تحلیل و بهبود سوختن پیچ بسته شدن ناشی از خرابی ذخیره سازی انرژی در مداربر قدرت SF6
بیشتر مدارکافزارهای SF₆ با ولتاژ بالا سه فازی AC 50Hz از تجهیزات برق با ولتاژ بالای خارج از ساختمان هستند. آنها از ساختار کامر گسستنده خود انرژی و مکانیسم عملیاتی فنری مجهز شده‌اند. این مدارکافزارها دارای ساختار ساده، عملکرد راحت و ایمنی و قابلیت اطمینان بالا هستند. بنابراین، آنها به طور گسترده برای کنترل و حفاظت خطوط انتقال و توزیع استفاده می‌شوند و همچنین می‌توانند به عنوان مدارکافزارهای پیوندی عمل کنند.
سیستم 110kV یک زیرстанیون معین از این نوع مدارکافزار استفاده می‌کند. با این حال، با افزایش سال‌های عملکرد، نقص‌های موجود در مدار ثانویه به تدریج مشخص می‌شوند. به ویژه، خرابی‌هایی که در آن سیم پیچ بستن به دلیل مشکلات در مدار انرژی‌گذاری سوخته می‌شود، به طور مکرر رخ می‌دهد. این مقاله با توجه به یک عیب خاص که در حین عملکرد این نوع مدارکافزار رخ داده است، تحلیل انجام می‌دهد و تدابیر بهبود متناسب را پیشنهاد می‌کند.
1 پدیده عیب
مدارکافزار SF₆ 110kV در یک زیرستانیون 220kV از مکانیسم عملیاتی فنری به عنوان دستگاه انرژی‌گذاری استفاده می‌کند. وقتی مدارکافزار در حالت باز است و مدار بستن الکتریکی نشان می‌دهد که وضعیت نرمال است، کارکنان عملیاتی سیگنال عملیات بستن ارسال می‌کنند. با این حال، مدارکافزار نه تنها بسته نمی‌شود بلکه سیم پیچ بستن آن نیز سوخته می‌شود. چرا این عیب خاص در شرایطی که تمام شرایط بستن برقرار است رخ می‌دهد؟ برای جلوگیری از تکرار مشابه این عیوب، تحقیق و تحلیل جدی لازم است.
2 تحلیل عیب
در مدار کنترل بستن این نوع مدارکافزار، YF سوئیچ انتقال "محلی/دور" (مانند شکل 1) است. وقتی بستن دوری لازم است، قطب مثبت منبع تغذیه عملیاتی از طریق C7→YF تماس 3 - 4→تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله کمکی ضد پرش 52Y→تماس‌های معمولاً بسته 21 - 22 رله انرژی‌گذاری فنری 99CN→تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله 49MX→تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله نظارتی وضعیت فنر بستن 33HBX→تماس‌های کمکی معمولاً بسته 1 - 2 و 5 - 6 مدارکافزار→سیم پیچ بستن 52C→تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله قفل کننده ولتاژ پایین SF₆ 63GLX→قطب منفی منبع تغذیه کنترل عملیاتی عبور می‌کند. وقتی ولتاژ منبع تغذیه به سیم پیچ بستن 52C اعمال می‌شود، الکترومغناطیس عمل می‌کند و مدارکافزار را می‌بندد.
بر اساس تحلیل مدار فوق، برای تغذیه سیم پیچ بستن 52C، باید چهار شرط زیر برقرار باشد:
سیم پیچ‌های 52Y، 49MX و 33HBX تغذیه نشده‌اند و تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 آنها در مدار کنترل بستن متصل شده‌اند؛
سیم پیچ 99CN تغذیه نشده است و تماس‌های معمولاً بسته 21 - 22 آن در مدار کنترل بستن متصل شده‌اند؛
52B در حالت باز است و تماس‌های کمکی معمولاً بسته 1 - 2 و 5 - 6 آن در مدار کنترل بستن متصل شده‌اند؛
تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله SF₆ 63GLX بسته شده و مدار کنترل بستن متصل شده‌اند.
با تحلیل، می‌توان دید که وقتی تمام شرایط فوق برقرار باشند، ولتاژ کنترلی می‌تواند به سیم پیچ اعمال شود و منجر به سوختن سیم پیچ بستن شود. وقتی کابین اولیه بررسی می‌شود، مشاهده می‌شود که نمایشگر فشار SF₆ نشان می‌دهد که وضعیت نرمال است، در حالی که نشان‌دهنده مکانیکی فنر بستن نشان می‌دهد که انرژی ذخیره نشده است. چرا مدار بستن می‌تواند هدایت شود وقتی که انرژی ذخیره نشده است؟ بنابراین، بررسی بیشتر مدار انرژی‌گذاری فنر بستن لازم است.
همانطور که از مدار انرژی‌گذاری موتور در شکل 1 مشاهده می‌شود، وقتی فنر بستن این مدارکافزار تغذیه نشده است، تماس معمولاً بسته C - NC سوئیچ حد انرژی‌گذاری 33HB نصب شده در پشت مکانیسم مدارکافزار، همزمان رله‌های 99CN و 33HBX را کنترل می‌کند و قطب مثبت منبع تغذیه کنترل DC را متصل می‌کند:
رله انرژی‌گذاری فنری 99CN تغذیه می‌شود و عمل می‌کند و منبع تغذیه آن مدار موتور را متصل می‌کند و فنر بستن به صورت الکتریکی انرژی‌گذاری می‌شود؛ در همان زمان، تماس‌های معمولاً بسته 21 - 22 رله 99CN در مدار کنترل بستن قطع می‌شوند تا جلوگیری از بستن اتفاقی مدارکافزار در طول فرآیند انرژی‌گذاری فنر شود.
وقتی که سیم پیچ رله کمکی نظارتی وضعیت فنر بستن 33HBX تغذیه می‌شود، تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله 33HBX متصل به مدار کنترل بستن قطع می‌شوند. این امر اطمینان می‌دهد که در طول فرآیند انرژی‌گذاری فنر، مدار ثانویه بستن مدارکافزار در حالت باز قرار دارد و با تماس‌های معمولاً بسته 21 - 22 رله 99CN یک قفل دوگانه مطمئن دارد.
وقتی انرژی‌گذاری فنر به پایان رسید، اجزای مکانیکی مکانیسم انرژی‌گذاری تماس معمولاً بسته C - NC سوئیچ حد انرژی‌گذاری 33HB را قطع می‌کنند. سیم پیچ‌های 99CN و 33HBX تغذیه از دست می‌دهند و انرژی‌گذاری پایان می‌یابد. تماس‌های معمولاً بسته 21 - 22 رله 99CN و تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله 33HBX مدار کنترل بستن را متصل می‌کنند. از توابع تماس‌ها در نمودار سیم‌کشی اجزا، فقط وقتی که رله‌های 99CN و 33HBX در حالت تغذیه و فعال شدن هستند، مدار بستن می‌تواند قفل شود. بنابراین، بر اساس تحلیل فوق، تشخیص داده می‌شود که خرابی تماس معمولاً بسته C - NC سوئیچ حد انرژی‌گذاری 33HB ممکن است علت عدم توانایی موتور در انرژی‌گذاری باشد.
کارکنان نگهداری پلاک پشتی مکانیسم مدارکافزار را در محل باز کردند و سوئیچ حد انرژی‌گذاری را خارج کردند. پس از بررسی و اندازه‌گیری، مشاهده شد که تماس‌های داخلی سوئیچ حد انرژی‌گذاری 33HB در طول فرآیند انرژی‌گذاری خراب شده‌اند و منبع تغذیه نمی‌تواند از طریق تماس معمولاً بسته C - NC عبور کند. در نتیجه، سیم پیچ‌های 99CN و 33HBX نمی‌توانند تغذیه دریافت کنند. کنتکتور 99CN عمل نمی‌کند و منبع تغذیه به موتور انرژی‌گذاری متصل نمی‌شود. همزمان، تماس‌های معمولاً بسته 21 - 22 رله 99CN و تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله 33HBX برای مدت طولانی به مدار بستن متصل می‌شوند. از آنجا که مکانیسم فنر مدارکافزار تغذیه نشده است و مدار ثانویه بستن هدایت می‌شود، نه تنها مدارکافزار نمی‌تواند به طور عادی بسته شود بلکه سیم پیچ بستن نیز سوخته می‌شود.
3 درمان و اصلاح
فقط جایگزینی سوئیچ حد انرژی‌گذاری نمی‌تواند به طور اساسی عیب خاص مورد بحث در این مقاله را حل کند. به دلیل طراحی غیر منطقی و مکانیسم قفل‌گذاری ناقص، هر زمان که سوئیچ حد انرژی‌گذاری خراب شود، منجر به خرابی مدار بستن خواهد شد. بنابراین، اصلاحات زیر در مدارهای انرژی‌گذاری و کنترل بستن انجام می‌شود:
(1) سوئیچ حد انرژی‌گذاری 33HB شامل یک جفت تماس معمولاً بسته و یک جفت تماس معمولاً باز است که دو جفت تماس به صورت مکانیکی با یکدیگر قفل‌گذاری شده‌اند. بر اساس ویژگی‌های سوئیچ سفر، اصلاحات زیر انجام می‌شود: تماس معمولاً بسته C - NC سوئیچ 33HB به سیم پیچ 99CN متصل می‌شود، مانند شکل 2. این اصلاح عملکرد قطع مدار بستن مدارکافزار در طول فرآیند انرژی‌گذاری و عدم توانایی بستن آن را حفظ می‌کند. تماس معمولاً باز O - NO سوئیچ 33HB به سیم پیچ 33HBX متصل می‌شود. پس از اینکه انرژی‌گذاری فنر به پایان رسید، تماس معمولاً باز O - NO سوئیچ 33HB بسته می‌شود و سیم پیچ 33HBX متصل می‌شود. در همان زمان، تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله 33HBX متصل به مدار کنترل بستن حذف شده و با تماس‌های معمولاً باز 43 - 44 رله 33HBX جایگزین می‌شوند. این اصلاح از کنترل دو رله توسط یک جفت تماس به کنترل یک رله توسط هر جفت تماس تغییر می‌کند. این امر اطمینان می‌دهد که مدار کنترل بستن در طول فرآیند غیر انرژی‌گذاری و انرژی‌گذاری هدایت نمی‌شود. فقط پس از اینکه انرژی‌گذاری فنر به پایان رسید و سیم پیچ 33HBX تغذیه شد و تماس‌های معمولاً باز 43 - 44 بسته شد، مدار کنترل بستن متصل می‌شود. همزمان، این امر همچنین بار طولانی مدت روی سوئیچ حد انرژی‌گذاری را کاهش می‌دهد و عمر آن را افزایش می‌دهد.
(2) افزودن رله زمانی T. تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 رله 33HBX به صورت سری با سیم پیچ رله زمانی متصل می‌شوند و محدوده زمانی عملکرد رله زمانی به 15 ثانیه تنظیم می‌شود که کمی بیشتر از زمان انرژی‌گذاری فنر مدارکافزار است. افزودن رله زمانی می‌تواند به دستاوردهای زیر بینجامد: در طول 15 ثانیه که فنر تغذیه نشده و در طول فرآیند انرژی‌گذاری، سیم پیچ 33HBX تغذیه نمی‌شود، تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 بسته شده و رله زمانی سیگنال عدم انرژی‌گذاری را ارسال می‌کند. پس از اینکه انرژی‌گذاری فنر به پایان رسید، 33HBX تغذیه می‌شود و عمل می‌کند، تماس‌های معمولاً بسته 31 - 32 قطع می‌شوند و رله زمانی ارسال سیگنال عدم انرژی‌گذاری را متوقف می‌کند و نشان می‌دهد که انرژی‌گذاری موفقیت‌آمیز بوده است.
4 نتیجه‌گیری
این مقاله به اصلاح نقص‌های موجود در مدار کنترل یک مدارکافزار SF₆ 110kV می‌پردازد. تماس معمولاً باز سوئیچ حد انرژی‌گذاری به صورت سری به مدار کنترل موتور 99CN متصل می‌شود و تماس معمولاً بسته رله 33HBX متصل به مدار کنترل بستن با تماس معمولاً باز جایگزین می‌شود. این امر اطمینان می‌دهد که فقط زمانی که اجزای مکانیکی سوئیچ حد انرژی‌گذاری 33HB را فشار می‌دهند، یعنی پس از اینکه انرژی‌گذاری فنر به پایان رسید و رله 33HBX عمل کرد، مدار کنترل بستن متصل می‌شود.
همچنین، افزودن رله زمانی یک عملکرد هشدار دهنده برای سیگنال انرژی‌گذاری فراهم می‌کند. مدار کنترل بستن اصلاح شده مدارکافزار نه تنها دارای سیم‌کشی ساده و قابل اعتماد است بلکه به کارکنان عملیاتی کمک می‌کند تا به سرعت تعیین کنند که آیا انرژی‌گذاری رخ داده است یا خیر و به طور موثری از خرابی سیم پیچ بستن به دلیل عدم انرژی‌گذاری جلوگیری می‌کند. پس از اصلاح و تست، تمام شاخص‌های مدار ثانویه این نوع مدارکافزار به طور عادی عمل می‌کنند، آزمون‌های پارامتری صحیح هستند و هیچ خرابی غیرعادی در عملیات باز و بسته شدن رخ نمی‌دهد.
