SF6 Devre Kesicilerinin Arıza Nedenlerinin ve İlgilenecek Adımların Analizi

Bir SF₆ devre kesicisinde, yüksek sıcaklık ortamında SF₆ gazı zehirli ve aşındırıcı gazlara ve suya ayrışabilir, bu da yalıtım katmanını zararlı hale getirebilir. Bu durumu önlemek için, elektrik bileşenlerinin korunmasını etkili bir şekilde güçlendirirken, yalıtım seviyesi de artırılmalıdır. Ayrıca, arızalar analiz edilmeli ve ilgili önlemler alınarak tedavi edilmelidir.

1 Vaka Analizi

Bir trase içindeki 110 kV anahtarı yıldırım vurdu ve bu, anahtar aralığında yeniden kapama sorununa neden oldu. Anahtarın görünümünden, anormal herhangi bir olay gözlemlenmedi. Ancak, devre kesicisi test edildiğinde, A fazındaki akım B ve C fazlarındakinden çok daha yüksek olduğu tespit edildi. Trasenin deneme sınıfındaki personel devre kesicisini inceledi. Inceleme deneysel yolla yapıldı ve içerikler genel olarak yalıtım direncini, anahtarın çalışma özelliklerini, döngü direncini ve AC dayanıklılık testini içeriyordu. Bu tarama yöntemi ile anahtardaki ark hatası kontrol edilebilir ve devre kesici anahtarındaki SF₆ gazının bileşenleri de test edilebilir. Bu aralıktaki devre kesici, Hangzhou'daki SIEMENS tarafından üretilmiştir ve model numarası 3AP1FG'dir. Devre kesici aralığının anahtarının incelenmesi sonucunda elde edilen test sonuçları aşağıdaki gibidir:

• CT'ye bağlı anahtarın yalıtım direnci: A fazı 22.5 G, B fazı 17.4 G, C fazı 17.8 G.

• Devre kesici anahtarının çalışma özellikleri, ürün üretim raporundaki bilgilere göre, kapama süresi 65 ms; açma süresi 18 ms. Tespit yoluyla elde edilen sonuçlar şunlardır: A fazı için, kapama süresi 61.1 ms, açma süresi 16.8 ms; B fazı için, kapama süresi 61.1 ms, açma süresi 16.1 ms; C fazı için, kapama süresi 58.9 ms, açma süresi 16.4 ms. Kapama eşzamanlılığı 1.2 ms; açma eşzamanlılığı 0.3 ms.

• Anahtar ayırıcısının AC dayanıklılık testi sonucu: 75 kV, 1 dakika, geçti.

• Anahtardaki SF₆'nin gaz bileşenlerinin testi, A fazı için sülfür dioksit 4.13 l/L, hidrojen sülfür 3.15 l/L; B fazı için sülfür dioksit 0 l/L, hidrojen sülfür 0 l/L; C fazı için sülfür dioksit 0 l/L, hidrojen sülfür 0 l/L göstermektedir. Elektrik ekipmanlarının önleyici test prosedürlerinde belirtilen ilgili düzenlemelere göre, sülfür dioksitin içeriği 3 l/L'den düşük, hidrojen sülfürün içeriği ise 2 l/L'den düşük olmalıdır. A fazı anahtarı için SF₆ gaz bileşenlerinin test sonuçları, belirlenen değeri aşmıştır, bu yüzden test edenlerin buna dikkat etmesi gerekmektedir.

• Devre kesici anahtarının döngü direnci testi. Test prosedürlerinde belirtilen ilgili düzenlemelere göre, ölçülen değer üreticinin belirttiği değerden %120'in altında olmalıdır. Bu test için döngü direnci test cihazı kullanılmıştır ve üç testten elde edilen veriler şu şekildedir: ilk test sonucu: A fazı 1368 μΩ; B fazı 694 μΩ; C fazı 579 μΩ; ikinci test sonucu: A fazı 38 μΩ; B fazı 36 μΩ; C fazı 35 μΩ; üçüncü test sonucu: A fazı 38 μΩ; B fazı 39 μΩ; C fazı 38 μΩ.

Testten elde edilen veri bilgileri analiz edilerek bazı karakteristikler belirlenebilir: İlk olarak, A fazının test değeri B ve C fazlarından çok daha yüksektir ve hatta 1000 μΩ'yi aşmaktadır, bu normal direnç değerini ciddi şekilde aşıyor. İkinci olarak, üç test sonucundan, A fazının test sonuçları büyük farklılıklar gösteriyor ve çok istikrarsızdır, üç testte neredeyse tekrarlanabilirlik yoktur. Üçüncü olarak, A, B ve C fazları arasındaki test sonuçları arasında büyük bir fark vardır. Dördüncü olarak, A fazının test sonucu önceki testlerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde artmıştır. Test yöntemi ve elde edilen veri bilgilerinin analizi ile, devre kesicinin A fazının yalıtım etkisinin iyi olduğunu ve devre kesici anahtarının çalışma özelliklerinin ilgili düzenlemelere uygun olduğunu belirleyebiliriz. Ancak, A fazı anahtarı için SF₆ gaz bileşenleri belirlenen standartı ciddi bir şekilde aşıyor ve döngü direnci belirlenen standartı aşıyor. Bu nedenle, parçalama ve analiz sonrası, devre kesicinin özellikleri şu şekildedir: İlk olarak, A fazı temas noktalarına siyah toprak yapışmıştır. Miktari pek çok değil, ancak yüzeydeki tüyler ve kabarıklıklar çok belirgidir. İkinci olarak, hareketli temas noktalarında ark yanma izleri bulunmuştur.

2 SF₆ Devre Kesicinin Arızaları ve Arızanın Nedenleri

Yukarıdaki vaka, SF₆ devre kesicinin anahtar arızasıdır ve yeniden kapama sorunu olarak ortaya çıkmaktadır. Hatalı bir devre kesicinin kullanımına devam edilmesi, böyle bir anahtar arızasının varlığı, işlemesi reddi, yanlış işlem ve yalıtım arızalarına yol açabilir, bu çok zararlıdır.

2.1 SF₆ Devre Kesicinin İşlemesi Reddi ve Yanlış İşlem Arızaları

SF₆ devre kesicinin işlemesi reddi, yani açılmayı veya kapanmayı reddetmesi, açma veya kapatma sinyali gönderildikten sonra devre kesicinin karşılık gelen işlemleri gerçekleştirmemesi demektir. Devre kesicinin yanlış işlemi, işlem komutu almadan açma veya kapatma işlemlerini gerçekleştirmesi anlamına gelir, ayrıca devre kesicinin işlemleri işlem komutuna uymayabilir. SF₆ devre kesicisi aynı zamanda "yetkisiz tripping" sorunu yaşayabilir, yani koruma cihazı bir işlem sinyali göndermezken, devre kesicisi manuel işlemden bağımsız olarak otomatik olarak tripping eder. Devre kesicisinin işlemesi reddi veya yanlış işlem sorunları için birçok neden vardır, örneğin devre kesicinin mekanik arızaları, elektrik ekipmanlarının arızaları ve röle koruma cihazlarının arızaları.

2.2 SF₆ Devre Kesicinin Yalıtım Arızaları

Devre kesicinin yalıtım arızası olması durumunda, SF₆ gaz sızıntısı oluşur ve mekanik arızalar da ortaya çıkar, bunlar genellikle dahili yalıtımın yerle birleşmesine, yıldırım nedeniyle aşırı gerilimle oluşan yerle birleşme, kondansatör başlığının yerle birleşmesi, dış yalıtımın yerle birleşmesi, seramik başlıkların ve yalıtım çubuklarının yerle birleşmesi şeklinde ortaya çıkar.

2.3 İşlemesi Reddi ve Yanlış İşlem Arızalarının Ana Nedenleri

Devre kesicinin işlemesi reddi arızasının mekanik nedeni, devre kesicinin üretim, montaj, ayarlama veya teknik bakım aşamalarında atlanan adımların kalite sorunlarına yol açmasıdır. Bu tür mekanik arızaların neden olduğu devre kesicinin işlemesi reddi, tüm devre kesicisi işlemesi reddi arızalarının %60'ından fazlasını oluşturur. Devre kesicisinin elektriksel nedenlerle oluşan arızaları, ikincil kablolamada sorunlar, açma ve kapatma çekirdeklerinin sıkışması, bobinlerin yakılması, açma döngüsü direncinin yakılması, kilitleme röle koruma cihazlarının arızalanması, işletme güç kaynağının arızaları ve yardımcı anahtarların arızaları şeklinde ortaya çıkar.

2.4 Yalıtım Arızalarının Nedenleri

Devre kesicinin dahili yalıtım arızalarının nedenleri, devre kesicinin içinde metalleşmiş nesnelerin bulunması, bu nesnelerin iletkenlik ve salma arızalarına neden olması; devre kesicinin içinde kayan potansiyelin varlığı, bu potansiyelin salma arızalarına neden olması; devre kesicinin yalıtım parçalarının yüzey boyunca olan yerle birleşme arızaları ve yalıtım parçalarının tasarımı eksikliği. Devre kesicinin dış yalıtım arızalarının nedenleri, seramik başlığın dış yalıtımının sürünme mesafesinin belirlenen standarta uymaması ve görünüş açısından belirtilen özelliklere uymaması, bu durumun seramik başlığın dış yalıtımının yerle birleşmesine neden olabileceği. Seramik başlığın üretiminde kalite sorunları varsa ve çalışma ortamı kirli ise, yalıtım yerle birleşmesi de meydana gelecektir.

3 SF₆ Devre Kesicisi Arızalarının Tedavisi
3.1 Ana Devrenin Direncinin Ölçülmesi

Devre kesicinin anahtarı kapalı konumdayken, giriş ve çıkış hattı arasındaki ana devrenin direnci ölçülür. Akım, 100 A ile nominal akım arasında herhangi bir değer olabilir. Eğer toprak anahtarın iletken çubuğunun kabuğu etkin bir şekilde yalıtılabilirse, iletken kabuğun paralel direnci ölçülüp, iletken kabuğun DC direnci de ölçülebilir.

3.2 Devre Kesicisine AC Dayanıklılık Testi Uygulanması

Devre kesicisine AC dayanıklılık testi uygulanması, deney malzemesinin kusurlarını ortaya çıkarabilir. Deney malzemesinin çalışmasını simüle ederek, aşırı gerilime karşı dayanma yeteneğini anlamak mümkün olur. Farklı özgür iletken parçacıkların çeşitli kirletici maddeleri incelendiğinde, AC gerilimin hassasiyeti çok yüksektir.

3.3 Düzenli Gözden Geçirme ve Deneysel Testler Gerçekleştirilmesi

Devre kesicinin çalışmasında arızalar yaşanmaması için düzenli gözden geçirme ve deneysel testler yapılmalıdır, bu testler devre kesicinin nominal çalışma gerilimini kontrol etmeyi ve zaman karakteristiklerini test etmeyi içerir. Devre kesicinin mekanik özelliklerini kontrol ederken, tüm mekanik parçaların kontrol edilmesi ve işletme mekanizmasının görünüşünün kontrol edilmesi, açma ve kapatma bobinlerinin iyi durumda olduğundan emin olmak için gereklidir.

3.4 Devre Kesicinin Parçalama ve Kimyasal Yöntemle Test Edilmesi

Devre kesicisi normal çalışırken, SF₆ metalik materyaller ve organik katı materyallerle kimyasal reaksiyon göstermez. Ark salması, kimyasal reaksiyonları katalize edebilir. SF₆ gazının ayrışma ürünlerini tespit ederken, tespit edilmesi gereken ana kimyasal bileşenler sülfür dioksit, hidrojen sülfür, metan ve karbon monoksittir. Gazın yoğunluğunun analiz edilmesi, SF₆ devre kesicisinin potansiyel gizli arızalarını belirlemede kullanılabilir.

4 Sonuç

Sonuç olarak, SF₆ devre kesicisi elektrik sistemlerinde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. SF₆ devre kesicisinin normal çalışmasını etkili bir şekilde sürdürmek, sistemin güvenli çalışması için kritik önem taşımaktadır. İşletme ve bakımı yapan personel için, devre kesicinin performansını anlamak, arızaların nedenlerini tanımak ve nedenlere göre makul tedavi yöntemleri bulmak, elektrik sisteminin güvenli çalışmasını sağlamak için gerekli profesyonel beceriler haline gelmiştir.