Açık Durumdaki SF6 Kesicilerinde yalıtım bozulma hatalarının nedenlerinin analizi

GIS (Sıvı Gazlı Anahtarlama Sistemi) hem yalıtım hem de yay kapanma ortamı olarak SF₆ gazını kullanır. Bu sistem, küçük alana ihtiyaç duyması, yüksek güvenilirliği, mükemmel güvenliği ve kolay bakımını gibi birçok avantaja sahiptir. SF₆ devre kesicisi, GIS ekipmanının bir parçası olarak, 110 kV ve üzeri gerilim seviyelerinde hakim bir konumdadır.

Bu makale, belirli bir santraldeki Birim 1'in güç üretimi ve senkronizasyon sürecinde meydana gelen bir hatayı detaylandırıyor. Özellikle, ana transformatörün yüksek gerilim tarafındaki 220 kV SF₆ devre kesicisi 2201 açık konumdayken, C fazının yalıtımı bozuldu. Sonuç olarak, devre kesicisi başarısızlık koruması ve negatif dizi akım koruması etkinleştirildi, bu da birimin başlatılmasının ve şebekeye bağlanmasının başarısızlığını sağladı.

1 Olay Süreci ve İlgilenme Prosedürü

Birim 1'in güç üretimi başlatılması ve sonraki senkronizasyon süreci sırasında, izleme sistemi devre kesicisi başarısızlık korumasının etkinleşmesini, ters zamanlı negatif dizi akım korumasının çalışmasını, elektrik korumasının atlamasını ve 220 kV Jia ve Yi Hatları'ndaki düşük voltaj mesajlarını bildirdi. Birim için başka bir koruma alarmı yoktu.

Birim 1 kapama prosedürünü gerçekleştirdi. 220 kV Jia ve Yi Hattı anahtarı 2211 atladı ve yardımcı güç transformatörü (2200 Jia) anahtarı da atladı, aynı zamanda yardımcı güç sağlayıcısı otomatik anahtar geçiş cihazı etkinleştirildi. Şebeke yönetimi ve kontrol personeliyle görüşüldükten sonra, 220 kV Jia ve Yi Hattı'nda herhangi bir arızanın olmadığı tespit edildi. İlk olarak, ana devre kesicisi 2201'in bir arıza yaşadığı düşünüldü.

2201 devre kesicisi incelemek için açıldığında, 2201 devre kesicisinin C fazının yay kapanma odasının kırılmasında büyük miktarda toz ve diğer ekstralar bulundu, bunlar gaz odasının içinde dağılmıştı. Devre kesicinin yüzeyinde açık kısa devre noktaları bulunmadı ve devre kesicinin toprağa kısa devre durumu tespit edilmedi. Başlangıçta, 2201 devre kesicisinin C fazının kesme noktaları arasındaki yalıtımın bozulduğu analiz edildi ve değerlendirildi.

Birimin güvenli ve istikrarlı çalışması sağlamak ve kaza analizi yapmak için, 2201 devre kesicisinin üç fazı birlikte değiştirildi. İlgili elektrik önleyici testler ve birimin manuel başlatılması, sıfır voltaj yükseltmesi ve şebekeye bağlantı testleri gerçekleştirildi.

2 Koruma Etkinliğinin Analizi

Birim 1'in hata sismogramı incelendiğinde, koruma etkin olduğunda Birim 1 hala senkronizasyon sürecindedir ve bu süreç 25 saniye sürer (normal senkronizasyon kapama süresi yaklaşık 80 saniyedir) ve bu süre zarfında senkronizasyon kapama komutu verilmez. Daha sonra, jeneratör-transformatör biriminin koruma sismogramı incelendiğinde, ana transformatörün düşük gerilim tarafında B ve C fazlarında akım olduğu, A fazında ise akım olmadığı (transformatör kablosu yapılandırması Yn/D11) tespit edilmiştir.

Birim 1'in güç üretimi sırasında ters zamanlı negatif dizi aşırı akımın dengesiz değeri eşiğin üzerinde olup, bu değer birikerek atlatma bölümü tetiklenir, bu da korumanın atlamasına neden olur. Birim 1'in güç üretimi sırasında ters zamanlı negatif dizi aşırı akım koruması 2201 devre kesicisini atlatır. Bu sırada devre kesicisi hala açık konumda olduğundan, C fazındaki bozulma akımını kesemez. Bu an, 2201 devre kesicisinin koruma RCS - 921A'nın, jeneratör-transformatör biriminin üç faz atlaması tarafından başlatılan başarısızlık koruma sinyali alır. Aynı zamanda, C fazında akım var olup, başarısızlık ayar değerini aşar ve başarısızlık koruması etkinleşir, bu da Birim 1'in kapama prosedürünü yürütmesine neden olur. Başarısızlık koruması, hat koruması RCS - 931AM aracılığıyla 220 kV Jia ve Yi Hattı 2211 devre kesicisini uzaktan atlatır. Bu nedenle, bu koruma etkinliği, devre kesicisi kapalı konumda iken 2201 devre kesicisinin kesme noktasındaki bozulma nedeniyle oluşur ve tüm koruma etkinlikleri doğrudur.

3 Arızanın Nedeni Analizi

Arıza meydana geldiğinde, birimin jeneratör tarafındaki gerilim nominal değere ulaşmış, ancak anahtarın iletken kısmı henüz kapalı değildir. Bu sırada, anahtardaki gerilim en yüksek değerini alır. 2201 devre kesicisinin C fazının kesme noktasındaki yalıtım bozulmadan önce, izleme sistemi SF₆ gaz odasındaki düşük basıncı bildirmiyor ve yerel inceleme, SF₆ yoğunluk rölelerinin hepsinin yeşil bölgede olduğunu gösteriyor.

2201 devre kesicisinin toplam işlem sayısı 535'tir, bu da tasarlanan nominal işlem sayısından (5000) çok uzaktadır. Yerel hata sismogram verileri, hatalı devre kesicinin gerçek durumu ve Birim 1'in devre kesicisiyle ilgili bakım verilerine dayanarak, 2201 devre kesicisinin C fazının kesme noktaları arasındaki yalıtım bozulmasının olası nedenleri aşağıdaki gibidir:
(1) C fazı devre kesicisinin yay kapanma odasında yapısal sorunlar var. İç bileşenler gevşek olabilir, bu da portlar arasında boşaltma ve bozulmaya neden olabilir.
(2) C fazı devre kesicisinin yay kapanma odasında kirletici maddeler var. Devre kesicinin birçok işlemi sırasında, bir boşaltma kanalı yavaş yavaş oluşur, bu da yalıtım bozulmasına neden olur.
(3) C fazı devre kesicisinin kesme noktasında malzeme sorunları var. Kesme noktası malzemesinin yanlış kullanımı, devre kesicinin işlemi sırasında kirletici maddelerin oluşmasına ve uzun süre boyunca portların dış yüzeyine yapışmasına neden olur. Zamanla bir boşaltma kanalı oluşur ve nihayetinde kesme noktaları arasındaki yalıtım bozulur.

Hatalı C fazı yay kapanma odası fabrikaya geri gönderildi ve parçalara ayrılarak analiz edildi. Aynı zamanda, hatalı olmayan A veya B fazı (herhangi bir faz) fabrikaya geri gönderildi ve karşılaştırmalı analiz için parçalara ayrıldı. Analiz raporu, yay kapanma odasının A ve B temasları arasında boşaltma oluştuğunu sonuçlandırdı.

4 Önleyici Önlemler

SF₆ gazının satın alma ve kullanım yönetimi güçlendirilmeli ve bakım işlemlerinde işletme talimat kitapçığı ve bakım düzenlemelerinin gerekliliklerine sıkı sıkıya uyulmalıdır. Yay kapanma odasının değiştirilmesi ve monte edilmesi sırasında, etkili toz önleme önlemleri alınmalıdır. Delikler, kapaklar vb. açıldığında, toz örtüleri kullanılarak mühürlenmelidir. Eğer montaj alanı kötü ve çok fazla toz varsa, montaj durdurulmalıdır.

5 Sonuç

Dünya çapında, bu tür devre kesicilerin açık konumda iken böyle bir arızanın meydana gelmediği kaydedilmiştir. Bu arıza, tesadüfi bir uyuşma veya daha olası olarak, normal istatistiksel arızalardan bağımsız etkileyici faktörlere atfedilebilir. Bu santral, pompalı depolama bir santralidir ve birim her gün güç üretimi ve pompalama koşulları arasında sık sık geçiş yapar, bu nedenle doğrudan bir karşılaştırma yapılamaz. Daha derin bir araştırma için, devre kesicinin her iki tarafına geçici kayıt cihazları kurulmalı ve uzun süreli gözlem sonuçlarına dayanarak olası nedenler aranmalıdır.