Анализ на влиянието на инспекцията и поддръжката на вакуумната дъга камера върху подобряването на надеждността на вакуумните контактори

Вакуумните прекъсвачи са широко използвани в разпределителните мрежи. Като основни компоненти на оборудването за електроенергийно снабдяване, техният потенциал зависи както от възможностите на вакуумните прекъсвачи, така и от механичните характеристики на прекъсвачите (разстояние между контактите при отваряне, ход, налягане, средна скорост на затваряне/отваряне, време на подскачане при затваряне, асинхронност на отваряне-затваряне, брой операции и кумулативно допустимо износване на контактите). И двете са ключови за надеждната работа. Вакуумният прекъсвач е „сърцето“ на прекъсвача; без високопроизводителен и надежден, високонадеждна работа е невъзможна. Следователно регулярното обследване и поддръжка на прекъсвачите, чрез качествено-количество оценка на производителността, е жизненоважно за безопасна и стабилна работа на прекъсвача.

1 Индикатори на производителността на вакуумните прекъсвачи

Вакуумният прекъсвач се състои от герметична изолационна система (обвивка), проводяща система и защитна система. Неговата производителност се характеризира от ниво на изолация (устойчивост на напрежението на променлив ток за 1 мин., импулсна устойчивост 1.2/50), степен на вакуум и DC съпротивление на главния път. Точното обезпечение и оценка изискват комплексно тестване и анализ на тези индикатори.

Методът за устойчивост на напрежението на променлив ток е често използван за изолационно тестване на място. С напредъка на технологията за тестване, тестовете за степента на вакуум се използват все повече. Въпреки това, някои провинциални „Регламенти за приемни и профилактични тестове на електрическо оборудване“ недостатъчно подчертават важността на тестването на степента на вакуум, дори предлагайки „използване на устойчивостта на напрежението на променлив ток като заместител, когато тестването не е възможно“. Това води до теоретични и практически недоразумения, които могат да предизвикат управленически и технически аварии. Препоръчвам своевременно ревизиране на регламентите, за да се подобри системата за оценка на производителността на прекъсвачите и да се гарантира безопасна работа на оборудването в разпределителната мрежа.

1.2 Типове дефекти на вакуумните прекъсвачи

Като участник в полевите тестове, се установява, че дефектите на вакуумните прекъсвачи се делят на две категории:

• Експлицитните дефекти се характеризират с пробив или повреда на гъбата, което води до влизане на въздух, загуба на вакуум в прекъсвача и комуникация с атмосферата.

• Имплицитните дефекти се отнасят до постепенното намаляване на степента на вакуум. Въпреки че прекъсвачът не е в комуникация с атмосферата, вътрешното налягане надхвърля допустимата стойност поради фактори от производството, транспортирането, инсталацията или поддръжката, което води до това, че прекъсвачът не удовлетворява нормалната капацитет за прекъсване. Опасността от такива скрити дефекти е значително по-висока от тази на експлицитните дефекти. Намаляването на степента на вакуум ще засегне сериозно способността за прекъсване на прекомерната тока, ще намали рязко срока на служба на прекъсвача и може да доведе до взрив на ключа в крайни случаи.

1.3 Анализ на ограниченията на тестването за устойчивост на напрежението на променлив ток и степента на вакуум

От гледна точка на практическите опити на място:

• Тестът за устойчивост на напрежението на променлив ток е много ефективен за откриване на експлицитни дефекти и може да определи качествено състоянието на прекъсвача. Обаче, той има слепо петно за имплицитни дефекти: когато степента на вакуум е в диапазона 1×10⁻²Pa до 1×10⁻³Pa, тестът за устойчивост на напрежението на променлив ток все още може да бъде успешен. В този момент степента на вакуум вече е по-ниска от сигурностната граница от 1.66×10⁻²Pa, и незначителните различия не могат да бъдат отличени.

• Апаратурата за тестване на степента на вакуум може да постигне точни измервания в диапазона 1×10⁻¹Pa до 1×10⁻⁵Pa, премествайки тестването на прекъсвачите от качествена анализа към количествен етап. Тя може също да изведе срока на служба на вакуумния прекъсвач, базирайки се на промяната на степента на вакуум в определен период, предоставяйки техническа подкрепа за оценка на надеждността на оборудването. Въпреки това, този метод има ограничения в диапазона на тестване: когато надвишава 1×10⁻¹Pa до 1×10⁻⁵Pa, пропорционалната връзка между ионния ток и остатъчната газова плътност (т.е. степента на вакуум), върху която се основава апаратурата за тестване на степента на вакуум, се променя, и точността на резултатите от теста не може да бъде гарантирани. Особено за експлицитни дефекти с пълно протечаване (комуникация с атмосферата), стойностите от тестовете често са близки до тези в нормално състояние, което е склонно да причини грешки в преценката. Причината може да се обясни с теорията за газовите сблъсъци: когато газовото налягане се увеличава, молекулярната плътност се увеличава, водейки до по-кратък свободен път на електроните. Въпреки че броят на сблъсъците се увеличава, недостатъчното натрупване на кинетична енергия на електроните намалява вероятността за йонизация на газовите молекули, причинявайки апаратурата да прецени, че степента на вакуум е добра.

Според практиката на полевите тестове, трябва да се обърне специално внимание, че тестът за устойчивост на напрежението на променлив ток не може да бъде изпуснат при тестване. Само когато прекъсвачът премине теста за устойчивост на напрежението на променлив ток, може да се гарантира, че степента на вакуум е в ефективния диапазон на апаратурата, и последващите резултати от теста на степента на вакуум могат да бъдат надеждни. Следователно, тестът на степента на вакуум и тестът за устойчивост на напрежението на променлив ток трябва да се прилагат в комбинация. Двата метода се допълват един друг, и надеждата само на един от тях за преценка на състоянието на прекъсвача има ограничения.

1.4 Тест на DC съпротивление на главния път

При полевите тестове, се използва методът на DC падане на напрежението за тестване на DC съпротивление на главния път, използвайки апаратура с ток, който не е по-малък от 100A. Съпротивленията след предадене и ремонтиране трябва да спазват регламентите на производителя, и по време на експлоатацията, те не трябва да надвишават 1.2 пъти заводската стойност. Когато износването на контактите на вакуумния прекъсвач причини лош контакт, проблемите могат да бъдат открити чрез тестване на съпротивлението на пътя. Ако DC съпротивлението на главния път е недостатъчно за дълго време, то може да причини прекъсвачът да се нагрея, водейки до намаляване на изолационните свойства на свързаните компоненти и дори до късо-замкване и взрив.

2 Мерки за подобряване на надеждността на вакуумните прекъсвачи

• Редовно извършвайте тестване на степента на вакуум (в комбинация с тест за устойчивост на напрежението на променлив ток 42kV) за преценка на състоянието на прекъсвача. Когато степента на вакуум намалее, вакуумната була трябва да бъде заменена (повечето продукти изискват замяна на три фази едновременно, ако една фаза е некоректна), и трябва да бъдат завършени характеристиките на тестовете като ход, синхронизация и подскачане.

• Формулирайте цикли за тестване, основавайки се на регламентите за профилактични тестове на електрическото оборудване и фактическите условия на единицата. Увеличете честотата на наблюдение през първите две години след въвеждане в експлоатация; препоръчва се да се проведат тестове за устойчивост на напрежението на променлив ток и степента на вакуум на половин година, 1 година, 1.5 години и 2 години след въвеждане в експлоатация, след това да се коригира честотата въз основа на условията на експлоатация след 2 години.

• Разумно планирайте цикли за поддръжка и проверявайте прекъсвачите в комбинация с годишните профилактични тестове. След 2,000 нормални операции или 10 прекъсвания на номиналния ток, проверете всички части и параметри; ако болтовете не са развинтени и техническите параметри отговарят на стандарти, продължете използването.

• Редовно тествайте контактното съпротивление между двата края на прекъсвача и терминалите на главния път, за да се гарантира, че не надвишава зададената стойност.

• Когато е възможно, извършвайте инфрачервено температурно измерване на проводимия път през наблюдателната дупка, за да проследите температурните тенденции. Неквалифицирано DC съпротивление на главния път, лош контакт, дефекти на изолацията или недостатъчен градиент на разсейване на топлина поради неразумно проектиране на прекъсвача, всичко това може да причини температурно увеличение на проводими и изолационни компоненти, водейки до аварии.

• Операторският персонал трябва редовно да осъществява обходи на прекъсвача и да обръща внимание дали има разрядване вън от вакуумната була (разрядването обикновено указва, че тестът за степента на вакуум е неквалифициран, изисква се навременна спиране на тока за замяна). Ключови точки за поддръжка:

• Проверка на вида и изчистване на замърсяване

• Замяна на вакуумната тръба, ако кумулативната толщина на износването на движещите и неподвижните контакти надвиши 3 мм

• Редовна проверка и корекция на разстоянието между контактите, компресионния ход и трифазната синхронизация

3 Заключения

• Устойчивостта на напрежението на променлив ток, степента на вакуум и DC съпротивление на главния път на вакуумния прекъсвач са важни показатели за характеризиране на неговата производителност, играейки ключова роля в контролирането на тенденциите за протечаване и оценяване на срока на служба.

• Тестването на степента на вакуум и тестът за устойчивост на напрежението на променлив ток имат свои ограничения и трябва да се прилагат в комбинация, за да се диагностикира точно надеждността на прекъсвача.

• Двата теста не могат да се заменят един друг; прекъсвачите, които не преминават тестовете, трябва да бъдат заменени, и препоръчва се навременно ревизиране на съответните регламенти за тестове в индустрията.

• Подобряването на надеждността трябва да започне с редовно тестване на степента на вакуум, устойчивостта на напрежението на променлив ток и DC съпротивление на главния път, да се засили техническата подготовка на операторския и обслужващия персонал, да се извършват внимателни обходи, инфрачервено температурно измерване и научно планиране на цикли за тестване и поддръжка, за да се избегнат взривове и други аварии, причинени от нетехнически грешки при управлението на прекъсвача или превключване на натоварването.