Yüksek gerilim devre kesici, yüksek gerilim güç sistemlerinde kullanılan temel bir elektrik anahtarlama ekipmanıdır. Bu cihazın temel işlevi, normal koşullarda gerçekleşen anahtarlama işlemleri kontrol etmek ve kısa devre veya aşırı yük gibi anormal durumlarda devreleri otomatik olarak kesmek; böylece güç sistemini ve ekipmanları hasardan korumaktır. Yüksek gerilim devre kesicileri genellikle trafolarda, dağıtım odalarında veya elektrik hatları boyunca kurulur; böylece güç sistemlerinin istikrarlı çalışmasını kontrol etmek ve sağlamak sağlanır.

Yüksek voltajlı devre kesicilerin temel özellikleri şunlardır:

• Yüksek Gerilim Kapasitesi: 11 kV, 35 kV, 110 kV ve diğer voltaj seviyeleri gibi yüksek voltajlı şebekeler için uygundur.
• Aktif Kesinti Özelliği: Sistemin bütünlüğünü korumak için arızalar sırasında büyük kısa devre akımlarını kesebilme yeteneği.
• Ayrılma Fonksiyonu: İşçi güvenliğini sağlamak amacıyla bakım veya onarım sırasında güç kaynağının güvenli bir şekilde ayrılmasına olanak tanır.
• Kontrol ve Koruma: Temel anahtar devresi fonksiyonlarının yanı sıra yüksek voltajlı devre kesiciler aşırı yük ve kısa devre koruması gibi kontrol ve koruma özelliklerine sahiptir.
• İşleme Mekanizması: El ile veya elektrikli veya pnömatik mekanizmalar kullanarak uzaktan kontrol edilebilir.
• Arc Söndürme Kapasitesi: Diğer durumlarda ekipman hasarına veya güvenlik risklerine yol açabilecek arkların etkili bir şekilde söndürülmesi için özel bir ark söndürme odası ile donatılmıştır.
• Sızdırmazlık: SF6 (ksilen heksaflorür) gazlı devre kesicilerde, gazın stabilitesini korumak ve sızıntıyı önlemek için etkili sızdırmazlık çok önemlidir.

Yüksek Gerilim Devre Kesicilerinin Türleri

Yüksek gerilim devre kesicileri, güç sistemlerinde en önemli kontrol cihazlarıdır ve çok çeşitli tiplerde ve özel fonksiyonlara sahiptir. Farklı ark söndürme ortamlarına göre yüksek gerilim devre kesicileri aşağıdaki şekilde kategorize edilebilir:

1) Yağ devre kesicileri

Toplu Yağ Devre Kesiciler: Bu kesiciler, transformatör yağı ile dolu bir tank içinde bulunan kontak sistemini kaplar; bu, hem ark söndürücü bir ortam hem de iletken bileşenler ile topraklı tank arasındaki yalıtım görevi görür. Güçlü bir destek sunarken ve çeşitli atmosferik koşullara dayanıklıdırlar; ancak büyük boyutlara sahiptir, önemli miktarda yağ gerektirir ve patlama ve yangın riski daha yüksektir. Ayrıca bakım gereksinimleri yüksektir ve artık daha az yaygın olarak kullanılmaktadır.

Minimum-Oil Devre KesicilerBu kesicilerde ark söndürme odası, sadece minimum düzeyde transformatör yağı kullanarak ark söndürme ve temas boşluğu yalıtımı için kullanılabilen, yalıtılmış veya topraklanmamış bir metal silindire yerleştirilmiştir. Basit yapısı, düşük malzeme kullanımı, kompakt boyutları, hafif tasarımı, istikrarlı performansı ve kullanımı kolaylığı sayesinde bu kesiciler maliyet açısından avantajlıdır ve yaygın olarak kullanılmaktadır.

2) Kükürt Heksaflorür Devre Kesicileri (SF6 Devre Kesicileri)

SF6 gazını hem yalıtım hem de ark söndürme maddesi olarak kullanan bu kesiciler mükemmel elektrik yalıtımı ve ark söndürme yetenekleri sunar. Yüksek sayıda işlem gerçekleştirmelerini destekler, bakım aralıklarını uzatır, güçlü kesme performansı sunar ve kompakt bir hacimle çalışır. Bununla birlikte, yüksek üretim hassasiyeti, etkili sızdırmazlık ve sıkı nem ve gaz kontrolü gerektirir. SF6 devre kesicileri özellikle Guangdong gibi bölgelerde orta gerilim güç dağıtım hatlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

3) Vakum devre kesiciler

Vakum devre kesicileri, arkları söndürmek için vakumun yüksek dielektrik mukavemetini kullanır ve hızlı ark söndürme, uzun hizmet ömrü, hafif tasarım ve kompakt boyut sunar. Aşındırıcı veya yanıcı koşullara sahip ortamlarda ve yüksek veya düşük sıcaklık uygulamalarında uygundurlar. Bu kesiciler bakım gereksinimleri düşük olmasına rağmen, nispeten pahalıdır ve aşırı gerilime karşı hassas olduğundan dağıtım şebekeleri için popülerdir.

4) Hava devre kesicileri

Sıkıştırılmış hava devre kesicileri olarak da bilinen bu cihazlar, hem ark söndürme hem de tahrik gücü için önceden depolanan sıkıştırılmış havadan yararlanır. Yüksek ark söndürme kapasitesi, yüksek akım kesme gücü ve hızlı tepki süreleri sayesinde etkili ancak yapısı karmaşıktır; ayrıca önemli miktarda malzeme gerektirir ve sıkıştırılmış hava sistemleri gibi ek ekipmanlara ihtiyaç duyulur. Bu devre kesiciler genellikle 110 kV ve üzeri nominal voltajlı büyük kapasiteli güç sistemlerinde kullanılmaktadır.

5) Katı Gaz Devre Kesicileri

Bu kesicilerde yüksek sıcaklıklı ark, katı gaz üreten malzemeleri parçalayarak, bu gazın ark söndürücü madde olarak görev yapmasını sağlar.

6) Manyetik darbe devre kesicileri

Bu kesiciler, içlerinden geçen büyük akımın oluşturduğu elektromanyetik kuvveti kullanarak hızlı bir şekilde yayılmasını ve arkı soğutmak için manyetik bir ark söndürme odasına çekmesini sağlar. Manyetik patlama devre kesicileri kullanımı güvenlidir ve bakım kolaylığı sunar; ancak karmaşık, büyük ve pahalıdır; bu nedenle genellikle yalnızca 20 kV'dan düşük voltaj seviyeleri için uygundur.

Her yüksek voltajlı devre kesici tipi, ark söndürme ortamına ve uygulama ihtiyaçlarına göre farklı avantajlara sahiptir ve belirli görevleri yerine getirir.

Yüksek Gerilim Devre Kesicilerindeki Yaygın Bozukluklar

Yüksek gerilim devre kesicileri güç sistemlerinin kontrol ve korunmasında önemli bir rol oynar ve bunların çalışma durumu güç kaynağının güvenilirliği ve istikrarını doğrudan etkilemektedir. Ancak tasarım, üretim kalitesi, çalışma koşulları, bakım uygulamaları, elektrik güç yükleri ve yüksek akım etkileri gibi faktörler nedeniyle yüksek gerilim devre kesicileri zamanla çeşitli arızalara maruz kalabilir. Aşağıda yüksek gerilim devre kesicilerinin yaygın olarak görülen arızaları ve nedenleri belirtilmiştir:

• Yalıtım Arızaları: Bu en yaygın sorunlardan biridir; bunlar arasında iç yalıtım arızası, dış yalıtım arızası ve porselen kapak yanması yer alır. İç yalıtım arızaları, kesici cihazın içindeki yabancı cisimlerden veya çatlamış malzemelerden kaynaklanabilir. Dış yalıtım veya porselen kapak yanması, porselen kapak boyutunun yanlış ayarlanmasından, dış yalıtımın yeterli sızma mesafesinden veya porselen kapak kalitesindeki kusurlardan kaynaklanabilir.
• Akım taşıyan hatalar: Bu arızalar genellikle kurşun ısınması veya kötü temasla ilgilidir. Kusurlu temas, statik kontakların yanlış hizalanması veya çalışırken ark söndürme nozülüyle çarpışma nedeniyle oluşabilir.
• Faaliyet Göstermeme: Bu tür arızalar hem mekanik hem de elektriksel sorunlardan kaynaklanabilir. Mekanik olarak, bu durum çalışma mekanizmasının tahrik sistemindeki arızadan kaynaklanabilir; örneğin hasarlı, yerinden çıkmış veya deforme olmuş parçalar. Elektriksel olarak ise, neden yardımcı devre veya kontrol devresindeki arızalarda yatmaktadır.
• İşletim Döngüsü Sorunları: Yüksek gerilim devre kesicileri belirli sayıda kapanma, açma veya yeniden kapanma işlemine dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Çalışma döngüsü ile ilgili sorunlar ortaya çıkarsa, bu durum devre kesicinin normal işlevselliğini etkileyebilir.
• Mühür arızası: Seal arızası gaz sızıntısına neden olabilir veya devre kesiciye dış kaynaklı kirlerin girmesine izin verebilir ve bu da devre kesici performansını ve güvenliğini tehlikeye atabilir.
• Faz faz aşırı gerilim hatası: Yüksek gerilim devre kesicileri, aşırı gerilimden kaynaklanan izolasyon arızaları veya hatta yangınlar nedeniyle ciddi arızalara yol açabilir.
• Aşırı yük hatası: Uzun süreli aşırı yük koşulları, kontakt yanmasına veya sigorta arızasına neden olabilir ve devre kesicinin normal çalışmasını etkileyebilir.
• Sıkça çarpma: Küçücük bir akım transformatörü oranı, aşırı ani akım veya hattaki topraklama veya kısa devre gibi faktörler devre kesicilerin sık sık devre dışı kalmasına neden olabilir.

Yüksek voltajlı devre kesicilerin güvenilir çalışmasını sağlamak için, bu olası arızaları erken tespit etmek ve onarmak için düzenli önleyici testler ve bakım işlemlerinin yapılması şarttır. Arıza teşhisi teknolojisi, ekipman arızalarının yerini, önemini ve nedenlerini hızlı bir şekilde belirlemeye yardımcı olarak, durum bazlı bakım kararlarını destekleyen değerli veriler sunar.

Neden yüksek voltajlı devre kesiciler test edilir?

Yüksek voltajlı devre kesicilerin test edilmesinin bazı önemli nedenleri şunlardır:

• Güvenli Çalışmayı Sağlamak: Yüksek gerilim devre kesicileri güç sistemlerinde kritik anahtarlama cihazlarıdır ve bunların performansı elektrik şebekesinin güvenli ve istikrarlı çalışmasına doğrudan bağlıdır. Testler, devre kesicilerin devreleri gerektiği gibi doğru ve hızlı bir şekilde açıp kapatabilmelerini sağlar ve böylece elektrik sisteminin güvenilir çalışmasını güvence altına alır.
• Operasyonel Kazaları Önleme: Devre kesiciler güç sistemlerinde hayati bir rol oynadığından, arızalar önemli ekonomik kayıplara veya hatta can kaybına yol açabilir. Mekanik özelliklerinin düzenli olarak test edilmesi, potansiyel arızaları erken tespit ederek bu tür olayların önüne geçmeye yardımcı olabilir.
• Kalite ve Performans Değerlendirmesi: Çalışma gerilimi aralığı, açma ve kapama hızları, zamanlama ve yüksek voltajlı devre kesicilerin senkronizasyonu test edilerek önemli mekanik performans verileri elde edilir. Bu parametreler, kesici cihazın kalitesinin ve operasyonel güvenilirliğinin doğru bir şekilde değerlendirilmesini sağlar.
• Bakım ve Onarım Yönlendirmesi: Devre kesiciler, doğru çalışmasını sağlamak için düzenli kontrol ve bakım gerektirir. Testlerle mekanik özelliklerin analiz edilmesi sayesinde olası sorunlar tespit edilebilir ve derhal ele alınabilir. Testler ayrıca operatörlere devre kesicilerin çalışma prensipleri ve mekanik özellikleri hakkında daha derin bilgiler sunarak daha etkili bakım ve onarımlar yapabilmelerini sağlar.
• Sistem Verimliliğinin Artırılması: Yüksek voltajlı devre kesicilerin mekanik özelliklerinin kapsamlı test edilmesi, kesici arızaları nedeniyle oluşan elektrik kesintileri riskini azaltarak, böylece elektrik sisteminin genel verimliliğini ve güvenilirliğini artırır.

Yüksek gerilim devre kesicilerinin test edilmesi, güç sisteminin güvenilirliğini güçlendirerek, güvenliği destekleyerek ve operasyonel verimliliği artırarak proaktif bir önlemdir.

Yüksek Gerilim Devre Kesicileri için Önleyici Testler

Yüksek voltajlı devre kesicilerin güvenilir ve güvenli çalışmasını sağlamak için düzenli önleyici testler çok önemlidir. Bu testler kesicinin bütünlüğünü ve işlevselliğini sağlar ve sistem arızalarına veya güvenli olmayan koşullara yol açabilecek potansiyel arızaları önler. Ana test unsurları şunlardır:

1) Yalıtım Direnci Testi

Yalıtım direnci testi, devre kesiciye ait yalıtım performansının temel bir değerlendirmesi olarak hizmet vermektedir. Direnç ölçümüyle devre kesiciye ait iç yalıtım malzemelerinin istenmeyen akım akışını engelleme kabiliyetini değerlendirmek mümkündür. Yüksek direnç değeri, operasyonel güvenilirliği korumak ve elektrik arızalarının oluşmasını önlemek için gerekli olan güçlü bir yalıtım anlamına gelir. Düzenli yalıtım direnci testleri, yalıtım bozulmasının erken belirtilerini tespit etmeye yardımcı olur; böylece zamanında bakım yapılabilir ve devre kesici güç sistemini korumak için doğru şekilde çalışır hale getirilir.

2) Dielektrik Kayıp Faktörü (tgδ) Testi

Bu test, ,5 kV ve üzeri nominal gerilim değerine sahip safsızlık içermeyen seramik göbekler ve çok yağlı devre kesiciler için kritik öneme sahiptir. Dielektrik kaybı faktörü (tgδ) testi, AC gerilimi uygulandığında yalıtım içindeki enerji kaybını ölçer. Yüksek dielektrik kayıpları, yalıtım kalitesinin yetersizliği veya nem girişini gösterebilir. Yalıtım değerlerinin izlenmesi, operatörlerin yalıtım malzemelerinin durumunu ölçmesine olanak tanır ve bu bileşenlerin yüksek gerilim altında güvenli bir şekilde çalışmasını sağlar. Bu test, yalıtımın yaşlanma sürecini izlemek ve bakım planlaması yapmak için özellikle değerli bir araçtır.

3) İletken Devre Direnci Ölçümü

Genellikle kontak direnci ölçümü olarak adlandırılan bu test, devre kesici içindeki kontakların kalitesini değerlendirmek için çift kollu bir köprü kullanır. Doğru kontak direnci değerleri, aşırı ısınmaya yol açmadan etkili akım akışını sağlar; bu durum zamanla arızalara veya hasara neden olabilir. Yüksek kontak direnci, korozyon, yanlış hizalama veya devre kesiciye ait iletken parçaları etkileyen diğer sorunları gösterebilir. Bu direnci kabul edilebilir sınırlar içinde tutarak, bu test devre bütünlüğünü korumaya yardımcı olur ve özellikle yüksek voltajlı uygulamalarda kritik öneme sahip aşırı ısınmayı önler.

4) AC Gerilim Direnç Testi

Bu test, devre kesiciyi yüksek AC voltaj koşullarında değerlendirmektedir. Açık ve kapalı durumlarında ayrı olarak gerçekleştirilen AC voltaj dayanımı testi, devre kesiciye yüksek bir AC voltaj uygulayarak aşırı akım veya arıza belirtileri olup olmadığını kontrol etmektedir. Kesici arızasız olarak bu gerilime dayanırsa, bu durum başarılı sayılır ve devre kesicinin yalıtım dayanıklılığı onaylanır. Bu doğrudan ve etkili yöntem, devre kesicinin yüksek voltaj koşullarına güvenle dayanma kapasitesini belirlemede temel öneme sahiptir.

5) Vakum devre kesicileri için vakum derecesi testi

Vakum devre kesicileri, elektrik akımlarını oluşturmadan kesmek için vakuma güvenmektedir. Vakum seviyesinin düzenli olarak test edilmesi, etkili çalışmak için gerekli aralıkta kalmasını sağlar. Düşük vakum seviyesi, devre kesicinin ark söndürme yeteneğini azaltabilir ve bu da ekipman arızalarına veya kazalara yol açabilir. Vakum seviyelerinin nicel ölçümleri, ekipmanın ömrünü tahmin etmeye ve değiştirme veya onarım planlamasına olanak tanır; bu da vakum devre kesicilerinin güvenli ve uzun ömürlü çalışmasını destekler.

6) Devre kesme mekanik karakteristik test

Devre kesici cihazının açılış ve kapanış süresi, hız ve senkronizasyonu gibi mekanik özelliklerini değerlendirmek, onun çalışma özelliklerini değerlendirmek için gereklidir. Bu test, mekanik yapının, sürtünmenin ve depolanan mekanik enerjinin performans üzerindeki etkisini inceliyor. Doğru zamanlama ve senkronizasyon, sistem arızalarına veya operatör tehlikelerine yol açabilecek arızaların önlenmesi için kritik önem taşır. Doğru mekanik hareketi sağlamak, özellikle yüksek hızda arıza izolasyonu gerektiren ortamlarda kesici cihazın performansını ve sistem güvenilirliğini korumaya yardımcı olur.

7) Birinci doz enjeksiyon akımı testi:

Yüksek gerilim devre kesicileri çalışırken büyük akımlar ile karşı karşıyadır. Birinci giriş akımı ölçerinin kullanımı gerçek çalışma akımı ortamını simüle eder. Düzenli olarak yüksek akım testleri yapan devre kesicinin kesme ve kapanma performansını doğrulayabilir ve potansiyel arızaları veya kazaları erken tespit ederek güç sisteminin güvenilirliğini ve güvenliğini artırabilir.

8) SF6 Gaz Sızıntısı ve Su İçeriği Testi

SF6 devre kesicilerinde kullanılan SF6 gaz, kritik bir yalıtım ve ark söndürme ortamıdır. Bu gazın etkin bir şekilde çalışabilmesi için yüksek saflık ve düşük nem içeriği korunmalıdır. SF6 gaz sızıntısı ve mikro su testi, SF6 gazının saflığını ve kurumasını değerlendirir ve bu gazın yalıtım ve ark söndürme için uygun kalmasını doğrular. Doğru gaz seviyeleri ve nem içeriği sağlanarak, SF6 devre kesicilerinin güvenli ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak ve gazın bozulması veya sızıntısı ile ilgili riskleri azaltmak mümkündür.

9) Yalıtım Yağı Testleri (Yağ Devre Kesiciler için)

Yağ devre kesicilerinde yalıtım ve soğutma fonksiyonlarının korunması için yalıtım yağı kalitesi oldukça önemlidir. Su çözünür asit (pH), asit değeri, kapalı yanma noktası, nem, ara yüz gerilimi, dielektrik kayıp faktörü (tanδ), yalıtım arızası gerilimi, hacim direnci ve yağdaki gaz içeriği gibi parametreler için testler, yağın durumuna kapsamlı bir bakış sunar. Ek olarak, kromatografik yöntemlerle çözünmüş gaz bileşenlerinin analiz edilmesi, oluşmaya başlayan arızaları tespit etmeye yardımcı olabilir. Düzenli yağ testleri, yalıtım ve ark söndürme performansı açısından devre kesicilerin güvenli sınırları içinde kalmasını sağlamanın yanı sıra sorunları erken tespit etmeye de yardımcı olur.

Bu önleyici testleri düzenli olarak uygulayarak, yüksek voltajlı devre kesicilerdeki olası sorunlar erken tespit edilebilir ve ele alınarak, bunların güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlanabilir.