پژوهش درباره تجزیه و تحلیل خطا و روش‌های رسیدگی به آن در شیرکننده‌های سیال SF6
در سیستم زیراستانسیون، قطع‌کننده‌های دایره برق با فشار بالا از جمله دستگاه‌های مختل کننده توان هستند که از بین آنها قطع‌کننده‌های SF₆ بیشترین استفاده را دارند. این نوع قطع‌کننده‌ها از گاز SF₆ به عنوان ماده عایق اصلی استفاده می‌کنند. بر اساس عملکرد انرژی قوس الکتریکی، گاز فشرده SF₆ تشکیل می‌شود تا قوس الکتریکی را به طور فوری خاموش کند و بدین ترتیب موجب قطع جریان اسمی و جریان خطا شود و خطوط برش برق و تجهیزات برقی را از خسارت محافظت نماید. سیستم مجهز به یک سیستم عملکرد کامل است که می‌تواند قطع‌کننده را از طریق عملیات باز و بسته کنترل نماید و عملکرد قوی دارد.
قطع‌کننده‌های SF₆ برای عملکرد عادی زیراستانسیون‌ها حیاتی هستند. هر گاه قطع‌کننده SF₆ خراب شود، مستقیماً عملکرد هر سیستم زیراستانسیون را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این نشان می‌دهد که نگهداری و حفاظت از قطع‌کننده‌های SF₆ چقدر مهم است. در چنین محیطی، بررسی تجزیه و تحلیل خطا و روش‌های درمان قطع‌کننده‌های SF₆ اهمیت عملی مهمی دارد.
۱ تجزیه و تحلیل خطاهای رایج قطع‌کننده‌های SF₆
۱.۱ فشار کم گاز SF₆
در طول عملکرد واقعی قطع‌کننده‌های SF₆، احتمال وقوع وضعیت فشار کم گاز SF₆ وجود دارد. هنگامی که این خطا رخ می‌دهد، مقدار فشار روی دستگاه فشار گاز SF₆ پایین‌تر از مقدار فشار اسمی خواهد بود. در کنترل از راه دور، سیستم مدیریت پشت‌زمینه یک هشدار صادر می‌کند تا به کارمندان مدیریتی یادآوری کند که فشار گاز SF₆ پایین است.
این پدیده عمدتاً به دلیل دمای محیط کم در منطقه‌ای که قطع‌کننده SF₆ در آن قرار دارد، یا وجود نشتی گاز در سیستم SF₆ یا خواندن غلط دستگاه فشار گاز، منجر به خرابی رله چگالی SF₆ می‌شود که در نتیجه فشار کم گاز SF₆ و خرابی قطع‌کننده SF₆ را موجب می‌شود.
۱.۲ عدم قابلیت قطع‌کننده SF₆ برای بستن یا باز کردن
در طول عملکرد قطع‌کننده SF₆، پس از صدور دستورهای باز و بسته در عملیات دستی، قطع‌کننده SF₆ واکنش نشان نمی‌دهد و بنابراین خرابی قطع‌کننده SF₆ برای بستن یا باز کردن را موجب می‌شود.
دلایل اصلی این مشکل خرابی شامل سه جنبه است. اولاً، سیستم ذخیره‌سازی انرژی فنری خراب می‌شود و نمی‌تواند انرژی و قدرت لازم برای عملیات باز و بسته قطع‌کننده SF₆ را فراهم کند. ثانیاً، مدار کنترلی مسدود می‌شود و منجر به مدار باز می‌شود و انتقال دستورهای باز و بسته را می‌بلند. سوماً، خرابی مکانیکی اتصال وجود دارد. حتی اگر دستور انتقال یابد، به دلیل خرابی یا آسیب به قطعات مکانیکی، دستور صادر شده انجام نخواهد شد.
۱.۳ خطا مجازی باز کردن قطع‌کننده SF₆
خطای مجازی باز کردن یکی از خطاهای رایج قطع‌کننده‌های SF₆ است. این خطا به وضعیتی اشاره دارد که قطع‌کننده SF₆ بدون دستور عملیاتی خود به خود باز می‌شود و قطع‌کننده SF₆ را از کنترل خارج می‌کند و عملکرد عادی زیراستانسیون را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
دلایل این پدیده خطا عمدتاً به دلیل خطای انسانی یا لمس اتفاقی است. ممکن است همچنین به دلیل ارتعاش مکانیکی خارجی ایجاد شود. خطاهای الکتریکی نیز می‌توانند باعث باز شدن خود به خود قطع‌کننده SF₆ شوند، عمدتاً به دلیل عملکرد نادرست محافظت و تنظیمات اشتباه. در زمان زمین‌کشی دو نقطه سیستم DC، پس از اتصال تغذیه مثبت و منفی، سیگنال محافظت رله منتقل و دریافت می‌شود که منجر به عملکرد نادرست می‌شود. علاوه بر این، خطاهای مکانیکی مانند عدم پشتیبانی قاب بسته یا جابجایی پیچ موقعیت‌یابی نیز می‌توانند خطا مجازی باز کردن قطع‌کننده SF₆ را موجب شوند.
۱.۴ خطا مجازی بستن قطع‌کننده SF₆
خطای مجازی بستن یکی از خطاهای رایج قطع‌کننده‌های SF₆ است. این خطا به وضعیتی اشاره دارد که قطع‌کننده SF₆ بدون دستور عملیاتی خود به خود بسته می‌شود و قطع‌کننده SF₆ را از کنترل خارج می‌کند و عملکرد عادی زیراستانسیون را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
دلایل این پدیده خطا عمدتاً این است که تماس‌های مثبت و منفی در مدار DC بدون اتصال به هم زمین شده‌اند و مدار کنترلی بسته شکل گرفته و در نتیجه خطا بسته شده است؛ مقاومت سیم کویل کنترلی بسته کم است، ولتاژ شروع کاهش یافته و پالس موقتی در سیستم DC ایجاد شده و موجب خطا بسته شده است؛ و خرابی پشتیبانی قفل باز کردن نیز می‌تواند خطا مجازی بستن قطع‌کننده SF₆ را موجب کند.
۲ روش‌های درمان خطاهای قطع‌کننده SF₆
۲.۱ روش درمان خطا فشار کم گاز SF₆
هر گاه خطا فشار کم گاز SF₆ رخ دهد، کارشناسان نگهداری باید ابتدا مقدار دستگاه فشار گاز قطع‌کننده SF₆ را به طور منظم ضبط کرده و آن را به مقدار فشار در دمای استاندارد تبدیل کنند تا تعیین کنند که آیا فشار گاز در قطع‌کننده SF₆ عادی است. اگر فشار به طور مداوم کاهش یابد، به عنوان نشتی گاز در قطع‌کننده SF₆ تشخیص داده می‌شود.
پس از شارژ قطع‌کننده SF₆ به فشار اسمی، تغییرات دستگاه فشار را مشاهده کنید. از یک دستگاه تشخیص نشتی گاز SF₆ برای بررسی تمام بخش‌های قطع‌کننده SF₆، از جمله قسمت‌های اتصال، حلقه‌های مطاطی پوششی و محل اتصال دستگاه فشار استفاده کنید. بر اساس وضعیت واقعی، می‌توانید آب و صابون را به قسمت‌های مشکوک به نشتی اعمال کنید تا محل نشتی را تعیین کنید.
در طول درمان نشتی، لحام را روی قسمت‌های نشتی انجام دهید. قطعات نشتی و آسیب‌دیده را بر اساس استفاده از هر قطعه جایگزین کنید. در عمل، چون خرابی رله چگالی نیز می‌تواند باعث شود که سیستم هشدار فشار پایین صادر کند، کارشناسان نگهداری می‌توانند رله چگالی را بررسی کنند، به ویژه برای بخش‌های نشان‌دهنده و تغییر مدار، تا وضعیت چسبیدگی یا کوتاه شدن مدار را حذف کنند و رله آسیب‌دیده را به موقع جایگزین کنند تا خطا را حذف کنند.
۲.۲ روش درمان خطا قطع‌کننده SF₆ برای عدم بستن یا باز کردن
در صورت عدم توانایی قطع‌کننده SF₆ برای بستن یا باز کردن، باید خطا را بر اساس دلیل خاص خرابی حذف کنید.
برای خطا قطع‌کننده SF₆ برای عدم بستن یا باز کردن به دلیل خرابی سیستم ذخیره‌سازی انرژی فنری، کارشناسان نگهداری باید عملکرد سوئیچ کمکی و موتور ذخیره‌سازی انرژی فنری را بررسی کنند و قطعات با علامت سوختگی روی سطح خارجی را به موقع جایگزین کنند. اگر ظاهر عادی است، سیم‌های موتور را جدا کنید و بررسی کنید که آیا مقاومت موتور ذخیره‌سازی انرژی و سوئیچ کمکی می‌توانند به طور عادی کار کنند. اگر ذخیره‌سازی انرژی بعد از بسته شدن عادی باشد و موتور به طور مداوم کار کند، تشخیص داده می‌شود که سوئیچ کمکی ذخیره‌سازی انرژی به دلایلی مانند چسبیدگی ناشی از رطوبت یا سوختگی تماس نمی‌تواند مدار را به موقع قطع کند، بنابراین موجب خرابی قطع‌کننده SF₆ می‌شود. کارشناسان نگهداری باید سوئیچ تغذیه ذخیره‌سازی انرژی را به صورت دستی قطع کنند تا از سوختگی قطعات به دلیل کار مداوم موتور جلوگیری کنند، سوئیچ کمکی را جایگزین کنند، بررسی کنند که آیا تمام تجهیزات تحت تأثیر رطوبت یا نشت آب قرار گرفته‌اند و اقدامات رطوبت‌زدایی و جلوگیری از نشت آب را به موقع انجام دهند تا از تکرار خرابی قطع‌کننده SF₆ جلوگیری کنند.
برای خطا قطع‌کننده SF₆ برای عدم بستن یا باز کردن به دلیل مسدود شدن مدار کنترلی، کارشناسان نگهداری باید ابتدا وضعیت کاری کویل‌های باز و بسته شدن قطع‌کننده را بررسی کنند، بررسی کنند که آیا سیم‌های کنترلی قطع شده‌اند و از سستی یا قطع شدن نقاط اتصال سیم‌ها و سوئیچ‌های کمکی خود را حذف کنند. ابتدا، کارشناسان نگهداری باید بررسی کنند که آیا کویل‌های باز و بسته شدن گرم شده یا سوخته‌اند و کویل‌های باز و بسته شدن آسیب‌دیده را به موقع جایگزین کنند. ثانیاً، بر اساس نمودار سیم‌کشی قطع‌کننده SF₆، از یک مولتی‌متر برای بررسی پیوستگی مدار قطع‌کننده استفاده کنند و وضعیت قطع شدن یا سستی اتصالات را به موقع حذف کنند تا مطمئن شوند که مدار قفل‌زنی عادی است. هر گاه اختلالی رخ دهد، می‌توان فوراً نقطه خطا را تعیین کرده و خطا را حذف کرد.
برای خطا قطع‌کننده SF₆ برای عدم بستن یا باز کردن به دلیل خرابی اتصال مکانیکی، کارشناسان نگهداری باید از استفاده از قطع‌کننده SF₆ خودداری کرده و خرابی مکانیکی را به رهبر عالی گزارش دهند. معمولاً خرابی‌های مکانیکی شامل مشکلاتی مانند گیر کردن مکانیسم، سستی قفل باز کردن و جدا شدن میله انتقال است. کارشناسان نگهداری باید قطعات مکانیکی آسیب‌دیده را جدا کرده، قطعات مکانیکی را بر اساس دستورالعمل‌های کارخانه به موقع اصلی خود بازگردانند، قطعات مکانیکی آسیب‌دیده را جایگزین کنند، غبار روی قطعات را تمیز کنند، روغن مربوطه را اضافه کنند و مشکل گیر کردن مکانیسم را حذف کنند تا خطا را حذف کنند.
۲.۳ روش درمان خطا مجازی باز کردن قطع‌کننده SF₆
برای خطا مجازی باز کردن به دلیل خطای انسانی یا لمس اتفاقی، کارشناسان نگهداری باید ابتدا نمایش سیگنال قطع‌کننده SF₆ را بررسی کنند، خطا سوئیچ را حذف کرده و قطع‌کننده SF₆ را دوباره راه‌اندازی کنند تا تغذیه شود. برای خطا مجازی باز کردن به دلیل خطاهای الکتریکی، کارشناسان نگهداری باید ابتدا سیگنال و مقدار تنظیم قطع‌کننده SF₆ را بررسی کنند، نقطه خطا را پیدا کنند، دلیل خطا را تحلیل کنند و قطعات آسیب‌دیده را به موقع حذف و تعمیر کنند. برای قطعاتی که به دلیل دست‌یابی ضعیف به رطوبت آسیب دیده‌اند، قطعات دست‌یابی را جایگزین کرده و دستگاه گرم‌کننده برای رطوبت‌زدایی و خشک‌کردن نصب کنند تا مشکل خطا را حذف کنند. برای خطا مجازی باز کردن به دلیل خطاهای مکانیکی، کارشناسان نگهداری باید قسمت مکانیکی را جدا کرده، مجدداً موقعیت پیچ موقعیت‌یابی را درست کنند، قاب بسته را جایگزین یا تعمیر کنند، خطا مجازی باز کردن را حذف کنند و بنابراین عملکرد عادی قطع‌کننده SF₆ را تضمین کنند.
۲.۴ روش درمان خطا مجازی بستن قطع‌کننده SF₆
در درمان خطا مجازی بستن قطع‌کننده SF₆، کارشناسان نگهداری باید دلیل اصلی خطا مجازی بستن قطع‌کننده SF₆ را مشخص کرده و روش‌های موجه درمانی را به کار بگیرند تا خطا را حذف کنند. کارشناسان نگهداری باید به طور منظم وضعیت رطوبت‌زدایی هر قطعه قطع‌کننده SF₆ را بررسی کنند. اگر بسته شدن به دلیل زمین شدن همزمان تماس‌های مثبت و منفی در مدار DC و تشخیص داده شود که به دلیل رطوبت مدار ثانویه است، می‌توان دستگاه رطوبت‌زدایی و خشک‌کننده را در قسمت‌های متأثر از رطوبت نصب کرد و سوراخ‌های نشت آب را به موقع ببندند تا خطا را حذف کنند. همچنین، کارشناسان نگهداری باید تمام مدارهای ثانویه را بررسی کنند، قطعات معیوب یا آسیب‌دیده را به موقع جایگزین کنند و خطا را حذف کنند. علاوه بر این، کارشناسان نگهداری باید قطعه قفل باز کردن را بررسی کنند، قطعه قفل باز کردن آسیب‌دیده را جایگزین کنند و خطا را حذف کنند.
۳ تحلیل موردی
۳.۱ پدیده خطا
یک قطع‌کننده SF₆ نوع LW15 - 252 از سال 2007 در حال استفاده بود. پس از قطع مدار قطع‌کننده، قفل هنوز در وضعیت بیش از حد قرار داشت و فاصله غیرعادی حدود ۱۰ میلی‌متر بین قفل و سیگنال بسته شدن وجود داشت و تماس غیرعادی بود. اما پس از ارائه تغذیه پالس بسته شدن، کویل و سیگنال به طور عادی کار می‌کردند، اما قفل هنوز نمی‌توانست برای بسته شدن آزاد شود. پس از آزاد کردن دستی قفل، قطع‌کننده هنوز نمی‌توانست بسته شود.
۳.۲ تحلیل خطا
با تحلیل رکوردهای داده‌های عملکرد این قطع‌کننده، مشخص شد که قطع‌کننده در طول عملکرد ۱۳۲ بار جریان را قطع کرده است. هنگامی که جریان قطع می‌شود، مقدار زیادی گرما تولید می‌شود و قوس الکتریکی با دمای بالا مواد واکنش‌پذیر را تولید می‌کند. به ویژه برای قطع جریان‌های بزرگ، یک اثر کاتالیستی ایجاد می‌شود که واکنش شیمیایی مواد داخلی را تسریع می‌کند و مقدار زیادی غبار ایجاد می‌کند.
بنابراین، تشخیص اولیه خطا این قطع‌کننده این است که محصولات تجزیه قوس ناشی از قطع جریان با گریس سیلیکون در محیط مختومه واکنش شیمیایی می‌دهند و مقدار زیادی از مواد مانند SiF₄ و Si(CH₃)₂F₂ تولید می‌کنند. مواد تثبیت شده در میله بسته شدن ماندگار مانده و انتقال میله بسته شدن را محدود می‌کنند و پدیده گیر کردن را ایجاد می‌کنند و باعث خطا بسته شدن قطع‌کننده SF₆ می‌شوند.
۳.۳ حذف خطا
کارشناسان نگهداری بدن قطع‌کننده خراب را جدا کردند. در بازرسی خارجی، مشخص شد که میله بسته شدن به طور واضح آلوده بود و مقدار زیادی گریس سیلیکون در سیستم بسته شدن مختومه روی حلقه مختومه موجود بود و به سطح میله بسته شدن می‌چسبید، که اصطکاک بین میله بسته شدن و حلقه مختومه در طول فرایند انتقال را افزایش می‌داد و موجب عدم انتقال عادی میله بسته شدن و گیر کردن می‌شد. جایگزینی قطعات سیستم بسته شدن نمی‌تواند به طور اساسی مشکل را حل کند و فقط عوارض را برطرف می‌کند.
در بازرسی داخلی، بدنه سوئیچ جدا شد و مقدار زیادی پودر رنگ خاکستری روی دیواره داخلی لوله سرامیکی اتلاف قوس، میله بسته شدن و میله عایقی چسبیده بود. این پودرها عمدتاً مواد تثبیت شده مانند SiF₄ و Si(CH₃)₂F₂ هستند که تحت قوس الکتریکی با دمای بالا تشکیل شده‌اند. هنگامی که به مقدار کافی تجمع می‌یابند، ممکن است حوادث شکست عایقی را ایجاد کنند.
۴ نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، در مدیریت روزمره، مدیران باید با خطاهای رایج قطع‌کننده‌های SF₆ آشنا باشند و راه‌حل‌های عملی را توسعه دهند. هر گاه خطا رخ دهد، باید فوراً نقطه خطا را شناسایی کرده و خطا را حذف کنند، خطرات را کاهش دهند، زمان قطع برق را کاهش دهند، از قطع مدار غیرانتظار جلوگیری کنند و بنابراین امنیت و پایداری تأمین برق در زیراستانسیون‌ها را افزایش دهند.
بنابراین، علاوه بر جایگزینی قطعات سیستم بسته شدن، کارشناسان نگهداری باید قطعات مختومه و اتلاف قوس را جایگزین کنند، غبار در کامره اتلاف قوس را تمیز کنند. پس از حذف خطا، قطع‌کننده دوباره راه‌اندازی شد و به طور عادی کار کرد.
