Analyse af effekten af inspektion og vedligeholdelse af vakuum bugekammer på forbedring af pålideligheden af vakuum kredsløbsbrydere

Vakuumbrydere anvendes bredt i fordelingsnet. Som kernen i strømforsyningsudstyr afhænger deres ydeevne både af vakuumbryderens evner og bryderens mekaniske karakteristika (kontaktåbning, slaglængde, tryk, gennemsnitlig lukke/åbningshastighed, lukkehop, åbnings-lukkeasynkrone, antal operationer og kumulativ tilladte slid på kontakter). Begge er afgørende for en pålidelig drift. Vakuumbryderen er hjertet i bryderen; uden en højtydende, pålidelig bryder er høj pålidelighed umulig. Derfor er regelmæssig kontrol og vedligeholdelse af bryderen, via en kvalitativ-kvantitativ ydeevnsbedømmelse, afgørende for sikker og stabil drift af bryderen.

1 Ydeevnsindikatorer for vakuumbrydere

En vakuumbryder består af et tætsluttede isoleringssystem (omhylster), et ledningsystem og et skjoldsystem. Dens ydeevne karakteriseres af isoleringsniveau (1-minut strømfrekvensbelasted spænding, 1.2/50 impulsbelasted spænding), vakuumpunkt og hovedkredsløbs DC-resistans. Nøjagtig detektion og vurdering kræver en omfattende test og analyse af disse indikatorer.

Metoden med strømfrekvensbelasted spænding bruges ofte til påstedisk isolationsprøvning. Med fremskridt i prøveteknologi anvendes vakuumpunktsprøvning i stigende grad. Dog understreger nogle provinsers "Regler for overtagelse og forebyggende prøvning af elektrisk udstyr" ikke tilstrækkeligt vakuumpunktsdetektion, og foreslår endda, at "brug bruddespænding som erstatning, når detektion er uigenkaldeligt". Dette skaber teoretiske og praktiske misforståelser, hvilket kan føre til ledelses- og tekniske ulykker. Jeg anbefaler, at reglerne revideres i tide for at forbedre vurderingssystemet for bryderens ydeevne og sikre sikker drift af fordelingsnetudstyr.

1.2 Fejltyper i vakuumbrydere

Som deltager i påstedisk detektion er det fundet, at fejl i vakuumbrydere opdeles i to kategorier:

• Udtalte fejl karakteriseres ved hylsterets riss eller bellows-skade, der fører til luftindgang, tab af vakuum i bryderen og kommunikation med atmosfæren.

• Skjulte fejl refererer til den graduale nedgang i vakuumpunkt. Selvom bryderen ikke kommunikerer med atmosfæren, overstiger den interne lufttryk den tilladte værdi på grund af produktionsprocesser, transport, installation eller vedligeholdelsesfaktorer, hvilket resulterer i, at bryderen ikke opfylder normal brudsåkraft. Farlen af sådanne latente fejl er betydeligt højere end udtalte fejl. Nedgangen i vakuumpunkt vil alvorligt påvirke overstrømningens brudsåkraft, drastisk forkorte bryderens levetid og kan i ekstreme tilfælde forårsage en udslagseksplosion.

1.3 Begrænsninger i strømfrekvensbelasted spænding og vakuumpunktsprøvning

Fra perspektivet af påstedisk erfaring:

• Strømfrekvensbelasted spændingstest er højst effektiv til at detektere udtalte fejl og kan kvalitativt fastsætte bryderens status. Men den har en blindeplek for skjulte fejl: når vakuumpunktet ligger mellem 1×10⁻²Pa og 1×10⁻³Pa, kan strømfrekvensbelasted spændingstest stadig bestå. I dette tilfælde er vakuumpunktet lavere end sikkerhedsgrensen på 1.66×10⁻²Pa, og de subtile forskelle kan ikke adskilles.

• Vakuumpunktsprøver kan opnå nøjagtige målinger i intervallet 1×10⁻¹Pa til 1×10⁻⁵Pa, hvilket opgraderer bryderens detektion fra en kvalitativ analyse til en kvantitativ fase. Den kan også deducere bryderens levetid baseret på ændringer i vakuumpunkt over en vis periode, hvilket giver teknisk støtte til udstyrs pålidelighedsbedømmelse. Dog har denne metode begrænsninger i prøveintervallet: når det overstiger 1×10⁻¹Pa til 1×10⁻⁵Pa, ændres proportionaliteten mellem ionstrøm og restgassætningsdensitet (dvs. vakuumpunkt), og præcisionen af prøveresultaterne kan ikke garanteres. Særligt for udtalte fejl med fuld lækkage (kommunikation med atmosfæren) er prøveværdierne ofte tæt på normale tilstande, hvilket kan føre til misforståelser. Årsagen kan forklares ved gasstødsteori: når gaspresset stiger, øges molekyldætheden, hvilket resulterer i en kortere frie vejslængde for elektroner. Selvom antallet af stød stiger, reducerer mangel på kinetisk energiakkumulering for elektroner sandsynligheden for gasmolekyle-ionisering, hvilket får instrumentet til at misforstå vakuumpunktet som godt.

Baseret på påstedisk detektionspraksis skal det særligt bemærkes, at strømfrekvensbelasted spændingstest ikke kan udelades under detektion. Kun når bryderen passer strømfrekvensbelasted spændingstest, kan det sikres, at vakuumpunktet ligger inden for prøverens effektive interval, og de efterfølgende vakuumpunktsprøveresultater kan være pålidelige. Derfor skal vakuumpunktsprøve og strømfrekvensbelasted spændingstest anvendes i kombination. De to metoder supplerer hinanden, og at kun stole på en enkelt metode til at bedømme bryderens status har begrænsninger.

1.4 Hovedkredsløbs resistansetest

I påstedisk detektion anvendes DC-spændingsfaldmetoden til hovedkredsløbs resistansetest, ved hjælp af en prøver med en strøm på mindst 100A. Modstands-værdierne efter overdragelse og ombygning skal overholde producentens regler, og under drift må de ikke overskride 1.2 gange fabrikværdien. Når kontakt-slid på vakuumbryderen forårsager dårlig kontakt, kan problemer detekteres gennem kredsløbs resistansetest. Hvis hovedkredsløbs resistansen er upålidelig i lang tid, kan det forårsage, at bryderen overopheder, hvilket fører til en nedgang i isoleringsydeevnen af relaterede komponenter og potentielt kortslutningseksplosioner.

2 Foranstaltninger for at forbedre vakuumbryderens pålidelighed

• Udfør regelmæssigt vakuumpunktsprøvning (kombineret med 42kV strømfrekvensbelasted spændingstest) for at bedømme bryderens status. Når vakuumpunktet falder, skal vakuumboble erstattes (de fleste produkter kræver, at alle tre faser erstattes, hvis én fase er ugyldig), og karakteristiske tester som slaglængde, synkronisme og hop skal udføres.

• Formuler prøveintervaller baseret på forebyggende prøveregler for elektrisk udstyr og enhedens faktiske forhold. Øg overvågningsfrekvensen de første to år efter oplægning; det anbefales at udføre strømfrekvensbelasted spændingstest og vakuumpunktsprøvning på halvandet år, 1 år, 1,5 år og 2 år efter oplægning, derefter justér frekvensen ifølge driftsforholdene efter 2 år.

• Planlæg vedligeholdelsescykler fornuftigt og inspicer bryderen sammen med årlige forebyggende prøver. Efter 2.000 normale operationer eller 10 nominelle strøm-interruptioner, tjek alle dele og parametre; hvis bolte ikke er løse og tekniske parametre opfylder standarder, fortsæt brugen.

• Udfør regelmæssigt kontaktmodstands-prøvning mellem begge ender af bryderen og hovedkredsløbs terminaler for at sikre, at den ikke overstiger den specificerede værdi.

• Når det er muligt, udfør infrarød billedtemperaturmåling på ledningskredsløbet gennem observasjonsåbningen for at følge temperaturtrender. Ugyldig hovedkredsløbs resistans, dårlig kontakt, isoleringsdefekter eller utilstrækkelig varmedispersionsgradient på grund af urealistisk bryderdesign kan alle forårsage temperaturstigning i lednings- og isoleringskomponenter, hvilket kan føre til ulykker.

• Driftspersonale skal regelmæssigt patruljere bryderen og holde øje med, om der er udløsning uden for vakuumboble (udløsning indikerer typisk ugyldig vakuumpunktsprøvning, hvilket kræver hurtig strømafbrydelse for udskiftning). Vedligeholdelsesnøglepunkter:

• Tjek udseende og tørre smud

• Erstat vakuumboble, hvis kumulativ slidtykkelse på bevægelige og statiske kontakter overstiger 3mm

• Inspektion og justering af kontaktåbning, komprimeringsslaglængde og tre-fase synkronisme

3 Konklusioner

• Strømfrekvensbelasted spænding, vakuumpunkt og hovedkredsløbs DC-resistans for vakuumbryderen er vigtige indikatorer for dens ydeevne, der spiller en nøglerolle i at forstå lækkagetrend og estimere levetid.

• Vakuumpunktsprøvning og strømfrekvensbelasted spændingstest har hver især begrænsninger og skal anvendes i kombination for at kunne diagnosticere bryderens pålidelighed præcist.

• De to prøver kan ikke erstatte hinanden; brydere, der ikke består prøverne, skal erstattes, og det anbefales, at relevante branchens prøveregler revideres i tide.

• Forbedring af pålidelighed skal starte med regelmæssig vakuumpunkts-, strømfrekvensbelasted spænding- og hovedkredsløbs resistansetest, styrk teknisk uddannelse for drift- og vedligeholdelsespersonale, udfør grundige patruljer, infrarød temperaturmåling og videnskabelig planlægning af detektions-vedligeholdelsescykler for at undgå eksplosioner og andre ulykker, der skyldes ikke-elektriske fejlhandlinger under bryderdrift eller belastningsveksling.