تحلیل مختصر از نقاط کلیدی عملیات و نگهداری دیسیلوکتورهای فشار قوی SF6

1 مروری بر موارد

برق‌گیرها می‌توانند در شرایط عادی مدار را بر اساس حالت عملکرد، متصل و قطع کنند. همچنین در صورت بروز خطا، می‌توانند با سرعت دستگاه‌های معیوب را بر اساس سیگنال‌های محافظت ثانویه قطع کنند یا پس از حذف خطا موقت، مدار را برای بازیابی تأمین برق متصل کنند. بنابراین، آنها دارای دو تابع کنترل و محافظت هستند. در حال حاضر، بیش از صد زیرстан در منطقه پینگدینگشان وجود دارد. در هر زیرستان، برای هر خط خروجی، طرف ورودی خط و اتصال به دو مادر برق نیاز به برق‌گیر است. برق‌گیرهای فشار بالا SF₆ به دلیل مزایایی مانند قدرت قطع قوی، سرعت عمل سریع، نگهداری آسان و پایداری بالا در زیراستان‌های 110 kV و 220 kV به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برق‌گیرهای فشار بالا عمدتاً از تماس‌های متحرک، تماس‌های ثابت، دهلیز خاموش‌ساز و بخش‌های هادی تشکیل شده‌اند. تماس‌های متحرک و ثابت در داخل دهلیز خاموش‌ساز قرار دارند و برای قطع جریان استفاده می‌شوند. تماس ثابت در جای خود باقی می‌ماند و تماس متحرک با انرژی از مکانیزم عملیاتی تأمین می‌شود تا برق‌گیر بتواند عملیات باز و بسته را انجام دهد. مکانیزم عملیاتی از طریق مکانیسم انتقال و میله عایق به تماس متحرک متصل می‌شود.

اگرچه عملکرد برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ معمولی در حال حاضر نسبتاً کامل است، اما در طول عملیات ممکن است به دلیل تغییرات شبکه برق، محیط خارجی و عوامل داخلی خرابی‌هایی رخ دهد. با توجه به برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ مورد استفاده در زیرستان‌های 220 kV، این مقاله به طور مختصر به مشکلات معمول در طول عملیات آنها و اقدامات متناظر می‌پردازد.

2 تحلیل مشکلات موجود و نقاط کلیدی عملیات و نگهداری

بسیاری از بخش‌های برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ مانند مکانیزم عملیاتی، مکانیزم انتقال، بخش خاموش‌ساز و بخش هادی در طول عملیات ممکن است به انواع خرابی‌ها مبتلا شوند. در عملیات گذشته زیرستان‌های منطقه پینگدینگشان، حوادث زیر رخ داده است:

• برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ به دلیل رسوخ گاز SF₆ مجبور به توقف عملیات شدند.

• بسته شدن تحت فشار به دلیل رسوخ شدید روغن در مکانیزم هیدرولیک یا عدم ذخیره‌سازی انرژی به دلیل اختلالات در مکانیزم فنری، باعث شد برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ نتوانند به طور عادی جریان را قطع کنند.

• برق‌گیر به دلیل مشکلات داخل مکانیزم خود، مانند قطع مدار کنترل، قادر به برآوردن نیازهای باز و بسته نبود.

• برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ به دلیل شکسته شدن عایق سرامیکی خراب شدند.

• گرم شدن به دلیل مشکلات هادی باعث شد برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ نتوانند به طور عادی عمل کنند.

• برق‌گیر به دلیل تأثیر محیط خارجی یا خرابی بخش عایقی در میزان مختلفی خراب شد و نتوانست عملیات عادی خود را حفظ کند.

این مشکلات می‌توانند خساراتی به برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ در میزان مختلف وارد کرده و عملیات عادی آنها را تحت تأثیر قرار دهند. در طول بازرسی و نگهداری روزانه، باید توجه بیشتری به بررسی این بخش‌های برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ شود تا قابلیت اطمینان تأمین برق سیستم برق را افزایش دهد. در ادامه، تحلیل جداگانه این مشکلات ارائه می‌شود.

2.1 بخش خاموش‌ساز

برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ باید دارای قابلیت خاموش‌سازی قوی و قدرت بازیابی دی الکتریک کافی باشند تا به طور موثر از بازشدن مجدد قوس در عبور جریان صفر جلوگیری کنند. فرآیند خاموش‌سازی برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ در دهلیز خاموش‌ساز انجام می‌شود که عمدتاً از تماس‌های اصلی متحرک و ثابت، تماس‌های قوسی متحرک و ثابت، نازل‌های بزرگ و کوچک، استوانه فشرده و پیستون تشکیل شده است. به طور خاص:

• تماس‌های اصلی در حالت عادی عملیاتی جریان را منتقل می‌کنند.

• تماس‌های قوسی موازی با تماس‌های اصلی هستند و مسافت تماس آنها بیشتر از تماس‌های اصلی است. آنها می‌توانند تمام خوردگی قوس در حین قطع یا بسته شدن جریان را تحمل کنند و بدین ترتیب تماس‌های اصلی را از خرابی محافظت می‌کنند.

• نازل‌ها جهت و سرعت جریان گاز را محدود می‌کنند تا بهترین اثر خاموش‌سازی قوس را به دست آورند.

• پیستون وقتی تماس متحرک حرکت می‌کند، گاز در استوانه فشرده را فشرده می‌کند و فشار گاز در استوانه را افزایش می‌دهد تا به فشار بهینه خاموش‌سازی قوس برسد.

در طول عملیات، رسوخ گاز SF₆ مستقیماً عملیات پایدار برق‌گیر را تحت تأثیر قرار می‌دهد. هنگامی که فشار گاز زیر حد آستانه بیاید، برق‌گیر به دلیل فشار پایین هشدار می‌دهد یا قفل می‌شود. در این حالت، ممکن است خرابی رخ دهد و موجب گسترش منطقه قطع برق شود.

2.2 بخش مکانیکی

عملکرد مکانیکی برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ به طور مستقیم قابلیت خاموش‌سازی آنها را تعیین می‌کند و بر سرعت و زمان باز و بسته آنها تأثیر می‌گذارد. بخش مکانیکی می‌تواند به طور کلی به مکانیزم عملیاتی و مکانیزم انتقال تقسیم‌بندی شود. بر اساس داده‌های آماری خرابی‌های برق‌گیر، 63.2٪ خرابی‌های برق‌گیر در چین به دلیل مکانیزم عملیاتی ایجاد می‌شود.

مکانیزم‌های عملیاتی برق‌گیرهای SF₆ مورد استفاده در زیرستان‌های 110 kV و بالاتر در منطقه پینگدینگشان به طور کلی به مکانیزم‌های هیدرولیک و فنری تقسیم‌بندی می‌شوند. مکانیزم‌های فنری به دلیل مزایایی مانند ساختار مکانیکی ساده، نگهداری آسان، سرعت پاسخ سریع، دوستدار محیط زیست و هزینه کم، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، با افزایش زمان عملیات، الاستیسیته فنر کاهش می‌یابد. ممکن است موقعیت‌هایی رخ دهد که برق‌گیر به دلیل عدم ذخیره‌سازی انرژی در فنر باز کردن، نتواند جریان خرابی را قطع کند یا بازبستن به دلیل عدم ذخیره‌سازی انرژی در فنر بازبستن در حین بازبستن شکست بخورد.

مکانیزم‌های هیدرولیک مزایای قابلیت اطمینان بالاتر، ایمنی بالاتر و عمر مفید طولانی‌تر دارند. هنگامی که مقدار هیدرولیک زیر حد آستانه بیاید، قفل‌گذاری فشار صفر فعال می‌شود تا از باز کردن آهسته به دلیل از دست دادن فشار جلوگیری کند. سیستم کنترل موتور را برای افزایش فشار روشن می‌کند و پس از زمان تنظیم شده، رеле زمانی مدار کنترل را قطع می‌کند تا افزایش فشار متوقف شود.

به علاوه، مکانیزم‌های انتقال مانند میله‌های اتصال، دسته‌های دوار و محورهای چرخان نقش مهمی در فرآیند باز و بسته دارند. هنگام دریافت سیگنال‌های باز و بسته، فنرهای باز و بسته انرژی را آزاد می‌کنند و از طریق مکانیزم‌های انتقال مانند میله‌های اتصال و دسته‌های دوار تماس‌ها را برای انجام وظایف باز و بسته هدایت می‌کنند. اگر میله‌های اتصال، دسته‌های دوار یا محورهای چرخان تغییر شکل یا شکسته شوند، این مسئله می‌تواند تأثیر منفی بر انتقال طبیعی در حین باز و بسته برق‌گیر داشته باشد.

2.3 محیط عملیاتی

برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ نوع بیرونی باید در طول عملیات به تأثیر تغییرات محیط عملیاتی توجه کنند. به عنوان مثال، در شرایط باد قوی، سیم‌های اتصال ممکن است به طور قابل توجهی نوسان کنند یا اشیاء خارجی در آنها گیر کنند. هنگامی که برق زمینی یا سیستم زمین‌گذاری توسط برق ایجاد می‌شود، ممکن است امواج فشار بالا رخ دهد که باعث باز شدن برق‌گیر می‌شود. در شرایط باران یا برف، سطح برق‌گیر ممکن است مرطوب شود و می‌تواند تخلیه کرونا رخ دهد. اگر سطح آلوده باشد، ممکن است تخلیه آلودگی جدی‌تری رخ دهد. در صورت تجمع برف یا یخ زدن، مفاصل ممکن است گرم شوند. هنگامی که دما به طور ناگهانی تغییر می‌کند، سطح روغن و فشار گاز برق‌گیر نیز ممکن است به طور ناگهانی تغییر کند که منجر به کاهش عملکرد عایقی و تأثیر بر سرعت باز و بسته آن می‌شود.

2.4 بخش عایقی

بخش عایقی وظیفه جداسازی دستگاه از هوا را دارد. مواد عایقی معمولاً شامل عایق‌های سرامیکی، عایق‌های مرکب و عایق‌های سیلیکونی است. در حال حاضر، عایق بیرونی برق‌گیرهای SF₆ در منطقه پینگدینگشان عمدتاً از سرامیک ساخته شده است.

در طول عملیات، عملکرد عایقی عایق‌های سرامیکی ممکن است به دلایلی مانند کیفیت ضعیف خود، نصب غیرقابل قبول، تغییرات دما ناگهانی یا امواج فشار بالا بیش از حد کاهش یا حتی از بین برود. اگر عایق بیرونی برق‌گیرهای فشار بالای SF₆ در زمان نصب تحت تنش نامساوی قرار گیرد، خرابی عایق بیرونی در طول عملیات بلندمدت بدتر خواهد شد. در شرایط وخیم، ممکن است شکست یا شکستگی‌هایی در سطح سرامیک رخ دهد.

علاوه بر این، تغییرات ناگهانی دما می‌تواند قدرت خمش و کشش مواد عایقی را به طور قابل توجهی کاهش دهد. اگر در این زمان نیروهای مکانیکی اعمال شوند، ممکن است بخش عایقی خراب یا سوراخ شود. هنگامی که عایق بیرونی تحت فشار بالا قرار گیرد، ممکن است تخلیه جزئی رخ دهد. اگر سطح عایق بیرونی آلوده با گرد و غبار باشد و محیط مرطوب باشد، ممکن است در زیر تأثیر میدان الکتریکی با فشار بالا، تخلیه آلودگی رخ دهد.

3 راهکارها

از آنجا که تعداد خطوط خروجی در زیرستان‌های 220 kV زیاد است و به طور متناسب، تعداد زیادی برق‌گیر SF₆ وجود دارد، برای کاهش وقوع مشکلات فوق، باید چرخه بازرسی و نگهداری مناسبی تدوین شود، فرآیند رسیدگی به عیوب کامل و استاندارد پذیرش دستگاه ایجاد شود، تمرکز بر پیشگیری از حوادث باشد و یک سیستم مدیریت حلقه بسته کامل ایجاد شود.

3.1 تدوین چرخه بازرسی مناسب

عملکرد عادی برق‌گیرها به بازرسی روزانه توسط کارکنان عملیات و نگهداری بستگی دارد. با تدوین چرخه بازرسی مناسب، می‌توان عیوب برق‌گیرها را به طور زودهنگام شناسایی کرد و از گسترش عیوب و ایجاد حوادث جلوگیری کرد. در ادامه به طور مختصر به نقاط کلیدی که در بازرسی برق‌گیرهای فشار بالای 220 kV باید توجه شود، اشاره می‌شود.

• بازرسی‌های معمولی باید حداقل یک بار در هفته انجام شود. این بازرسی‌ها عمدتاً شامل بازرسی ظاهری برق‌گیر، صدای غیرعادی، رسوخ دستگاه، محیط عملیاتی و پیگیری و بازرسی عیوب و خطرات بالقوه است. باید به طور خاص بررسی شود که آیا مقدار فشار و سطح روغن برق‌گیر فشار بالای SF₆ در محدوده عادی قرار دارد، مقدار فشار را ثبت کنید، مشاهده کنید که آیا رنگ روغن عادی است و آیا ذخیره‌سازی انرژی به طور عادی انجام می‌شود.

• بازرسی‌های کامل باید حداقل یک بار در ماه انجام شود. بر اساس بازرسی‌های معمولی، درب‌های دستگاه‌های زیرستان برای بازرسی باز می‌شوند. داده‌های عملیاتی مانند مقدار فشار گاز و سطح روغن برق‌گیر ثبت می‌شوند؛ بررسی می‌شود که آیا درب‌های برق‌گیر به طور محکم بسته شده‌اند، آیا سوراخ‌ها به خوبی بسته شده‌اند و آیا دستگاه‌های خشک کن و کنترل دما به طور عادی عمل می‌کنند؛ آیا دایره‌های باز و بسته رنگ تغییر کرده‌اند، بوی نامتعارف یا علائم سوختگی دارند؛ آیا مکانیزم عملیاتی و مکانیزم انتقال برق‌گیر عادی است؛ و آیا دایره‌های ثانویه گرم شده، آزاد شده یا شکسته‌اند.

• بازرسی در تاریکی باید حداقل یک بار در ماه انجام شود. این به معنای بازرسی‌های انجام شده در شب بدون روشنایی است، که به طور خاص بررسی می‌کند که آیا سیم‌های اتصال، مفاصل و گیره‌ها گرم شده‌اند و آیا تخلیه‌ای روی عایق بیرونی رخ داده است.

• بازرسی‌های ویژه برای جلوگیری از عملکرد نامناسب، عدم عملکرد، تغییر شکل ساختاری، خرابی عایقی، تخلیه یا تخلیه آلودگی برق‌گیر به دلیل تغییرات محیط خارجی یا حالت عملیاتی سیستم انجام می‌شوند که ممکن است عملکرد عادی برق‌گیر را تحت تأثیر قرار دهد. دوره‌های بازرسی متفاوتی برای شرایط خاص وجود دارد.

3.2 تدوین چرخه نگهداری مناسب

بازرسی‌های منظم به منظور شناسایی بهتر مشکلات انجام می‌شوند، در حالی که نگهداری منظم می‌تواند به بهتر جلوگیری از تبدیل شدن عیوب کوچک به حوادث بزرگ کمک کند. در ادامه چندین مورد نگهداری معمول برای برق‌گیرها آورده شده است.

• نگهداری کابین هر شش ماه یک بار انجام می‌شود. این به طور خاص شامل بررسی اینکه آیا لایه‌های خاتمه، مفصل‌های درب و دسته‌ها خراب شده‌اند، آیا کابین زنگ‌زده شده است و آیا نشانی‌های زمین‌گذاری کامل است.

• نگهداری بسته‌بندی هر ماه یک بار انجام می‌شود. باید از مواد بسته‌بندی مقاوم در برابر آتش استفاده شود و در صورت نیاز از مواد عایقی مانند صفحات مقاوم در برابر آتش استفاده شود تا بسته‌بندی محکم باشد و از سقوط مواد بسته‌بندی جلوگیری شود.

• نگهداری دستگاه‌های خشک‌کن و گرم‌کن و دستگاه‌های روشنایی هر سه ماه یک بار انجام می‌شود. بر اساس تغییرات محیطی، بررسی می‌شود که آیا دستگاه‌های خشک‌کن و گرم‌کن به طور عادی عمل می‌کنند. همزمان، بررسی می‌شود که آیا دستگاه‌های روشنایی داخل کابین عادی هستند و آیا مدارهای وسیله و مدارهای وصله آزاد شده یا آزاد شده‌اند.

3.3 ایجاد فرآیند رسیدگی به عیوب

عیوبی که در طول بازرسی و نگهداری شناسایی می‌شوند باید ثبت شوند و بر اساس شدت آنها به طور زودهنگام گزارش داده شوند. در ادامه، کارکنان نگهداری باید به طور زودهنگام آزمایش‌ها و کارهای نگهداری را انجام دهند. پس از نگهداری، کارکنان عملیات و نگهداری مسئول پذیرش دستگاه هستند و دستگاه فقط پس از تصویب پذیرش به عملیات می‌پردازد. از طریق مدیریت حلقه بسته کامل در یافتن - ثبت - گزارش - رسیدگی - پذیرش، نه تنها می‌توان عمر مفید دستگاه را افزایش داد، بلکه می‌توان از وقوع حوادث کاهش داد و بهترین انرژی الکتریکی را به کاربران ارائه داد.

3.4 ملاحظات پذیرش

برق‌گیرها باید پس از نصب یا نگهداری جدید و پیش از ورود به عملیات، پذیرش یافته و مورد بررسی قرار گیرند. در زمان پذیرش، باید اطمینان حاصل شود که هیچ باقی‌مانده‌ای از نگهداری در برق‌گیر وجود ندارد؛ عایق‌های سرامیکی تمیز و بدون خرابی هستند؛ نمایانگر فشار گاز SF₆ و سطح روغن عادی است؛ م