تحلیل تأثیر بازرسی و نگهداری کامره قوس خلأ بر بهبود قابلیت اطمینان شیرکننده‌های خلأ

مدارکننده‌های خلاء در شبکه‌های توزیع به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان اجزای کلیدی تجهیزات تأمین برق، عملکرد آنها به توانایی‌های مدارکننده‌های خلاء و مشخصات مکانیکی مدارکننده‌ها (فاصله باز شدن تماس، فاصله حرکت، فشار، سرعت متوسط بستن/باز شدن، زمان نوسان در بستن، عدم همزمانی باز-بستن، تعداد عملیات و سایش تجمعی تماس‌ها) بستگی دارد. هر دوی این عوامل برای عملکرد قابل اعتماد ضروری هستند. مدارکننده خلاء قلب مدارکننده است؛ بدون یک مدارکننده خلاء با عملکرد بالا و قابل اعتماد، عملکرد قابل اعتماد غیرممکن است. بنابراین، آزمون و نگهداری منظم مدارکننده‌های خلاء از طریق ارزیابی عملکرد کیفی-کمی برای عملکرد ایمن و پایدار مدارکننده‌ها ضروری است.

1 شاخص‌های عملکرد مدارکننده‌های خلاء

مدارکننده خلاء شامل یک سیستم عایق‌سازی محکم (پوشش)، سیستم رسانایی و سیستم محافظ است. عملکرد آن با سطح عایق‌سازی (مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب 1 دقیقه، مقاومت برابر ولتاژ ضربه 1.2/50)، درجه خلاء و مقاومت مستقیم مدار اصلی مشخص می‌شود. تشخیص و ارزیابی دقیق نیازمند آزمون و تحلیل جامع این شاخص‌ها است.

روش مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب به طور معمول برای آزمون عایق‌سازی در محل استفاده می‌شود. با پیشرفت فناوری آزمون، آزمون درجه خلاء نیز بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، در برخی استان‌ها "قرائن راهنمای آزمون‌های واگذاری و پیشگیرانه تجهیزات الکتریکی" به اندازه کافی تأکید بر آزمون درجه خلاء نمی‌کنند و حتی پیشنهاد می‌کنند "در صورت عدم امکان آزمون، از مقاومت برابر ولتاژ شکست به عنوان جایگزین استفاده شود". این موضوع موجب سوءتفاهم‌های نظری و عملی می‌شود و خطرات مدیریتی و فنی را افزایش می‌دهد. من پیشنهاد می‌کنم قوانین به موقع بروزرسانی شوند تا سیستم ارزیابی عملکرد مدارکننده‌ها بهبود یابد و عملکرد ایمن تجهیزات شبکه توزیع تضمین شود.

1.2 انواع خرابی‌های مدارکننده‌های خلاء

به عنوان یک شرکت‌کننده در آزمون‌های محلی، مشاهده شده است که خرابی‌های مدارکننده‌های خلاء به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• خرابی‌های آشکار با شکست پوسته یا آسیب به بلوره، منجر به ورود هوا، از دست دادن خلاء در مدارکننده و ارتباط با اتمسفر می‌شوند.

• خرابی‌های پنهانی به معنای کاهش تدریجی درجه خلاء است. اگرچه مدارکننده با اتمسفر ارتباط ندارد، فشار داخلی هوا به دلیل فرآیندهای تولید، حمل و نقل، نصب یا نگهداری از مقدار مجاز فراتر می‌رود و مدارکننده قادر به عملکرد شکستن معمولی نمی‌باشد. خطر این نوع خرابی‌های پنهانی به طور قابل توجهی بیشتر از خرابی‌های آشکار است. کاهش درجه خلاء به طور جدی توانایی شکستن جریان بیش از حد مدارکننده خلاء را تحت تأثیر قرار می‌دهد، عمر مدارکننده را به طور قابل توجهی کوتاه می‌کند و در شرایط حدی ممکن است منجر به انفجار مدارکننده شود.

1.3 تحلیل محدودیت‌های آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب و آزمون درجه خلاء

از دیدگاه تجربیات عملی محلی:

• آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب برای تشخیص خرابی‌های آشکار بسیار موثر است و می‌تواند وضعیت مدارکننده را به صورت کیفی تعیین کند. با این حال، این آزمون نقطه کوری برای خرابی‌های پنهانی دارد: وقتی درجه خلاء در محدوده 1×10⁻²Pa تا 1×10⁻³Pa است، آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب هنوز می‌تواند موفق باشد. در این زمان، درجه خلاء از آستانه ایمنی 1.66×10⁻²Pa پایین‌تر است و تفاوت‌های جزئی تشخیص داده نمی‌شوند.

• دستگاه آزمون درجه خلاء می‌تواند اندازه‌گیری دقیق در محدوده 1×10⁻¹Pa تا 1×10⁻⁵Pa را انجام دهد و آزمون مدارکننده را از مرحله تحلیل کیفی به کمی تبدیل می‌کند. همچنین می‌تواند عمر مدارکننده خلاء را بر اساس تغییر درجه خلاء در یک دوره زمانی مشخص استنباط کند و پشتیبانی فنی برای ارزیابی قابلیت اطمینان تجهیزات ارائه دهد. با این حال، این روش محدودیت‌هایی در محدوده آزمون دارد: وقتی فراتر از 1×10⁻¹Pa تا 1×10⁻⁵Pa می‌شود، رابطه تناسبی بین جریان یونی و چگالی گاز باقی‌مانده (یعنی درجه خلاء) که توسط دستگاه آزمون درجه خلاء مورد استفاده قرار می‌گیرد تغییر می‌کند و دقت نتایج آزمون تضمین نمی‌شود. به ویژه برای خرابی‌های آشکار با روان‌گری کامل (ارتباط با اتمسفر)، مقادیر آزمون معمولاً نزدیک به مقادیر حالت عادی هستند که می‌تواند منجر به خطای تشخیص شود. دلیل این موضوع می‌تواند با تئوری برخورد گازی توضیح داده شود: وقتی فشار گاز افزایش می‌یابد، چگالی مولکولی افزایش می‌یابد و مسافت آزاد میانگین الکترون‌ها کوتاه می‌شود. با این حال، افزایش تعداد برخوردها با کمبود انرژی جنبشی تجمعی الکترون‌ها احتمال یونیزاسیون گاز را کاهش می‌دهد و دستگاه ممکن است درجه خلاء را به اشتباه خوب تشخیص دهد.

بر اساس تجربیات آزمون محلی، باید به ویژه توجه داشت که آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب در طول آزمون نباید حذف شود. فقط وقتی مدارکننده از آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب موفق می‌شود، می‌توان مطمئن بود که درجه خلاء در محدوده مؤثر دستگاه آزمون است و نتایج بعدی آزمون درجه خلاء قابل اعتماد خواهند بود. بنابراین، آزمون درجه خلاء و آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب باید به طور ترکیبی استفاده شوند. دو روش یکدیگر را تکمیل می‌کنند و تکیه بر یک روش برای تشخیص وضعیت مدارکننده محدودیت‌هایی دارد.

1.4 آزمون مقاومت مدار اصلی

در آزمون‌های محلی، از روش کاهش ولتاژ مستقیم برای آزمون مقاومت مدار اصلی استفاده می‌شود و از یک دستگاه با جریان حداقل 100A استفاده می‌شود. مقادیر مقاومت پس از واگذاری و تعمیر و نگهداری باید با مقررات سازنده مطابقت داشته باشند و در طول عملکرد، نباید بیش از 1.2 برابر مقدار تولیدی باشند. وقتی از دست دادن تماس در مدارکننده خلاء باعث تماس ضعیف می‌شود، می‌توان این مشکلات را از طریق آزمون مقاومت مدار تشخیص داد. اگر مقاومت مدار اصلی به طور طولانی مدت معتبر نباشد، ممکن است مدارکننده گرم شود و منجر به کاهش عملکرد عایق‌سازی اجزای مرتبط و حتی انفجار کوتاه‌مداری شود.

2 اقدامات برای بهبود قابلیت اطمینان مدارکننده‌های خلاء

• به طور منظم آزمون درجه خلاء (در ترکیب با آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب 42kV) را برای تشخیص وضعیت مدارکننده انجام دهید. وقتی درجه خلاء کاهش یابد، باید مدارکننده خلاء جایگزین شود (بیشتر محصولات نیازمند جایگزینی همه سه فاز همزمان هستند اگر یک فاز معتبر نباشد) و آزمون‌های ویژگی‌ای مانند فاصله حرکت، همزمانی و نوسانات انجام شود.

• دوره‌های آزمون را بر اساس قوانین آزمون‌های پیشگیرانه تجهیزات الکتریکی و شرایط واقعی واحد تعیین کنید. در دو سال اول پس از راه‌اندازی فرکانس نظارت را افزایش دهید؛ توصیه می‌شود آزمون‌های مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب و درجه خلاء را در ۶ ماه، ۱ سال، ۱.۵ سال و ۲ سال پس از راه‌اندازی انجام دهید و سپس پس از ۲ سال فرکانس را بر اساس شرایط عملکرد تنظیم کنید.

• دوره‌های نگهداری را به طور منطقی برنامه‌ریزی کنید و مدارکننده‌ها را در ترکیب با آزمون‌های پیشگیرانه سالانه بررسی کنید. پس از ۲۰۰۰ عملیات عادی یا ۱۰ بار قطع جریان اسمی، تمام بخش‌ها و پارامترها را بررسی کنید؛ اگر پیچ‌ها آزاد نباشند و پارامترهای فنی استاندارد باشند، استفاده را ادامه دهید.

• به طور منظم مقاومت تماس بین دو انتهای مدارکننده و ترمینال‌های مدار اصلی را آزمون کنید تا مطمئن شوید از مقدار مشخص شده فراتر نرفته است.

• در صورت امکان، اندازه‌گیری دما با تصویربرداری مادون قرمز مدار رسانا را از طریق سوراخ مشاهده انجام دهید تا روند دما را پیگیری کنید. مقاومت مدار اصلی معتبر نبودن، تماس ضعیف، عیب عایق‌سازی یا گرادیان گرمایشی کافی نبودن به دلیل طراحی نامناسب مدارکننده می‌تواند منجر به افزایش دما در اجزای رسانا و عایق شود و باعث حوادث شود.

• پرسنل عملیاتی باید به طور منظم مدارکننده را گشت و توجه کنند که آیا خارج از مدارکننده خلاء دارای تخلیه است (تخلیه معمولاً نشان‌دهنده آزمون درجه خلاء معتبر نبودن است و نیاز به قطع برق و جایگزینی به موقع دارد). نقاط کلیدی نگهداری:

• بررسی ظاهری و پاک کردن آلودگی

• جایگزینی لوله خلاء اگر ضخامت سایش تجمعی تماس‌های متحرک و ثابت بیش از ۳ میلی‌متر باشد

• بررسی و تنظیم منظم فاصله باز شدن تماس، فاصله فشرده شدن و همزمانی سه‌فاز

3 نتایج

• مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب، درجه خلاء و مقاومت مستقیم مدار اصلی مدارکننده خلاء شاخص‌های مهمی برای مشخص کردن عملکرد آن هستند و نقش کلیدی در درک روندهای تخلیه و برآورد عمر مدارکننده دارند.

• آزمون درجه خلاء و آزمون مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب هر کدام محدودیت‌هایی دارند و باید به طور ترکیبی استفاده شوند تا تشخیص دقیق قابلیت اطمینان مدارکننده امکان‌پذیر باشد.

• دو آزمون نمی‌توانند یکدیگر را جایگزین کنند؛ مدارکننده‌هایی که در آزمون‌ها موفق نیستند باید جایگزین شوند و توصیه می‌شود قوانین آزمون صنعتی مربوطه به طور مناسب بروزرسانی شوند.

• بهبود قابلیت اطمینان باید با آزمون‌های منظم درجه خلاء، مقاومت برابر ولتاژ توان متناوب و مقاومت مدار اصلی آغاز شود، آموزش فنی پرسنل عملیاتی و نگهداری را تقویت کنید، گشت‌های دقیق، اندازه‌گیری دما با مادون قرمز و برنامه‌ریزی دورة آزمون-نگهداری علمی انجام دهید تا از انفجارها و سایر حوادث ناشی از عملیات غیر الکتریکی در طی عملکرد یا تغییر بار مدارکننده جلوگیری کنید.