Yüksek Gerilimli SF6 Anahtarının Enerji Depolama Arızası Nedeniyle Kapanma Bobinin Yakılmasına İlişkin Analiz ve İyileştirme
Yüksek gerilimli SF₆ devre kesiciler, üç fazlı AC 50Hz açık hava yüksek gerilimli elektrik ekipmanıdır. Bunlar, kendi enerjili yay arkalıklı odak yapısını benimser ve yay mekanizması ile donatılmıştır. Bu devre kesiciler, basit yapı, kolay kullanım, yüksek güvenlik ve güvenilirlik özellikleriyle öne çıkmaktadır. Bu nedenle, iletim ve dağıtım hatlarının kontrolü ve korumasında yaygın olarak kullanılırlar ve aynı zamanda bağlantı tipi devre kesicileri olarak da hizmet verebilirler.
Bir trafo merkezinin 110kV sistemi bu tür bir devre kesiciden yararlanmaktadır. Ancak, işletme yıllarının artmasıyla ikincil devredeki eksiklikler giderek ortaya çıkmaktadır. Özellikle, enerji depolama devresindeki sorunlar nedeniyle kapalı bobinin yakılması sıkça görülen bir arızadır. Bu makale, bu tür bir devre kesicinin işletmesi sırasında yaşanan özel bir arızayı örnek alarak analiz yapmayı ve buna karşılık gelen iyileştirme önlemleri önermeyi amaçlamaktadır.
1 Arıza Göstergesi
220kV trafo merkezindeki 110kV SF₆ devre kesicisi, enerji depolama cihazı olarak yay mekanizmasını kullanmaktadır. Devre kesici açık konumdayken ve kapalı elektrik devresi normal gösteriyorsa, işletme personeli bir kapalı işlem sinyali gönderir. Ancak, devre kesici kapamaz ve kapalı bobini de yanar. Tüm kapalı koşullar karşılandığında neden bu özel arıza oluşur? Benzer arızaların tekrarlanmasını önlemek için ciddi bir araştırma ve analiz yapılması gerekmektedir.
2 Arıza Analizi
Bu tür devre kesicinin kapalı kontrol devresinde, YF "yerel/uzak" transfer anahtarıdır (Gösterge 1'e bakınız). Uzaktan kapalı işlem gerektirdiğinde, operasyon güç kaynağı pozitif kutup C7→YF kontaktları 3 - 4→kaçış önleyici yardımcı röle 52Y'nin normalde kapalı kontaktları 31 - 32→yay enerji depolama rölesi 99CN'nin normalde kapalı kontaktları 21 - 22→röle 49MX'nin normalde kapalı kontaktları 31 - 32→kapalı yay durumu izleme rölesi 33HBX'in normalde kapalı kontaktları 31 - 32→devre kesicinin normalde kapalı yardımcı kontaktları 1 - 2 ve 5 - 6&rarrkapalı bobin 52C→SF₆ gaz düşük gerilim kilitleme rölesi 63GLX'in normalde kapalı kontaktları 31 - 32→operasyon kontrol güç kaynağı negatif kutbuna ulaşır. Kapalı bobin 52C'ye güç kaynağı uygulandığında, elektromanyetik etki devre kesicinin kapamasına neden olur.
Yukarıdaki devre analizine dayanarak, kapalı bobin 52C'nin enerji alması için aşağıdaki dört koşulun sağlanması gerekir:
52Y, 49MX ve 33HBX bobinleri enerji almadığından, normalde kapalı kontaktları 31 - 32 kapalı kontrol devresine bağlıdır;
99CN bobini enerji almadığından, normalde kapalı kontaktları 21 - 22 kapalı kontrol devresine bağlanır;
52B açık konumdayken, normalde kapalı yardımcı kontaktları 1 - 2 ve 5 - 6 kapalı kontrol devresine bağlanır;
SF₆ gaz rölesi 63GLX'in normalde kapalı kontaktları 31 - 32 kapalı kontrol devresine bağlanır.
Analiz sonucunda, yukarıdaki tüm koşullar sağlandığında, kontrol voltajı bobine uygulanabilir ve bu, kapalı bobinin yanmasına neden olur. Şasi ilk olarak incelendiğinde, SF₆ gaz basınç göstergesinin normal olduğunu, ancak kapalı yayın enerji depolaması olmadığını gösterdiği görülür. Enerji depolaması olmadığında neden kapalı devre aktif olur? Bu nedenle, kapalı yay enerji depolama devresi üzerinde daha fazla inceleme gereklidir.
Gösterge 1'deki motor enerji depolama devresinden görüldüğü üzere, bu devre kesicinin kapalı yay enerji almadığında, devre kesici mekanizmasının arkasına monte edilmiş enerji depolama limit anahtarı 33HB'nin normalde kapalı kontağı C - NC, 99CN ve 33HBX rölelerini aynı anda kontrol eder ve DC kontrol güç kaynağının pozitif kutbunu bağlar:
Yay enerji depolama rölesi 99CN enerji alıp çalışır ve gücünün motor devresini bağlar, kapalı yay elektriksel olarak enerji depolar; aynı zamanda 99CN'nin normalde kapalı kontaktları 21 - 22 kapalı kontrol devresinde ayrılır, yay enerji depolama sürecinde devre kesicinin yanlışlıkla kapılmasını önler.
Kapalı yay durumu izleme yardımcı rölesi 33HBX bobini enerji aldığı zaman, 33HBX'in kapalı kontrol devresine bağlı normalde kapalı kontaktları 31 - 32 ayrılır. Bu, yay enerji depolama sürecinde devre kesicinin ikinci kapalı devresinin açık konumda kalmasını sağlar, 99CN'nin normalde kapalı kontaktları 21 - 22 ile güvenilir çift kilitli işlevi yerine getirir.
Yay enerji depolaması tamamlandığında, enerji depolama mekanizmasının mekanik bileşenleri enerji depolama limit anahtarı 33HB'nin normalde kapalı kontağı C - NC'yi ayırır. 99CN ve 33HBX bobinleri güç kaybeder, enerji depolama sona erer. 99CN'nin normalde kapalı kontaktları 21 - 22 ve 33HBX'in normalde kapalı kontaktları 31 - 32 kapalı kontrol devresine bağlanır. Bileşen şemelerindeki kontakların işlevine göre, sadece 99CN ve 33HBX röleleri enerji alıp aktif olduğunda kapalı devre kilitlenebilir. Bu nedenle, yukarıdaki analize dayanarak, enerji depolama limit anahtarı 33HB'nin normalde kapalı kontağı C - NC'nin başarısızlığı, motorun enerji depolaması yapamamasının nedeni olabilir.
Bakım personeli, devre kesici mekanizmasının arka kapaklığını açtı ve enerji depolama limit anahtarını çıkardı. İnceleme ve ölçüm sonucunda, enerji depolama sürecinde 33HB enerji depolama limit anahtarı içi kontaklarının hasar görmüş olduğu, dolayısıyla güç kaynağının normalde kapalı kontağı C - NC üzerinden geçmediği tespit edildi. Sonuç olarak, 99CN ve 33HBX bobinleri güç alamadı. 99CN kontaktörü çalışmaz oldu ve güç kaynağı enerji depolama motora bağlanamadı. Ayrıca, 99CN'nin normalde kapalı kontaktları 21 - 22 ve 33HBX'in normalde kapalı kontaktları 31 - 32 uzun süre kapalı devre ile bağlantılı kaldı. Devre kesicinin mekanik mekanizması enerji almadığı ve ikinci kapalı devre aktif olduğundan, devre kesici normal olarak kapayamaz ve kapalı bobin yanar.
3 Tedavi ve Değişiklik
Sadece enerji depolama limit anahtarının değiştirilmesi, bu makalede anlatılan özel arızayı temel olarak çözemeyecektir. Tasarımın mantıksız olması ve kilitli mekanizmanın eksikliği nedeniyle, enerji depolama limit anahtarı hasar gördüğünde kapalı devrede arıza oluşur. Bu nedenle, enerji depolama ve kapalı kontrol devrelere aşağıdaki değişiklikler yapılır:
(1) 33HB enerji depolama limit anahtarı, mekanik olarak kilitli olan bir çift normalde kapalı kontak ve bir çift normalde açık kontaktan oluşur. Seyahat anahtarı özelliklerine göre aşağıdaki değişiklikler yapılır: 33HB'nin normalde kapalı kontağı C - NC'yi 99CN bobinine bağlayın, Gösterge 2'de görüldüğü gibi. Bu değişiklik, enerji depolama sürecinde devre kesicinin kapalı devresinin bağlantısının kesilmesi ve kapalı olamaması işlevini korur. 33HB'nin normalde açık kontağı O - NO'yu 33HBX bobinine bağlayın. Yay enerji depolaması tamamlandığında, 33HB'nin normalde açık kontağı O - NO kapanarak 33HBX bobini bağlar. Aynı zamanda, kapalı kontrol devresine bağlı 33HBX rölesinin normalde kapalı kontaktlarını 31 - 32 kaldırın ve bunları 33HBX'in normalde açık kontaktları 43 - 44 ile değiştirin. Yukarıdaki değişiklik, bir çift kontak iki röleyi kontrol etmekten her bir kontak tek bir röleyi kontrol etmeye geçiş yapar. Bu, enerji depolama olmayan ve enerji depolama süreçlerinde kapalı kontrol devresinin bağlantısının sağlanamamasını sağlar. Sadece yay enerji depolaması tamamlandığında, 33HBX bobini enerji alıp normalde açık kontaktları 43 - 44 kapandığında, kapalı kontrol devresi bağlanabilir. Aynı zamanda, enerji depolama limit anahtarı üzerindeki uzun süreli yük azalır ve ömrü uzatılır.
(2) Bir zaman rölesi T ekleyin. 33HBX rölesinin normalde kapalı kontaktlarını 31 - 32 zaman rölesinin bobin ile seri olarak bağlayın ve zaman rölesinin çalışma süresini devre kesicinin yay enerji depolama süresinden biraz daha uzun olan 15 saniye olarak ayarlayın. Zaman rölesinin eklenmesi, aşağıdaki işlevi sağlar: Yay enerji almadığı 15 saniye ve enerji depolama sürecinde, 33HBX bobini enerji almadığından, normalde kapalı kontaktları 31 - 32 kapalıdır ve zaman rölesi enerji depolaması olmadığını belirten bir sinyal gönderir. Yay enerji depolaması tamamlandığında, 33HBX enerji alıp çalışır, normalde kapalı kontaktları 31 - 32 ayrılır ve zaman rölesi enerji depolaması olmadığını belirten sinyali durdurur, enerji depolamasının başarılı olduğunu belirtir.
4 Sonuç
Bu makale, 110kV SF₆ devre kesicisinin kontrol devresindeki eksiklikleri düzeltmeye odaklanmıştır. Enerji depolama limit anahtarı 33HB'nin normalde açık kontağı, 99CN'nin motor kontrol devresine seri olarak bağlanır ve kapalı kontrol devresine seri olarak bağlanan 33HBX rölesinin normalde kapalı kontağı, normalde açık kontakla değiştirilir. Bu, sadece mekanik bileşenler 33HB enerji depolama limit anahtarını bastırdığında, yani yay enerji depolaması tamamlandığında ve 33HBX rölesi çalıştığında, kapalı kontrol devresi bağlanabilir.
Aynı zamanda, zaman rölesinin eklenmesi, enerji depolama sinyali için alarm işlevi sağlar. Düzeltme ve komisyonlama sonrası, bu tür devre kesicinin ikincil devresindeki tüm göstergeler normal çalışır, parametre testleri doğru olur ve açma-kapama işlemlerinde anormal arıza oluşmaz.
