Tyhjiön kaarilevyn tarkastuksen ja huollon vaikutuksen analyysi tyhjiönsulkeiden luotettavuuden parantamiseen

Tyhjiökatkaisimet ovat laajasti käytössä jakeluverkoissa. Koska ne ovat sähköntarvikelaitteiden keskeisiä komponentteja, niiden toiminta riippuu sekä tyhjiökatkaisijoiden kyvyistä että katkaisimien mekaanisista ominaisuuksista (kontaktien avaussija, liikerata, paine, keskimääräinen sulkeutumisen/avaamisen nopeus, sulkeutumisen pikkupalloilu, avaamisen-sulkeutumisen epäsynkronisuus, toimintakerrat ja kertynyt sallittu kontaktien kuluminen). Molemmat ovat olennaisia luotettavalle toiminnalle. Tyhjiökatkaisija on katkaisimen "sydän"; ilman suorituskykyistä ja luotettavaa tyhjiökatkaisijaa korkean luotettavuuden toiminta on mahdotonta. Siksi säännöllinen tyhjiökatkaisijoiden tarkastaminen ja huolto, laadullisen-kuantitatiivisen suorituskyvyn arvioinnin kautta, on elintärkeää turvallisen ja vakauden varmistamiseksi katkaisimen toiminnassa.

1 Tyhjiökatkaisijoiden suorituskykyindikaattorit

Tyhjiökatkaisija koostuu tiiviisti eristävästä järjestelmästä (muodosta), johtavasta järjestelmästä ja suojavarustuksesta. Sen suorituskyky määritellään eristyksen tasolla (1 minuutin verkkotaajuuden kestokyky, 1.2/50 impulssikestokyky), tyhjiön asteella ja pääpiirin jänniteohjaimen vastuksella. Tarkka havainnointi ja arviointi vaativat näiden indikaattoreiden yksityiskohtaista testausta ja analysointia.

Verkkotaajuuden kestokykytesti on yleisesti käytetty menetelmä paikan päällä tehtävässä eristyksen testauksessa. Testausmenetelmien edistymisen myötä tyhjiön asteen testaus on yhä useammin sovellettavissa. Jotkin maakuntien "sähkölaiteiden siirtymis- ja ennaltaehkäisevien testien säännökset" eivät kuitenkaan riittävästi korosta tyhjiön asteen havainnointia, vaikka ne ehdottavatkin, että "fraktuurin kestokyky voidaan käyttää korvikkeena, kun havainto ei ole mahdollista". Tämä aiheuttaa teoreettisia ja käytännön väärinkäsityksiä, mikä vaarantaa hallinnon ja tekniset onnettomuudet. Suosittelen ajoitettuja säännösten tarkistuksia parantaakseni katkaisijoiden suorituskyvyn arviointijärjestelmää ja taatakseen turvallisen jakeluverkon laitteiden toiminnan.

1.2 Tyhjiökatkaisijoiden vikatyypit

Käsitellen paikan päällä tapahtuvaa havaintoa, on havaittu, että tyhjiökatkaisijoiden vikat jaetaan kahteen ryhmään:

• Ilmeiset vikat ovat tunnistettavissa kuoren rikkoutumisella tai kellojen vaurioitumisella, mikä johtaa ilmaan pääsyyn, tyhjiön kadotukseen katkaisijassa ja kommunikaatioon ilmakehän kanssa.

• Epäilmeiset vikat viittaavat tyhjiön asteen asteittaiseen laskuun. Vaikka katkaisija ei ole kommunikaatiossa ilmakehän kanssa, sisäinen ilmanpaine ylittää sallitun arvon valmistusprosesseihin, kuljetukseen, asentamiseen tai huoltoon liittyvien tekijöiden vuoksi, mikä estää katkaisijan täyttämästä normaalia katkaisukykyä. Näiden piilovikojen vaara on merkittävästi suurempi kuin ilmeisten vikojen. Tyhjiön asteen lasku vaikuttaa vakavasti liian suuren virran katkaisukykyyn, lyhentää katkaisimen käyttöikää ja voi aiheuttaa pistokeen räjähdyksen äärimmäisissä tapauksissa.

1.3 Verkkotaajuuden kestokyky- ja tyhjiön asteen testausten rajoitukset

Paikan päällä saadun kokemuksen näkökulmasta:

• Verkkotaajuuden kestokykytesti on tehokas ilmeisten vikojen havainnoinnissa ja voi kvalitatiivisesti määrittää katkaisijan tilan. Se kuitenkin puuttuu epäilmeisten vikojen havainnointiin: kun tyhjiön aste on välillä 1×10⁻²Pa–1×10⁻³Pa, verkkotaajuuden kestokykytesti voi vielä läpäistä. Tällöin tyhjiön aste on jo alentunut turvallisuuden rajan 1.66×10⁻²Pa alle, ja pieniä eroja ei voida erottaa.

• Tyhjiön asteen mittari voi saavuttaa tarkkan mittauksen 1×10⁻¹Pa–1×10⁻⁵Pa välillä, päivittäen katkaisijoiden havainnoinnin kvalitatiivisesta analyysista kvantitatiiviseen vaiheeseen. Se voi myös deduoida tyhjiökatkaisijan käyttöajan muutoksen perusteella tietyllä ajanjaksolla, tarjoten teknistä tukea laitteen luotettavuuden arviointiin. Tämä menetelmä kuitenkin rajoittuu mittausalueeseensa: kun se ylittää 1×10⁻¹Pa–1×10⁻⁵Pa, ionivirta ja jäännöspäättyvuuden (eli tyhjiön asteen) välillä oleva suhteellinen suhde muuttuu, ja testitulosten tarkkuutta ei voida taata. Erityisesti täydellisen levinneille vikoille (kommunikointi ilmakehän kanssa) testiarvot ovat usein lähellä normaaleja, mikä aiheuttaa virheellistä arviointia. Syy voidaan selittää kaasukollisinteorian avulla: kun kaasun paine kasvaa, molekyylitiheyys kasvaa, mikä lyhentää elektronien keskimääräisen vapaan polun. Vaikka törmäyksiä tulee lisää, elektronien riittämätön kinettisen energian kertyminen vähentää kaasuhiukkasten ionisaation todennäköisyyttä, mikä saa laitteen arvioimaan tyhjiön asteen hyvaksi.

Paikan päällä tehdyn havainnon perusteella on erityisesti huomioitava, ettei verkkotaajuuden kestokykytestiä pidä jättää pois havainnoista. Vain, kun katkaisija läpäisee verkkotaajuuden kestokykytestin, voidaan varmistaa, että tyhjiön aste on mittarin tehokkaalla alueella, ja sen jälkeiset tyhjiön asteen testitulokset voivat olla luotettavia. Siksi tyhjiön asteen testi ja verkkotaajuuden kestokykytesti on sovellettava yhdistettynä. Kaksi menetelmää täydentävät toisiaan, ja vain yhden menetelmän perusteella katkaisijan tilan arviointi on rajoitettua.

1.4 Pääpiirin vastusmittaus

Paikan päällä tehdyn havainnon yhteydessä pääpiirin vastusmittaukseen käytetään DC-jänniteputouden menetelmää, käyttäen mittaria, jonka virta on vähintään 100A. Vastusarvot siirrossa ja ylläpidossa on oltava valmistajan säännösten mukaisia, ja toiminnassa ne eivät saa ylittää tehtaiden arvoa 1.2 kertaa. Kun tyhjiökatkaisijan kontaktille kuluminen aiheuttaa huonon yhteyden, ongelma voidaan havaita piirinvastusmittauksen avulla. Jos pääpiirin vastus on pitkään epäkelpo, se voi aiheuttaa katkaisijan ylikuumenemisen, mikä heikentää liittyvien komponenttien eristyskykyä ja jopa aiheuttaa lyhytkierreiden räjähdyksen.

2 Toimenpiteitä tyhjiökatkaisijoiden luotettavuuden parantamiseksi

• Suorita säännöllisesti tyhjiön asteen testaus (yhdistettynä 42kV:n verkkotaajuuden kestokykytestiin) katkaisijan tilan arvioimiseksi. Kun tyhjiön aste laskee, tyhjiöpullon on korvattava (useimmat tuotteet vaativat kolmen vaiheen korvaamista, jos yksi vaihe on epäkelpo), ja suoritettava ominaisuustestit, kuten liikerata, synkronisuus ja pikkupalloilu.

• Määritä havaintokiertokaudet sähkölaiteiden ennaltaehkäisevien testien säännösten ja yksikön olosuhteiden perusteella. Lisää valvontataajuutta ensimmäisen kahden vuoden aikana; suositellaan, että suoritetaan verkkotaajuuden kestokyky- ja tyhjiön asteen testit puoli vuotta, 1 vuotta, 1.5 vuotta ja 2 vuotta siirron jälkeen, sitten säädä taajuus toiminnan olosuhteiden mukaan 2 vuoden jälkeen.

• Suunnittele huoltokiertokaudet järkevästi ja tarkasta katkaisijat yhdistettynä vuotuisiin ennaltavarautuihin testeihin. 2000 normaalitoimintoa tai 10 suurimman virran katkaisun jälkeen tarkasta kaikki osat ja parametrit; jos ruuvit eivät ole löysyty, ja tekniset parametrit ovat standardien mukaisia, jatka käyttöä.

• Suorita säännöllisesti katkaisijan ja pääpiirin päätepisteen välisen kontaktiresistanssin testaus, varmista, ettei se ylitä määrättyä arvoa.

• Jos mahdollista, suorita infrapunainen lämpökuvaus johtavan piirin läpi havaintovalun kautta lämpötilamuutosten seuraamiseksi. Epäkelpo pääpiirin vastus, huono yhteys, eristyshaitat tai riittämätön lämmönsiirtogradientti epäasianmukaisen katkaisijan suunnittelun vuoksi voivat kaikki aiheuttaa lämpötilan nousun johtavissa ja eristyksessä, mikä voi johtaa onnettomuksiin.

• Toimintohenkilöstön on säännöllisesti patruilioida katkaisimeita ja kiinnittää huomiota siihen, onko tyhjiöpullon ulkopuolella purkautumista (purkautuminen yleensä viittaa epäkelpoon tyhjiön asteen testiin, joka vaatii ajoissa sähkölähdön korvaamista). Ylläpitokeskipisteet:

• Tarkista ulkonäkö ja pyyhki lika

• Vaihda tyhjiöputki, jos liikkeellä olevien ja staattisten kontaktitien kertynyt kuluminen ylittää 3mm

• Säännöllisesti tarkista ja säädä kontaktien avaussija, pakkauskulmakulma ja kolmen vaiheen synkronisuus

3 Johtopäätökset

• Tyhjiökatkaisijan verkkotaajuuden kestokyky, tyhjiön aste ja pääpiirin DC-vastus ovat tärkeitä indikaattoreita sen suorituskyvyn karakterisoimiseksi, ja ne ovat avainasemassa vuodon trendien hallinnassa ja käyttöajan arvioinnissa.

• Tyhjiön asteen testaus ja verkkotaajuuden kestokykytesti ovat molemmat rajoituksia, ja niitä on sovellettava yhdistettynä, jotta katkaisijan luotettavuutta voidaan tarkasti diagnosoida.

• Kaksi testiä eivät voi korvata toisiaan; testejä epäonnistuneet katkaisijat on korvattava, ja suositellaan, että liittyviä alan testausmääräyksiä tarkistetaan ajoissa.

• Luotettavuuden parantamiseksi tulisi aloittaa säännöllisillä tyhjiön asteen, verkkotaajuuden kestokyky- ja pääpiirin vastustestauksilla, vahvistaa toimintaylläpidon henkilöstön teknistä koulutusta, suorittaa huolellisia patruuiluja, infrapunasäätämistä ja tieteellistä havainto-huoltokiertosuunnittelua, jotta vältetään räjähdyksiä ja muita onnettomuuksia, jotka johtuvat sähköllisistä virheellisistä toiminnoista katkaisimen toiminnassa tai kuormituksen vaihdossa.