پژوهش درباره تحلیل خطا و روش‌های رسیدگی به آن در قطع‌کننده‌های سیال SF6

در سیستم زیرстанیون، قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا دستگاه‌های مانع جریان هستند که از بین آنها قطع‌کننده‌های SF₆ رایج‌ترین نوع هستند. این نوع قطع‌کننده‌ها از گاز SF₆ به عنوان محیط عایق‌بندی اصلی استفاده می‌کنند. بر اساس عمل انرژی قوس الکتریکی، گاز فشرده SF₆ تشکیل شده و به طور فوری قوس را خاموش می‌کند، بنابراین جریان نامی و جریان خطا را قطع می‌کند و خطوط برق‌برداری و تجهیزات الکتریکی را از آسیب دیدن محافظت می‌کند. سیستم با یک سیستم عملکرد کامل مجهز است که قادر به کنترل قطع‌کننده از طریق عملیات باز و بسته شدن است و قابلیت‌های عملکردی قوی دارد.

قطع‌کننده‌های SF₆ برای عملکرد طبیعی زیرستانیون‌ها حیاتی هستند. در صورت بروز خرابی در قطع‌کننده SF₆، مستقیماً عملکرد هر سیستم زیرستانیون تحت تأثیر قرار می‌گیرد. این نشان‌دهنده اهمیت نگهداری و محافظت از قطع‌کننده‌های SF₆ است. در چنین محیطی، بررسی تحلیل خرابی و روش‌های درمان قطع‌کننده‌های SF₆ اهمیت عملی مهمی دارد.

1 تحلیل خرابی‌های رایج قطع‌کننده‌های SF₆
1.1 فشار کم گاز SF₆

در طول عملیات واقعی قطع‌کننده‌های SF₆، وضعیت فشار کم گاز SF₆ ممکن است رخ دهد. هنگامی که این خرابی رخ می‌دهد، مقدار فشار روی دستگاه فشار گاز SF₆ پایین‌تر از مقدار فشار نامی خواهد بود. در کنترل از راه دور، سیستم مدیریت پشتیبانی اخطاری صادر می‌کند تا مدیران را از فشار کم گاز SF₆ مطلع کند.

این پدیده عمدتاً به دلیل دمای محیط پایین در منطقه قرار گرفتن قطع‌کننده SF₆، یا وجود نشتی در سیستم گاز SF₆، یا خواندن غلط دستگاه فشار، که باعث خرابی رله چگالی گاز SF₆ می‌شود و در نتیجه فشار کم گاز SF₆ و خرابی قطع‌کننده SF₆ می‌شود.

1.2 عدم بسته یا باز شدن قطع‌کننده SF₆

در طول عملیات قطع‌کننده SF₆، پس از صدور دستورهای باز و بسته شدن تحت عملیات دستی، قطع‌کننده SF₆ پاسخی نمی‌دهد و در نتیجه خرابی عدم بسته یا باز شدن قطع‌کننده SF₆ رخ می‌دهد.

دلایل اصلی این مشکل خرابی عمدتاً شامل سه جنبه است. اولاً، سیستم ذخیره‌سازی انرژی فنری خراب می‌شود و نمی‌تواند انرژی و قدرت لازم برای عملیات باز و بسته شدن قطع‌کننده SF₆ را فراهم کند. ثانیاً، مدار کنترلی مسدود می‌شود و باعث باز شدن مدار و مانع انتقال دستورهای باز و بسته شدن می‌شود. ثالثاً، خرابی مکانیکی پیوند وجود دارد. حتی اگر دستور منتقل شود، به دلیل خرابی یا آسیب به قطعات مکانیکی، دستور منتقل شده انجام نمی‌شود.

1.3 خرابی باز شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆

خرابی باز شدن اشتباه یکی از خرابی‌های رایج قطع‌کننده‌های SF₆ است. این خرابی عمدتاً به معنای باز شدن خودکار قطع‌کننده SF₆ بدون دستور عملی است که باعث خارج از کنترل شدن قطع‌کننده SF₆ و تأثیر بر عملکرد طبیعی زیرستانیون می‌شود.

دلایل این پدیده خرابی عمدتاً خطا در عملیات یا تماس اتفاقی است. ممکن است نیز به دلیل ارتعاش مکانیکی خارجی باز شدن اشتباه رخ دهد. خرابی‌های الکتریکی نیز می‌توانند باعث باز شدن خودکار قطع‌کننده SF₆ شوند، عمدتاً به دلیل عملکرد اشتباه محافظت و تنظیمات اشتباه. در طول زمین‌کشی دو نقطه‌ای سیستم DC، پس از اتصال منابع مثبت و منفی، سیگنال محافظتی ارسال و دریافت می‌شود که باعث عملکرد اشتباه می‌شود. علاوه بر این، خرابی‌های مکانیکی مانند عدم پشتیبانی براکت بسته شدن یا جابجایی پیچ موقعیت‌یاب ممکن است باز شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆ را ایجاد کنند.

1.4 خرابی بسته شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆

خرابی بسته شدن اشتباه یکی از خرابی‌های رایج قطع‌کننده‌های SF₆ است. این خرابی به معنای بسته شدن خودکار قطع‌کننده SF₆ بدون دستور عملی است که باعث خارج از کنترل شدن قطع‌کننده SF₆ و تأثیر بر عملکرد طبیعی زیرستانیون می‌شود.

دلایل این پدیده خرابی عمدتاً این است که تماس‌های مثبت و منفی در مدار DC متصل نمی‌شوند اما همزمان زمین‌کشی می‌شوند و مدار کنترلی بسته شدن را تشکیل می‌دهند، بنابراین خرابی بسته شدن ایجاد می‌شود؛ مقاومت سیم‌پیچ کنتاکتور بسته شدن کم است و ولتاژ شروع کاهش می‌یابد، باعث ایجاد پالس موقت در سیستم DC و تشکیل خرابی بسته شدن می‌شود؛ و خرابی پشتیبانی قفل باز شدن نیز می‌تواند باعث خرابی بسته شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆ شود.

2 روش‌های درمان خرابی‌های قطع‌کننده SF₆
2.1 روش درمان خرابی فشار کم گاز SF₆

هر گاه خرابی فشار کم گاز SF₆ رخ دهد، پرسنل 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 کند تا تعیین کند که آیا فشار گاز در قطع‌کننده SF₆ طبیعی 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 نامی، تغییرات دستگاه فشار را مشاهده کنید. از یک دستگاه آشکارساز نشتی گاز SF₆ برای بررسی تمام بخش‌های قطع‌کننده SF₆، از جمله قطعات اتصال، حلقه‌های مطاطی بسته‌بندی و محل اتصال دستگاه فشار استفاده کنید. بر اساس وضعیت واقعی، می‌توانید آب صابونی را به قسمت‌های مشکوک به نشتی اعمال کنید تا محل نشتی را تعیین کنید.

در طول درمان نشتی، جوشکاری تعمیری روی بخش‌های 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 ارسال اخطار فشار کم شود، پرسنل نگهداری می‌توانند رله چگالی را بررسی کنند، به ویژه برای قسمت‌های نشانگر و کلید، تا وضعیت چسبندگی یا کوتاه‌شدن کلید را حذف کنند و رله آسیب‌دیده را به موقع جایگزین کنند تا خرابی را حذف کنند.

2.2 روش درمان خرابی عدم بسته یا باز شدن قطع‌کننده SF₆

در صورت بروز خرابی عدم بسته یا باز شدن قطع‌کننده SF₆، باید خرابی بر اساس دلیل خاص خرابی حذف شود.

برای خرابی عدم بسته یا باز شدن قطع‌کننده SF₆ به دلیل خرابی سیستم ذخیره‌سازی انرژی فنری، پرسنل نگهداری باید عملکرد کلید کمکی و موتور ذخیره‌سازی انرژی فنری را بررسی کرده و قطعات با علامت سوختگی روی سطح خارجی به موقع جایگزین کنند. اگر ظاهر طبیعی است، سیم‌های موتور را جدا کرده و آزمایش کنید که مقاومت موتور ذخیره‌سازی انرژی و کلید کمکی می‌توانند به طور طبیعی کار کنند. اگر ذخیره‌سازی انرژی بعد از بسته شدن طبیعی باشد و موتور به طور مداوم کار کند، تشخیص می‌شود که کلید کمکی ذخیره‌سازی انرژی به دلیل عللی مانند چسبندگی ناشی از رطوبت یا سوختگی تماس، مدار را به موقع قطع نمی‌کند، بنابراین باعث خرابی قطع‌کننده SF₆ می‌شود. پرسنل نگهداری باید کلید قدرت ذخیره‌سازی انرژی را به صورت دستی قطع کنند تا از سوختگی قطعات به دلیل کار طولانی مدت موتور جلوگیری کنند، کلید کمکی را جایگزین کنند، بررسی کنند که آیا تمام تجهیزات توسط رطوبت یا نفوذ آب تحت تأثیر قرار گرفته‌اند و به موقع اقدامات ضد رطوبت و ضد نفوذ انجام دهند تا از تکرار خرابی قطع‌کننده SF₆ جلوگیری کنند.

برای خرابی عدم بسته یا باز شدن قطع‌کننده SF₆ به دلیل مسدود شدن مدار کنترلی، پرسنل نگهداری باید ابتدا وضعیت کاری سیم‌پیچ‌های باز و بسته شدن قطع‌کننده را بررسی کنند، بررسی کنند که آیا سیم‌های کنترلی شکسته هستند و از سستی یا قطعی ترمینال‌های سیم و گره‌های کلید کمکی حذف کنند. ابتدا پرسنل نگهداری باید بررسی کنند که آیا سیم‌پیچ‌های باز و بسته شدن گرم شده یا سوزانده شده‌اند و سیم‌پیچ‌های آسیب‌دیده را به موقع جایگزین کنند. دوم، بر اساس نمودار سیم‌کشی قطع‌کننده SF₆، از یک ولتمتر برای بررسی پیوستگی مدار قطع‌کننده استفاده کنند و به موقع وضعیت شکستن سیم یا سستی اتصالات را حذف کنند تا اطمینان حاصل کنند که مدار قفل کننده طبیعی است. هر گاه ناهماهنگی رخ دهد، نقطه خرابی می‌تواند به طور فوری تشخیص داده شود و خرابی حذف شود.

برای خرابی عدم بسته یا باز شدن قطع‌کننده SF₆ به دلیل خرابی پیوند مکانیکی، پرسنل نگهداری باید استفاده از قطع‌کننده SF₆ را متوقف کرده و خرابی مکانیکی را به رهبر بالاتر گزارش دهند. عموماً خرابی‌های مکانیکی شامل مشکلاتی مانند گیر کردن مکانیسم، سستی قفل باز شدن و جدا شدن میله انتقال است. پرسنل نگهداری باید قطعات مکانیکی آسیب‌دیده را جدا کرده، قطعات مکانیکی را بر اساس دستورالعمل کارخانه به موقع اصلی خود بازگردانند، قطعات مکانیکی آسیب‌دیده را جایگزین کنند، گرد و غبار روی قطعات را تمیز کنند، روغن مازاد مناسب اضافه کنند و مشکل گیر کردن مکانیسم را برطرف کنند تا خرابی را حذف کنند.

2.3 روش درمان خرابی باز شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆

برای خرابی باز شدن اشتباه به دلیل خطا در عملیات یا تماس اتفاقی، پرسنل نگهداری باید ابتدا نمایش سیگنال قطع‌کننده SF₆ را بررسی کرده، خرابی کلید را حذف کرده و قطع‌کننده SF₆ را دوباره راه‌اندازی کنند تا تأمین برق انجام شود. برای خرابی باز شدن اشتباه به دلیل خرابی‌های الکتریکی، پرسنل نگهداری باید ابتدا سیگنال و مقدار تنظیم شده قطع‌کننده SF₆ را بررسی کنند، نقطه خرابی را پیدا کنند، دلیل خرابی را تحلیل کنند و به موقع قطعات آسیب‌دیده را حذف و تعمیر کنند. برای قطعاتی که به دلیل بسته‌بندی ضعیف تحت تأثیر رطوبت قرار گرفته‌اند، قطعات بسته‌بندی را جایگزین کنند و دستگاه گرم‌کننده ضد رطوبت و خشک‌کننده را نصب کنند تا مشکل خرابی را حل کنند. برای خرابی باز شدن اشتباه به دلیل خرابی‌های مکانیکی، پرسنل نگهداری باید قطعه مکانیکی را جدا کرده، مجدداً موقعیت پیچ موقعیت‌یاب را اصلاح کنند، براکت بسته شدن را جایگزین یا تعمیر کنند، خرابی باز شدن اشتباه را حذف کنند و بنابراین عملکرد طبیعی قطع‌کننده SF₆ را تضمین کنند.

2.4 روش درمان خرابی بسته شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆

در درمان خرابی بسته شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆، پرسنل نگهداری باید دلیل اصلی خرابی بسته شدن اشتباه قطع‌کننده SF₆ را مشخص کرده و روش‌های درمانی موجه را به کار بگیرند تا خرابی را حذف کنند. پرسنل نگهداری باید به طور منظم وضعیت ضد رطوبت هر قطعه قطع‌کننده SF₆ را بررسی کنند. اگر بسته شدن به دلیل زمین‌کشی همزمان تماس‌های مثبت و منفی در مدار DC رخ دهد و تشخیص داده شود که این امر به دلیل رطوبت مدار ثانویه است، می‌توان دستگاه ضد رطوبت و خشک‌کننده را در قسمت‌های تحت تأثیر رطوبت نصب کرد و سوراخ‌های نفوذ آب را به موقع ببندند تا خرابی را حذف کنند. همچنین، پرسنل نگهداری باید تمام مدارهای ثانویه را بررسی کنند، قطعات معیوب یا آسیب‌دیده را به موقع جایگزین کنند و خرابی را حذف کنند. علاوه بر این، پرسنل نگهداری باید قطعه قفل باز شدن را بررسی کنند، قطعه قفل باز شدن آسیب‌دیده را جایگزین کنند و خرابی را حذف کنند.

3 تحلیل موردی
3.1 پدیده خرابی

یک قطع‌کننده SF₆ نوع LW15 - 252 از سال 2007 در حال کار بود. پس از قطع شدن قطع‌کننده، قفل هنوز در وضعیت بیش از حد بود و فاصله غیرعادی حدود 10 میلی‌متر بین قفل و تریگر بسته شدن وجود داشت، با تماس غیرعادی. اما پس از تأمین منبع تغذیه پالس بسته شدن، سیم‌پیچ و تریگر به طور طبیعی کار می‌کردند، اما قفل هنوز نمی‌توانست برای بسته شدن جدا شود. پس از جدا کردن دستی قفل، سوئیچ هنوز نمی‌توانست بسته شود.

3.2 تحلیل خرابی

با تحلیل رکوردهای داده‌های عملیاتی این قطع‌کننده، مشخص شد که قطع‌کننده در طول عملیات 132 بار جریان را قطع کرده است. هنگامی که جریان قطع می‌شود، مقدار زیادی حرارت تولید می‌شود و قوس با دمای بالا موجب تجمع محصولات واکنش شیمیایی می‌شود. به ویژه برای قطع جریان‌های بزرگ، یک اثر کاتالیستی ایجاد می‌شود که واکنش شیمیایی مواد داخلی را تسریع می‌کند و مقدار زیادی گرد و غبار تولید می‌کند.

بنابراین، تشخیص اولیه خرابی این قطع‌کننده این است که محصولات تجزیه قوس ناشی از قطع جریان با چربی سیلیکون در محیط بسته شده واکنش شیمیایی می‌دهند و مقدار زیادی از مواد مانند SiF₄ و Si(CH₃)₂F₂ تولید می‌کنند. مواد تثبیت شده در میله بسته‌بندی ترمز مانع انتقال میله بسته‌بندی ترمز می‌شوند و باعث پدیده گیر کردن و خرابی بسته شدن قطع‌کننده SF₆ می‌شوند.

3.3 حذف خرابی

پرسنل نگهداری بدنه قطع‌کننده خراب را جدا کردند. در بررسی خارجی، مشخص شد که میله بسته‌بندی ترمز به طور واضح آلوده بود و مقدار زیادی چربی سیلیکون در حلقه بسته‌بندی سیستم بسته‌بندی ترمز وجود داشت که به سطح میله بسته‌بندی ترمز چسبیده بود و در طول فرآیند انتقال اصطکاک بین میله بسته‌بندی ترمز و حلقه بسته‌بندی را افزایش می‌داد، که باعث ناتوانی میله بسته‌بندی ترمز در انتقال طبیعی و گیر کردن می‌شد. جایگزینی قطعات سیستم ترمز فقط مسئله را از بین نمی‌برد و فقط علائم را مرتفع می‌کرد.

در بررسی داخلی، بدنه سوئیچ را جدا کردند و مقدار زیادی پودر رنگ خاکستری روی دیواره داخلی دیودیک بخارکش، میله بسته‌بندی ترمز و میله عایقی یافت شد. این پودرها عمدتاً مواد تثبیت شده مانند SiF₄ و Si(CH₃)₂F₂ تشکیل شده در دمای بالای قوس هستند. هنگامی که به میزان معینی تجمع می‌کنند، ممکن است باعث حوادث شکست عایق شوند.

4 نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، در مدیریت روزمره، مدیران باید با خرابی‌های رایج قطع‌کننده‌های SF₆ آشنا باشند و راه‌حل‌های عملی را توسعه دهند. هنگامی که خرابی رخ می‌دهد، نقطه خرابی باید به طور فوری شناسایی شده و خرابی حذف شود، خطرات را کاهش دهد، زمان قطع برق را کاهش دهد، وقوع قطع برق غیرانتظار را جلوگیری کند و بنابراین امنیت و ثبات تأمین برق در زیرستانیون‌ها را افزایش دهد.

بنابراین، علاوه بر جایگزینی قطعات سیستم ترمز، پرسنل نگهداری نیز باید قطعات بسته‌بندی و بخارکش را جایگزین کنند، گرد و غبار در دیودیک بخارکش را تمیز کنند. پس از حذف خرابی، قطع‌کننده دوباره راه‌اندازی شد و به طور طبیعی کار کرد.