Elektrik Pano (Hücre) Testleri
Metal mahfazalı (clad) hücreler için yalıtım sisteminin tasarımı, yaklaşık 30 yıllık bir kullanım ömrüne dayanmaktadır. Ancak kir, nem ve aşındırıcı atmosfer koşulları gibi çevresel koşullar tasarım ömrünü kısaltabilir.
Kirle birleşen nem, sızıntı ve izleme nedeniyle yalıtım sistemleri için en büyük bozulma faktörüdür ve bu da nihai arızaya neden olur. Bu nedenle, pano yalıtımının sürdürülmesi ve rutin testlerle yalıtım sisteminin durumunun grafiğinin çıkarılması önemlidir.
Elektrik panosu, şalt ve devre kesicilerin yalıtımının durumunu kontrol etmek için AC veya DC voltajı ile test edilebilir. Diğer testleri gerçekleştirmeden önce, diğer Yüksek Gerilim (YG) testlerini gerçekleştirmenin güvenli olup olmadığını belirlemek için her zaman bir yalıtım direnci testi (Megger ile) yapılmalıdır.
Ayrıca devre kesicileri test ederken, devre kesicinin tasarlandığı gibi açılıp kapandığından emin olmak için devre kesici kontaklarının ve devre kesici çalışma mekanizmasının durumunu kontrol etmek önemlidir.
Bu testler şu şekildedir:
Izolasyon direnci ölçüm testi
DC veya AC hi-pot testi
Güç faktörü veya dielektrik kayıp testi
Devre kesici kontak direnci testi
Devre kesici zaman yolculuğu analizi testi
1| Izolasyon Direnci Ölçüm Testi
İzolasyon direnci ölçüm testi, yaygın olarak MEGGER olarak bilinen tüm elektrik şalter tiplerinde gerçekleştirilebilir. Megger S1-5010 testcihazı, bu testi gerçekleştirmek için kullanıldığı Şekil-1'de gösterilmektedir.
İzolasyon direnci testi, direncin mega-ohm değerini belirlemek için cihaza voltaj (600–10.000 V DC) uygulanmasından oluşur. Bu test, birincil yalıtımın kalitesini göstermez. Bu testi yaparken birkaç faktör hatırlanmalıdır: Birincisi, birçok paralel yol nedeniyle bu testin düşük yalıtım direnci değerlerini gösterebilmesidir. Diğeri ise düşük dielektrik dayanıma sahip bir yalıtım sisteminin yüksek direnç değerleri gösterebilmesidir. Bunun ışığında, test sonuçları sadece karşılaştırma amacıyla yorumlanmalıdır. Bu, dayanabilirlik ile dielektrik açısından birincil yalıtım sisteminin kalitesini göstermez.
Bir güç devre kesicisinde bu testi yapmak için bağlantı şeması Şekil 2'de gösterilmiştir. Yalıtım testi yapılırken, potansiyel transformatörler ve paratonerler gibi yardımcı ekipmanların sabit şalt cihazından çıkarılması önerilir.
Yalıtım direnci testleri, devre kesici açık ve kapalı konumdayken yapılırken, şalt barasının yalıtım testi, her seferinde bir fazdan toprağa, diğer iki faz topraklanmış olarak yapılır.
Bu testin prosedürü aşağıdaki gibidir:
Devre kesici açık: HV kablosunu kutup 1'e bağlayın. Diğer tüm kutupları topraklayın. Diğer kutuplar topraklanmış haldeyken 2'den 6'ya kadar olan kutuplar için tekrarlayın.
Devre kesici kapalı: HV kablosunu faz 2 ve 3'ün her iki kutbu ile de uygun olduğu şekilde kutup 1 veya 2'ye bağlayın. Diğer fazlar topraklanmış haldeyken faz 2 ve 3 için tekrarlayın.
Sabit dişli (baralar): HV kablosunu faz 2 ve 3 toprak ile faz 1'e bağlayın. Aynı işlemi diğer fazlar topraklanmış haldeyken faz 2 ve 3 için tekrarlayın. Ayrıca, faz 3 topraklanmış faz 2 ile faz 1 ve faz 2 ve faz 1 topraklanmış faz 3 ve faz 2 topraklanmış faz 3 ve 1 arasında IR testleri gerçekleştirin.
2| Yüksek Potansiyel (Hi-Pot) Testi
2.1| DC Hi-Pot Testi
DC hi-pot testi normalde AC elektrik anahtarlama donanımı için yapılmaz ve bu nedenle yalnızca AC hi-pot gerçekleştirilemediğinde düşünülebilir. Şalt sisteminin hi-pot testi, devre kesicilerin ve şalt baralarının ayrı ayrı test edilmesini içerir. Bu önemli bir testtir ve şalt tertibatının yalıtım durumunu belirler.
DC hi-pot testi, AC hücreleri test etmek için tercih edilmez, çünkü DC voltajının uygulanması, yalıtım sisteminde çalışma koşulları altında üretilene benzer bir stres oluşturmaz. Ayrıca, DC hi-pot testi, baraların keskin kenarlarında veya uç noktalarında stres konsantrasyonu nedeniyle korozyon üretir.
Korozyon ve iz oluşumu eski ekipmanlarda daha belirgindir ve bu nedenle bu tür ekipmanlarda DC hi-pot testinden kaçınılması önerilir. DC hi-pot testi için test prosedürleri, AC hi-pot testininkilere benzerdir.
DC hi-pot testi yapılacaksa, çeşitli voltaj sınıfı ekipman için Tablo 1'de gösterilen DC voltaj test değerleri önerilir.
Hi-pot testi, ticari testlere benzer koşullar altında yapılmalıdır.
Hi-pot testi yapılmadan önce pano (hücre) silinmeli, temizlenmeli ve iyi duruma getirilmelidir. DC testleri yapılırken sıcaklık ve nem okumaları kaydedilmeli ve test okuması düzeltilmelidir.
2.2| AC Hi-Pot Testi
Bu test, devre kesiciler ve hücre baraları (sabit dişli) için ayrı ayrı yapılmalıdır. Sadece DC izolasyon direnci ölçüm testi tatmin edici bir şekilde geçildikten ve tüm temizlik tamamlandıktan sonra yapılmalıdır.
AC testi, çalışma koşulları sırasında bulunan gerilimlere benzer şekilde şalt izolasyonunu zorlayacaktır. Bakım testi voltajları, nihai fabrika test voltajının %75'i olmalıdır. Bu değerler
Tablo 2'de gösterilmiştir.
Devre kesici ile hem açık hem de kapalı konumda hi-pot testleri yapılır. Hi-pot testi, tüm onarımlar yapıldıktan, temizlik tamamlandıktan ve yalıtım direnci testi başarıyla geçtikten sonra yapılan son test olmalıdır.
Devre kesicinin yüksek pot testi için prosedürler aşağıdaki gibidir:
Hi-pot testi için test bağlantısı Şekil 3'te gösterildiği gibidir.
Açık konumda devre kesici: HV kablosunu direğe 6 bağlayın. Diğer tüm kutupları topraklayın. 1'den 5'e kadar olan kutuplar için sırayla, diğer tüm kutuplar topraklanmış halde tekrarlayın. Tablo 2'ye göre her durumda istenen yüksek voltajı uygulayın.
Kapalı konumda devre kesici: HV kablosunu, faz 2 ve 3'ün herhangi bir kutbu topraklanmış olarak uygun olduğu şekilde kutup 1 veya 2'ye veya faz 1'e bağlayın. Diğer fazlar topraklanmış haldeyken faz 2 ve 3 için testi tekrarlayın.
Sabit dişli (baralar): HV kablosunu faz 2 ve 3 topraklanmış olarak uygun şekilde faz 1'e bağlayın. Önerilen voltajı uygulayın. Testi, diğer fazlar topraklanmış haldeyken faz 2 ve 3 için tekrarlayın.
3| Güç Faktörü (Dielektrik Kayıp) Testi
Bir yalıtım sisteminin güç faktörü testi, yalıtım bozulması belirtilerinin bulunmasında faydalıdır. Ölçülen güç faktörünün mutlak değerlerinin çok az önemi vardır.
Bununla birlikte, yıldan yıla değerlerin karşılaştırmalı analizi, yalıtımın bozulmasını çok iyi gösterebilir. Bu nedenle güç faktörü testi yapıldığında aynı sıcaklık ve nem koşullarında yapılmalıdır. Yıldan yıla sıcaklık ve nemde farklılıklar varsa, test verileri değerlendirilirken bu dikkate alınmalıdır..
Genel olarak, daha yüksek sıcaklık ve nem, daha yüksek güç faktörü değerlerine neden olur. Genel bir kural olarak, bu test yapılırken yalnızca açık devre kesici burcu güç faktörüne göre ayarlanmalı ve ark olukları, çalıştırma çubukları ve benzerlerinin bağlantısı kesilmelidir.
Önemli bir değişiklik, özellikle watt kaybındaki veya güç faktörü yüzdesindeki artış, izlenmesi gereken bozulmayı gösterir.
Genel bir kural olarak, %1'in altındaki bir güç faktörü, iyi bir yalıtımı gösterir. %1'in üzerindeki herhangi bir değer inceleme yapmayı garanti eder.
4| Devre Kesici Kontak Direnci Testi
Sabit ve hareketli kontaklar, elektrik arkının gerilimlerine dayanacak şekilde formüle edilmiş alaşımlardan yapılmıştır.
Bununla birlikte, kontaklar düzenli olarak korunmazsa, tekrarlanan ark nedeniyle elektrik dirençleri oluşur ve bu da kontağın akım taşıma kabiliyetinde önemli bir düşüşe neden olur. Kontakların aşırı korozyonu, kırıcı performansına zarar verir.
Kontakları kontrol etmenin bir yolu, DC uygulamak ve kapalı kontaklar boyunca kontak direncini veya voltaj düşüşünü ölçmektir.
Kesici kontak direnci, kesici kapalı konumdayken buşing terminalinden buşing terminaline kadar ölçülmelidir. MV ve HV için direnç testinin 100 A veya daha yüksek DC ile yapılması önerilir. Daha yüksek bir akım değerinin kullanılması, daha düşük akım değerlerinin kullanılmasından daha güvenilir sonuçlar verir.
Direnç değeri genellikle mikro-ohm (µΩ) cinsinden ölçülür.15kV sınıfı devre kesiciler için ortalama direnç değeri yaklaşık olarak 200 ile 250µΩ arasındadır.
Birkaç şirket, bu testi gerçekleştirmek için iyi, güvenilir mikro-ohmmetreler yapar. Böyle bir cihaz Megger DLRO 200'dür. 10 ila 200 A arasında test akımları üretebilir ve 0.1µΩ ila 1 Ω arasında değişen dirençleri ölçebilir.
Megger DLRO 200, Şekil 4'te gösterilmektedir.
Bu cihaz 200 Amper, yüksek voltajlı devre kesicilerde, ayırma anahtarlarında (izolatörler), bara bağlantılarında veya herhangi bir düşük direnç ölçümünde temas direncini kontrol etmek ve ölçmek için tasarlanmıştır.
5| Devre Kesici Zaman Yolculuğu Analizi Testi
Bu test genellikle OG ve YG devre kesicilerde, genellikle 34 kV ve üzeri, kesici çalışma mekanizmasındaki sorunları tespit etmek için yapılır.
Bu test, mekanik veya elektronik bir zaman yolculuğu analizörü ile gerçekleştirilebilir.
Günümüzde elektronik zaman yolculuğu analizörleri, eski mekanik zaman yolculuğu analizörlerinin yerini alıyor. Her iki analizörde de kesicinin çalışma mekanizmasına ilişkin bilgiler, kesicinin mekanik ve elektriksel durumunu değerlendirmek için kullanılabilecek çizelgeler veya grafikler şeklinde sağlanır.
Devre kesici analizörü ile kesici üzerinde genellikle gerçekleştirilen sekiz test vardır. Bu testler:
Kapanma ve açılma zamanı,
Temas sıçrama,
Açma ve kapama senkronizasyonu,
Kapanma ve açılma hızı (hız ve yer değiştirme),
Tripli çalışma,
Tripsiz çalışma,
Kapama çalışması ve
Açma-tekrar kapama çalışması.
5.1| Kapama ve Açılma Zamanı
Aşağıdaki örnekte, kontakların kapanma süresi 31,4 ms (faz A), 30,2 ms (faz B) ve 31,8 ms (faz C) olarak gösterilmiştir.
Ayrıca Şekil 5'te gösterildiği gibi bir kesicinin kapanma süreleri bir grafik şeklinde görüntülenebilir.
5.2| Temas Sıçrama
Şekil 5'teki x eksenini genişletirsek, aslında Şekil 6'da gösterildiği gibi yukarıdaki kesici işlemiyle ilişkili kontak sıçramasını görebiliriz.
C fazındaki temas hareketiyle ilişkili 0,8 ms'lik sıçrama olduğu açıktır. Bu temas sıçramaları serisi, kesici temaslarıyla ilişkili gerçek mekanizmada herhangi bir bozulma olup olmadığını görmek için gelecekteki testlerle karşılaştırılabilir.
5.3| Açılma ve Kapanma Senkronizasyonu
Kesici açma ve senkronizasyon, bir grup olarak, yani kesici açma ve kapama döngüsü için üç fazın hepsinin birlikte çalışması olarak görülebilir.
Bu bilgi, aşağıdaki örnekte gösterildiği gibi, kesici kontakların birlikte açılıp kapanıp kapanmadığını veya üç fazlı kontakların, kapatma ve açma çevrimi sırasında birbirine göre ne kadar uzakta olduğunu gösterecektir.
Üç fazın tümü arasındaki normal maksimum zaman farkı, çoğu kesici için 2 ms'den fazla olmamalıdır.
Bir kesicinin senkronizasyonu, kesici açma ve kapama işlemi sırasında en hızlı ve en yavaş faz (kontak açma ve kesme) arasındaki zaman farkı olarak tanımlanır.
5.4| Kapanma ve Açılma Hızı
Tüm kırıcıların belirli bir hızı, açılma ve kapanma süreleri vardır. Bu nedenle kırıcıların açılış ve kapanış saatleri içerisinde çalışması önemlidir.
Örneğin, bir kesicinin yaşlanma veya bozulma nedeniyle açılması yavaşsa, koruyucu rölelerin koruma ve koordinasyon şemasını tehlikeye atabilir ve bu nedenle istenmeyen güç kesintilerine ve ekipman hasarına neden olabilir.
Ayrıca tüm kesiciler, hareket eğrisi üzerinde tanımlanan iki nokta arasında hesaplanan ortalama hız olarak tanımlanan kapanma hızını belirlemiştir.
Bu iki nokta, kesici üreticisi tarafından belirlenecek ve doğru hız ölçümleri için her iki noktanın da nereye ayarlanacağını tanımlayacaktır.
Örneğin, ayarlanacak ilk noktayı açık pozisyonun üzerinde bir mesafeye ve aşağıda belirtildiği gibi temas hareketinin durduğu üst noktanın altında bir mesafeye tanımlayacaklardır.
5.5| Tripli Çalışma
Bir kesicinin açma işlemi, açık bir işlemin başka bir adıdır. Çoğu kamu hizmeti şirketi ve tesis sahibi, bir arıza durumunda açılmak için yay mekanizmasında yeterli enerji olduğundan emin olmak için açma mekanizmasının ve kontakların hızını izlemek için bir açma (veya açma) işlemi yapmak ister.
Bir açma grafiği, mekanizmanın hareketinin ters yönde, yani Şekil 7'de görüldüğü gibi kapalı kontaklardan tamamen açık konuma gitmesi dışında, kapalı bir operasyon için olana benzerdir.
5. 6| Tripsiz Çalışma
Bu işlem, açık bir kesicinin bir arızaya kapatıldığı ve ardından koruyucu bir röle tarafından serbest olarak açıldığı durumu simüle eder.
Tripsiz çalışma, kesici kontaklarının açık konumda olduğu ve kesicinin bir kapalı-açık dizisi gerçekleştirmek için çalıştırıldığı bir işlemdir. Bu işlemde kesici kapatılır ve ardından hemen açılması için bir kontrol komutu gönderilir.
Bu işlem, bir devre kesicinin bir arızaya kapatılmışsa onu temizleyip temizleyemeyeceğini teyit eder.
Tripsiz çalışma grafiği aşağıdaki Şekil 8'de gösterilmektedir.
5.7| Kapama Çalışması
Bu test, bir kesicinin kapanma mekanizmasını doğrulamak için yapılır. Bir kesicinin kapalı çalışmasına ilişkin grafik, Şekil 5'teki grafiğe benzer şekilde Şekil 9'da gösterilmektedir.
5.8| Açma-Tekrar Kapama Çalışması
Bu testte, bir açma işleminden sonra kesici kapanma süresinin belirtilen sınırlar içinde olduğundan emin olmak için kesicinin tekrar kapama çalışması kontrol edilir. Tekrar kapama süresi ya milisaniye ya da çevrim olarak ölçülür.
Kesicinin açma-tekrar kapama çalışması Şekil 10'da gösterilmektedir.
Bu testte genellikle tespit edilen problemler, arızalı amortisörler, hatalı ayarlar, zayıf hızlanan yaylar, arızalı amortisörler, tamponlar ve kapama mekanizmaları veya kırık parçalardır.
Bu test, kabul testleri sırasında ve ardından bakım testleri sırasında yaklaşık 3 yılda bir yapılmalıdır.
Kesici açma ve kapama parametreleri, bir Megger Programma EGIL kesici analizörü veya diğer satıcılar tarafından üretilen eşdeğeri ile kolayca ölçülebilir. EGIL, ortak bir çalışma mekanizmasına ve faz başına tek bir kesintiye sahip OG devre kesicileri test etmek için tasarlanmıştır.
Üç fazın tümü aynı anda test edilebilir ve üç fazın tümü için hem bireysel faz zamanlaması hem de birleşik ölçümler yapılabilir. EGIL analizörü aşağıdaki videoda gösterilmiştir.
Devre Kesici Testinin Nasıl Yapılacağını Öğrenin
Devre Kesici Zamanlama Testi
Referans Kaynak: Electrical Power Equipment Maintenance and Testing by Paul Gill