağlantılı sistem kullanıyordu. İki bus bölümü arasında özel bir bus bağlantı devre kesicisi yerleştirilmişti. Arızalı bayın bulunduğu 35 kV I. Bölüm bus'unda toplam üç çıkış hatı ve iki kondansatör bankası vardı. Arızalı bay sıcak beklemedeydi ve koruma fonksiyonu etkin değildi. Kalan baylar işlemdeydi ve bus bağlantı devre kesicisi kapalı pozisyondaydı.

Neden Analizi

Trase istasyonundaki 350 bus bağlantı bayı ve No. 2 ana transformatör bayındaki koruma cihazlarının mesaj raporlarını ve osiloskop grafiklerini inceleyerek, arızanın başlangıcında B ve C fazları arasındaki faz-arası arıza olarak ortaya çıktığı, daha sonra üç fazlı kısa devre arızasına dönüştüğü tespit edildi. Özellikle, No. 2 ana transformatörün düşük gerilim tarafındaki arıza dalga formu (ekran görüntüsü) Şekil 1'de gösterilmiştir.

Arızalı devre kesicisini incelediğimizde, A fazı vakum devre kesicisinin bushing'inin kırıldığını, B ve C fazlarının post seramik yalıtıcılarının ciddi şekilde yanıp hasar gördüğünü ve devre kesicinin kablolarının çeşitli derecelerde kopmuş olduğunu keşfettik. Bus bağlantı bus'larında, duvar-bushing yalıtıcılarında veya devre kesicinin bus tarafındaki ayırıcılar üzerinde elektrik salınımı izleri gözlemlenmedi. Birincil ekipmanların hasar durumu Şekil 2'de gösterildiği gibi sahada incelendi.

Aşağıda devre kesicinin başarısız olmasının nedenleri hakkında daha derin bir analiz sunulmaktadır.

Devre Kesicinin Kalitesine İlişkin Nedenler

Sorulanan devre kesicisi LW8-35A (T) tipindedir. Aralık 2007'de sahada kuruldu ve Mart 2008'de hizmete girdi. Şu anda, trase istasyonunda aynı modelden 11 adet vakum devre kesicisi bulunmaktadır, hepsi açık havada düzenlenmiştir. Bu model devre kesicinin mekanizmasını sahada incelediğimizde, post seramik yalıtıcılarında çeşitli derecelerde salınım izleri bulundu. Trase istasyonundaki arıza kaydedicisini kontrol edildiğinde, arıza öncesinde 35 kV bus geriliminin sık sık limiti aşması ve seyrüseferin başlatılması tespit edildi. Bu sık sık limit aşımı, bu tip devre kesicinin post seramik yalıtıcılarındaki salınım izlerinin varlığını güçlü bir şekilde doğrular.

Trase istasyonundaki aynı modelden kalan 10 devre kesicinin post seramik yalıtıcılarına dayanıklılık testi yapıldı. On tanesinden dokuzu testi geçti ve sadece biri test düzenlemelerinin gerekliliklerini karşılamadı. Arızalı bay tekrar test edildiğinde, dayanıklılık testini geçti. Bu nedenle, devre kesicinin kalitesinin arızanın nedeni olduğu olasılığı temel olarak dışlanabilir.

Devre Kesicinin İşletimi ve Bakımı İle İlgili Nedenler

Bu 220 kV trase istasyonu, şehir ve kırsal alanların kesiştiği bir yerde, bir mermer ocaklarına komşu yer almakta ve çevresinde toz kirliliği sorunu oldukça ciddidir. Sahada yapılan inceleme, arızalı devre kesicinin post seramik yalıtıcılarının yüzeyinde önemli miktarda toz birikintisinin olduğunu ortaya çıkardı. Kirlilikli bir ortamda, post seramik yalıtıcıların yalıtım performansı azalır.

Trase istasyonunun 35 kV sisteminin çıkış hatlarına bağlı kullanıcıların öneminden dolayı, güç kesintileri zorlu hale gelmiştir. Bu nedenle, devre kesicisi zamanında bakıma ve incelemeye tabi tutulamadı. Devre kesicinin post seramik yalıtıcılarının şimşeklenme gerilimi, kirlilik derecesi arttıkça azalır. Zaman içinde biriken etki, şimşeklenme gerilimini işletim geriliminden düşürdü, bu da elektrik salınımına yol açtı. Arıza gününde, yerel alanda sürekli yağmur yağışına rastlandı ve atmosferdeki nem artışı bu süreci daha da kötüleştirdi. Bu nedenle, bu kirlilik sonucu oluşan şimşeklemenin neden olduğu bir kazaya karar verilebilir.

Arıza Tedavisi

Arızalı devre kesicisi değiştirildi. Sahada komisyonlendikten sonra, yeni devre kesicisinin test verileri fabrika teknik belgelerinde belirtilen gereklilikleri karşıladı. Şu anda, devre kesicisi istikrarlı bir şekilde çalışıyor.

Trase istasyonundaki aynı modelden devre kesicilere güç kesintisi yapılarak inceleme yapıldı. Kirleticiler temizlendi ve silindi, yeniden yalıtım püskürtme uygulandı. Her bir devre kesicinin kapsamlı bir incelemesi, bakımı ve karakteristik testi yapıldı ve diğer tespit edilen sorunlar zamanında düzeltilmiştir. Şu anda, trase istasyonundaki diğer 10 açık hava devre kesicisi aynı modelden istikrarlı bir şekilde çalışıyor.

Bir sonraki adımda, bu bölgelerdeki açık hava devre kesicileri üzerinde kapsamlı bir inceleme ve teknik yenileme yapılacaktır. Toplu olarak Gaz Yalıtımlı Anahtarlama Ekipmanı (GIS) ile değiştirilecek, bu sayede toz kirliliği ciddi olan bölgelerde kirlilik sonucu oluşan şimşeklemenin neden olduğu kazalar önlenmelidir.

Önleyici Önlemler

• Tasarım birimleri, tasarım düzeylerini iyileştirmeli, tasarım yapısını optimize etmeli ve hava kirliliği ciddi olan bölgelerde devre kesicilerin yalıtım performansını artırmalıdır (örneğin, barınak inşa etme veya GIS ekipmanı kullanımı).

• Ekipman imalat birimleri, ekipman kalite yönetimini sıkı bir şekilde kontrol etmelidir ve ekipman üretim, montaj ve komisyonlama süreçlerinin her aşamasındaki teknolojik gereklilikleri somut bir şekilde uygulamalıdır.

• İşletim ve bakım birimleri, ekipmanların günlük bakımı ve incelemesini iyi bir şekilde gerçekleştirmelidir. Trase istasyonlarındaki koruma sinyallerine, özellikle de arıza kaydedicisinin sık sık aktif olması gibi sinyallere büyük önem vermeli, sorunları dikkatle incelemeli, analiz etmeli, sinyallerin arkasındaki ekipmanın gerçek çalışma durumunu belirlemeli ve ekipmanları zamanında değerlendirme ve analiz yapmalıdır.

• Ekipman yönetimi birimleri, ağdaki yeni ekipmanların kabulündeki işi iyi bir şekilde yapmalı, ekipmanların günlük yönetimini güçlendirmeli ve elektrik sağlamanın güvenilirliğini artırmalıdır.