Yüksek Gerilimli SF6 Anahtarlarının Bakım ve İşletmesi İçin Ana Noktaların Kısa Analizi

1 Genel Bakış

Kısa devre kesiciler normal koşullar altında işletme moduna göre devreleri bağlayabilir ve bağlantısını keser. Bir arızanın oluşması durumunda ikincil koruma sinyallerine dayanarak hemen hatalı ekipmanları keser veya geçici bir arızanın ortadan kaldırılmasından sonra devreyi yeniden bağlantıya alır. Bu nedenle, kontrol ve koruma çift işlevine sahiptir. Şu anda Pingdingshan bölgesinde yüzlerce alttakım bulunmaktadır. Her alttakımda, her çıkış hatı, her giriş kenarı ve çift anaban bağlantıları için kısa devre kesiciler gerekli olmaktadır. Yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicileri, güçlü kesişme kapasitesi, hızlı hareket hızı, kolay bakım ve yüksek istikrar gibi avantajlarından dolayı 110 kV ve 220 kV alttakımlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yüksek gerilimli kısa devre kesicilerin ana bileşenleri hareketli kontaktlar, sabit kontaktlar, kıvılcım söndürme odaları ve iletken parçalardır. Hareketli ve sabit kontaktlar kıvılcım söndürme odası içinde yer alır ve akımı kesmek için kullanılır. Sabit kontakt sabit kalırken, hareketli kontakt operasyon mekanizması tarafından güçlendirilerek kısa devre kesicinin açma ve kapatma işlemlerini tamamlamasına olanak tanır. Operasyon mekanizması, iletim mekanizması ve yalıtkan çekme çubuğu aracılığıyla hareketli kontakta bağlıdır.

Şu anda yaygın olarak kullanılan yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin performansı oldukça tam olsa da, elektrik şebekesindeki, dış ortamda ve iç faktörlerdeki değişiklikler nedeniyle işletim sırasında hala arızalar meydana gelebilir. 220 kV alttakımlarda kullanılan yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesiciler örneği üzerinden, bu makalede işletim sırasında karşılaşılan yaygın sorunlar ve buna karşılık alınabilecek önlemler hakkında kısa bir tartışma yapılmıştır.

2 Mevcut Sorunların Analizi ve İşletme Bakım Ana Noktaları

Yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin operasyon mekanizması, iletim mekanizması, kıvılcım söndürme kısmı ve akım taşıma kısmı gibi birçok bileşeni, işletim sırasında çeşitli arızalara neden olabilir. Geçmişte Pingdingshan bölgesindeki alttakımların işletimi sırasında aşağıdaki olaylar yaşanmıştır:

• Yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesiciler, SF₆ gaz sızıntısı nedeniyle zorla işletimden çıkarılmıştır.

• Hidrolik mekanizmada ciddi yağ sızıntısı nedeniyle basınç kilidi oluştu veya yay mekanizmasında anormallikler nedeniyle enerji depolama başarısız oldu, bu da yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin akımı normal şekilde kesmesini engelledi.

• Mekanizmanın kendisindeki sorunlar, örneğin kontrol devresi kopması nedeniyle kısa devre kesicisi açma ve kapatma gerekliliklerini karşılamadan işlemeyi reddetti.

• Seramik yalıtıcı kırılması nedeniyle yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesiciler zarar gördü.

• Akım taşıma sorunları nedeniyle aşınma, yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin normal şekilde çalışmasını engelledi.

• Dış ortamın etkisi veya yalıtım kısmındaki hasar nedeniyle kısa devre kesicisi farklı derecelerde zarar gördü ve normal işleme devam edemedi.

Bu sorunlar, yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicileri çeşitli düzeyde zarar gösterebilir ve normal işlemlerini etkileyebilir. Günlük inceleme ve bakım sırasında, yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin bu bileşenlerine daha fazla dikkat edilmeli ve elektrik sisteminin güç sağlama güvenilirliğini artırmak için bu bileşenlerin kontrolüne önem verilmelidir. Aşağıda yukarıdaki sorunlar hakkında ayrıntılı bir analiz sunulmuştur.

2.1 Kıvılcım Söndürme Parçası

Yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesiciler, akım sıfır geçişinde kıvılcımın yeniden yakılmasını etkili bir şekilde önlemek için yeterli kıvılcım üfleme kapasitesine ve dielektrik kurtarma gücününe sahip olmalıdır. Yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin kıvılcım söndürme süreci, kıvılcım söndürme odasında gerçekleşir. Bu, hareketli ve sabit ana kontaktlar, hareketli ve sabit kıvılcım kontaktları, büyük ve küçük fışkırtma bocaları, kompresyon silindiri ve piston ile birlikte oluşturulur. Özellikle:

• Ana kontaktlar, kısa devre kesicinin normal olarak çalıştığı zaman akımı taşır.

• Kıvılcım kontaktları, ana kontaktlarla paralel olarak bağlanır ve temas yolculuğu ana kontaktlardan daha uzundur. Akım kesme veya kapatma sırasında tüm kıvılcım aşınmasını dayanabilir, böylece ana kontaktların zarar görmesini önler.

• Fışkırtma bocaları, jet gazının akış yönünü ve hızını sınırlayarak en iyi kıvılcım üfleme etkisini sağlar.

• Piston, hareketli kontakt hareket ettikçe kompresyon silindirinde gazı sıkıştırır, silindir içindeki gaz basıncını en iyi kıvılcım üfleme gaz basıncına getirir.

İşlem sırasında, SF₆ gaz sızıntısı kısa devre kesicinin istikrarlı çalışmasını doğrudan etkiler. Gaz basıncı eşiğin altına düştüğünde, kısa devre kesicisi düşük basınç nedeniyle uyarı gönderir veya kilitlenir. Bu durumda, bir arıza meydana gelebilir ve bu, elektrik kesinti alanını genişletebilir.

2.2 Mekanik Parça

Yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin mekanik performansı, kıvılcım söndürme kapasitesini doğrudan belirler ve açma ve kapatma hızını ve süresini etkiler. Mekanik parçayı genel olarak operasyon mekanizması ve iletim mekanizması oluşturmaktadır. Kısa devre kesicilerin arızaları hakkındaki istatistiksel verilere göre, Çin'deki kısa devre kesicilerin %63.2'si operasyon mekanizması nedeniyle arızalanmaktadır.

Pingdingshan bölgesinde 110 kV ve üzeri alttakımlarda kullanılan SF₆ kısa devre kesicilerin operasyon mekanizmaları, hidrolik mekanizmalar ve yay mekanizmalarına ayrılır. Yay mekanizmaları, basit mekanik yapısı, kolay bakımı, hızlı tepki hızı, çevre dostluğu ve düşük maliyeti gibi avantajlarından dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, çalışma süresi arttıkça, yayın esnekliği zayıflayabilir. Açma yağı enerji depolayamadığı için kısa devre kesicisinin hata akımını kesememesi veya kapatma yağı yeniden kapatma sırasında enerji depolayamadığı için yeniden kapatma başarısız olabilir.

Hidrolik mekanizmalar, daha güçlü güvenilirlik, daha yüksek güvenlik ve daha uzun ömürlülük gibi avantajlara sahiptir. Hidrolik değeri eşiğin altına düştüğünde, basınç kaybı nedeniyle yavaş açma durumunu önlemek için sıfır basınç kilidi aktive edilir. Kontrol sistemi, motoru başlatarak basıncı artırır ve belirlenen süre sonunda zaman rölesi, basıncı artırmayı durdurmak için kontrol devresini keser.

Ayrıca, açma ve kapatma işaretleri alındığında, açma ve kapatma yayları enerjiyi serbest bırakır ve bağlayıcı çubuklar ve krank kolları gibi iletim mekanizmaları aracılığıyla kontaktları açma ve kapatma görevlerini tamamlamaya yönlendirir. Eğer bağlayıcı çubuklar, krank kolları veya dönme mafsalı bozulmuş veya çatlamışsa, kısa devre kesicinin açma ve kapatma sırasında normal iletimi etkileyecektir.

2.3 İşletme Ortamı

Dış mekan tipi SF₆ kısa devre kesiciler, işletim sırasında işletme ortamındaki değişimlerin etkisine de dikkat etmelidir. Örneğin, güçlü rüzgar koşullarında, kablolar önemli ölçüde salınabilir veya yabancı nesneler onlara takılabilir. Elektrik şebekesine veya toprak sistemine yıldırım vurduğunda, aşırı gerilim dalgalanmaları meydana gelebilir ve bu, kısa devre kesicisini atlatılmasına neden olabilir. Yağmur veya kar koşullarında, kısa devre kesicinin yüzeyi nem alabilir ve bu, korona salınmasına neden olabilir. Eğer yüzey kirli ise, daha ciddi bir kirlilik salınması meydana gelebilir. Kar birikimi veya donma durumunda, bağlantı noktaları aşırı ısıtabilir. Sıcaklık ani değişiklik gösterdiğinde, kısa devre kesicisinin yağ seviyesi ve gaz basıncı da ani değişiklik gösterebilir, bu da yalıtım performansını düşürerek açma ve kapatma hızını etkileyebilir.

2.4 Yalıtım Parçası

Yalıtım parçası, ekipmanı havadan izole etme işlevini görür. Yaygın olarak kullanılan yalıtım malzemeleri arasında seramik yalıtıcılar, kompozit yalıtıcılar ve silikon lastik yalıtıcılar bulunmaktadır. Şuan, Pingdingshan bölgesindeki SF₆ kısa devre kesicilerin dış yalıtımı çoğunlukla seramikten yapılmıştır.

İşlem sırasında, seramik yalıtıcıların yalıtım performansı, kendi kalitesinin kötü olması, uygun olmayan montaj, ani sıcaklık değişiklikleri veya aşırı gerilim dalgalanmaları gibi faktörler nedeniyle ciddi oranda azalabilir veya tamamen kaybedilebilir. Eğer yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerin dış yalıtımı, montaj sırasında eşit dağılmışsa, uzun vadeli işletim sırasında dış yalıtımın hasarı artabilir. Ciddi durumlarda, seramik yüzeyinde çatlaklar veya kırıklar meydana gelebilir.

Ayrıca, dış sıcaklığın ani değişiklikleri, yalıtım malzemelerinin eğilme ve çekme dayanımını önemli ölçüde azaltabilir. Bu durumda, mekanik kuvvetler uygulanırsa, yalıtım parçası hasar görebilir veya delinene kadar yıpranabilir. Dış yalıtım, aşırı gerilime maruz kaldığında, kısmi salınma tetiklenebilir. Eğer dış yalıtımın yüzeyinde toz veya kir varsa ve çevre nemliyse, yüksek gerilimli elektrik alanında kirlilik salınması meydana gelebilir.

3 Önlemler

220 kV alttakımlarında birçok çıkış hatı olduğundan, bu nedenle birçok SF₆ kısa devre kesicisi gerektiği için, yukarıda bahsedilen sorunların oluşmasını azaltmak için, makul bir inceleme döngüsü ve bakım döngüsü belirlenmelidir, eksikliklerin ele alınması için tam bir süreç ve ekipman kabul standartları kurulmalı, kazaların önlenmesine odaklanılmalı ve tam bir kapalı döngülü yönetim sistemi oluşturulmalıdır.

3.1 Makul Bir İnceleme Döngüsünün Belirlenmesi

Kısa devre kesicilerin normal işlemesi, işletme ve bakım personelinin günlük incelemesine bağlıdır. Makul bir inceleme döngüsü belirlenerek, kısa devre kesicilerdeki eksiklikler zamanında tespit edilebilir, bu eksikliklerin büyümesi ve kazaların meydana gelmesi önlenir. Aşağıda, 220 kV yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicilerinin incelemesinde dikkat edilmesi gereken temel noktalar kısaca açıklanmıştır.

• Günlük incelemeler en az haftada bir kez yapılmalıdır. Bu, genellikle kısa devre kesicinin görünümünün, anormal seslerin, ekipman sızıntılarının, işletme ortamının, eksikliklerin ve potansiyel tehlikelerin izlenmesi ve incelenmesi içerir. Yüksek gerilimli SF₆ kısa devre kesicisinin basınç değeri ve yağ seviyesinin normal aralıkta olup olmadığına özel dikkat edilmelidir, basınç değeri kaydedilmeli, yağ renginin normal olup olmadığına ve enerji depolanıp depolanmadığına bakılmalıdır.

• Kapsamlı incelemeler en az aylık bir kez yapılmalıdır. Günlük incelemelere ek olarak, alttakımdaki ekipman kasalarının kapıları açılarak inceleme yapılır. Kısa devre kesicinin gaz basınç değerleri ve yağ seviyesi kaydedilir; kapıların sıkıca kapanıp kapanmadığı, deliklerin iyi bir şekilde tıklandığı ve nem alma ve sıcaklık kontrol cihazlarının normal çalışıp çalışmadığı kontrol edilir; açma ve kapatma bobinlerinin renk değiştirmesi, anormal kokusu veya yanma izleri olup olmadığı; kısa devre kesicinin operasyon mekanizması ve iletim mekanizmasının normal olup olmadığı; ve ikincil kablonun aşınması, gevşeme veya kopma olup olmadığı kontrol edilir.

• Karanlıkta inceleme en az aylık bir kez yapılmalıdır. Bu, ışıkların kapatıldığı gece saatlerinde yapılan incelemelerdir, özellikle kablo uçlarının, bağlantı noktalarının ve klemelerin aşınıp aşınmadığı ve dış yalıtım üzerinde herhangi bir salınma olup olmadığına odaklanır.

• Özel incelemeler, dış ortamda veya sistem operasyon modunda yaşanan değişiklikler nedeniyle kısa devre kesicilerin yanlış çalışması, işlemeyi reddetmesi, yapısal deformasyon, yalıtım hasarı, salınma veya kirlilik salınması riskini önlemek için yapılır. Özel durumlar farklı inceleme döngülerine sahiptir.

3.2 Makul Bir Bakım Döngüsünün Belirlenmesi

Düzenli incelemeler, sorunların daha iyi tespit edilmesi amacıyla yapılırken, düzenli bakım, küçük eksikliklerin büyük kazalara dönüşmesini önlemeye yardımcı olur. Aşağıda, kısa devre kesiciler için birkaç yaygın bakım öğesi bulunmaktadır.

• Kasa bakımı altı ayda bir yapılır. Bu, kapatma tirnaklarının, kasa kapı mafsal ve tutacakların hasar görmüş olup olmadığını, kasanın paslanmış olup olmadığını ve toprak işaretlerinin sağlam olup olmadığını kontrol etmeye odaklanır.

• Engelleme bakımı aylık olarak yapılır. Engelleme için yangın dirençli malzemeler kullanılmalıdır ve gerektiğinde yangın dirençli paneller gibi yalıtım malzemeleri kullanılmalıdır. Engelleme malzemesinin çökmemesi için sıkı bir engelleme sağlanmalıdır.

• Nem alma ve ısıtma cihazlarının ve aydınlatma cihazlarının bakımı üç ayda bir yapılır. Ortam değişikliklerine göre nem alma ve ısıtma cihazlarının normal çalışıp çalışmadığı belirlenir. Aynı zamanda, kasanın içindeki aydınlatma cihazlarının normal olup olmadığı, temas anahtarlarının ve devre kablosunun gevşeme veya kopma olup olmadığı kontrol edilir.

3.3 Eksiklik Ele Alma Sürecinin Kurulması

İncelemeler ve bakım sırasında tespit edilen eksiklikler kaydedilmeli ve önem derecesine göre zamanında bildirilmelidir. Daha sonra, bakım personeli zamanında deneyler ve bakım çalışmalarını gerçekleştirmelidir. Bakım sonrası, işletme ve bakım personeli ekipman kabulüne sorumludur ve ekipman sadece kabul edildikten sonra hizmete girer. Keşif - kaydetme - raporlama - ele alma - kabul tam döngülü yönetim sayesinde, ekipman ömrü uzatılabilir, kazaların oluşması azaltılabilir ve kullanıcılarına daha kaliteli elektrik enerjisi sağlanabilir.

3.4 Kabul İçin Önlemler

Kısa devre kesiciler, yeni kurulumdan veya bakımdan sonra hizmete girmeden önce kabul edilmeli ve onaylanmalıdır. Kabul sırasında, kısa devre kesicisinde bakım sonrası artıklarının bulunmadığından, seramik yalıtıcıların temiz ve hasarsız olduğu, SF₆ gaz manometresinin ve yağ seviyesinin normal olduğu, hidrolik mekanizmanın veya yay mekanizmasının normal enerji depolayabildiği, kasanın iyi bir şekilde kapatıldığı, bağlantı noktalarının gevşememiş veya deformasyon geçirmemiş olduğu ve pozisyon sinyallerinin ve anormal uyarı sinyallerinin doğru çalıştığı garantilidir.

4 Sonuç

Kısa devre kesicilerin işletme ve bakım yönetimi, dinamik bir süreçtir. Günlük çalışmalarında, işletme ve bakım personelinin sorumluluk duygusunu güçlendirmeli, ilgili incelemeler ve bakım için düzenlere sıkı sıkıya uymalı ve ekipmanlar için makul bir kapalı döngülü yönetim sistemi oluşturmalıdır. Böylece, ekipmanların normal işlemesi ve elektrik şebekesinin istikrarlı işlemesi güvence altına alınır.