Analiza utjecaja inspekcije i održavanja vakuumskog lukovnog prostora na poboljšanje pouzdanosti vakuumskih prekidača

Vakuumske prekidače široko se koriste u distribucijskim mrežama. Kao ključni komponenti opreme za snabdevanje strujom, njihove performanse ovisi o sposobnostima vakuumskih prekidaca i mehaničkim karakteristikama prekidača (udaljenost između kontakata, hod, pritisak, prosječna brzina zatvaranja/otvaranja, vrijeme odskakanja pri zatvaranju, asinkronost pri otvaranju/zatvaranju, broj radnji i kumulativno dopušteno istrošenje kontakata). Oba su ključna za pouzdanu operaciju. Vakuumski prekidac je "srcem" prekidača; bez visoko-performantnog i pouzdanog, nemoguća je visoko-pouzdana operacija. Stoga je redovito otkrivanje i održavanje prekidaca, putem kvalitativne-kvantitativne procjene performansi, vitalno za sigurnu i stabilnu operaciju prekidača.

1 Pokazatelji performansi vakuumskih prekidaca

Vakuumski prekidac sastoji se od hermetičnog izolacijskog sustava (oklop), provodnog sustava i sustava zaštite. Njegova performansa karakterizira se razinom izolacije (1-minutni izdržljivost na strujnu frekvencu, impulsnim naprezanjem 1.2/50), stupnjem vakuuma i otpornosti glavnog kruga na napon. Točno otkrivanje i procjena zahtijevaju kompleksno testiranje i analizu ovih pokazatelja.

Metoda ispitivanja izdržljivosti na strujnu frekvenciju često se koristi za polje izolacije. S napretkom tehnologije testiranja, sve više se primjenjuje testiranje stupnja vakuuma. Međutim, neki propisi "Pravila za preuzimanje i preventivno testiranje električne opreme" ne dovoljno naglašavaju detekciju stupnja vakuuma, čak i sugeriraju "koristiti izdržljivost prekidača kao zamjenu kada detekcija nije moguća". To stvara teorijske i praktične nesporazume, riziči upravljanje i tehnička nesreća. Predlažem pravo vrijeme za reviziju propisa kako bi se poboljšao sustav procjene performansi prekidaca i osigurala sigurna operacija opreme distribucijske mreže.

1.2 Vrste kvara vakuumskih prekidaca

Kao sudionik u poljskom otkrivanju, utvrdio sam da se kvari vakuumskih prekidaca dijele u dvije kategorije:

• Eksplicitni kvarakterizirani su pucanjem oklopa ili oštećenjem grijadi, što dovodi do ulaska zraka, gubitka vakuuma u prekidacu i komunikacije s atmosferom.

• Implicitni kvar referiraju se na postepeni pad stupnja vakuuma. Iako prekidac nije u komunikaciji s atmosferom, unutarni tlak zraka prelazi dopuštenu vrijednost zbog proizvodnih procesa, prijevoza, montaže ili faktora održavanja, što rezultira time da prekidac ne ispunjava normalnu kapacitet prekida. Opasnost takvih skrivenih kvara značajno je veća od eksplicitnih. Pad stupnja vakuuma ozbiljno će utjecati na sposobnost prekida prekomjernog toka, drastično skraćujući životni vijek prekidača i može uzrokovati eksploziju prekidača u ekstremnim slučajevima.

1.3 Analiza ograničenja ispitivanja izdržljivosti na strujnu frekvenciju i stupnja vakuuma

S perspektive poljskog iskustva:

• Test izdržljivosti na strujnu frekvenciju vrlo je učinkovit za otkrivanje eksplicitnih kvara i može kvalitativno odrediti stanje prekidaca. Međutim, ima slepih mjesta za implicitne kvarove: kada je stupanj vakuuma u rasponu od 1×10⁻²Pa do 1×10⁻³Pa, test izdržljivosti na strujnu frekvenciju može proći. U tom trenutku, stupanj vakuuma je niži od sigurnosne granice od 1.66×10⁻²Pa, a subtilne razlike ne mogu se razlikovati.

• Uredjaj za mjerenje stupnja vakuuma može postići točno mjerenje u rasponu od 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, nadogradivši otkrivanje prekidaca s kvalitativne analize na kvantitativnu fazu. Također se može zaključiti životni vijek vakuumskog prekidaca na temelju promjene stupnja vakuuma tijekom određenog vremenskog perioda, pružajući tehničku podršku za procjenu pouzdanosti opreme. Međutim, ovaj metod ima ograničenja u rasponu mjerenja: kada prelazi 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, proporcionalni odnos između joniziranog struja i gustoće ostatak plinova (tj. stupanj vakuuma) na kojem se oslanja uređaj za mjerenje stupnja vakuuma mijenja, a točnost rezultata testa ne može se jamčiti. Posebno za eksplicitne kvarove s potpunim curenjem (komunikacija s atmosferom), vrijednosti testa često su bliske onima u normalnom stanju, što može dovesti do pogrešnog zaključka. Razlog može se objasniti teorijom sudara plinova: kada se tlak plinova poveća, gustoća molekula se povećava, rezultirajući kraćim slobodnim putem elektrona. Iako se broj sudara poveća, nedostatak akumulacije kinetičke energije elektrona smanjuje vjerojatnost jonizacije plinskih molekula, uzrokujući da instrument pogrešno zaključi da je stupanj vakuuma dobar.

Na temelju poljskog iskustva u otkrivanju, posebno treba napomenuti da test izdržljivosti na strujnu frekvenciju ne smije biti preskočen tijekom otkrivanja. Samo kada prekidac prođe test izdržljivosti na strujnu frekvenciju, može se osigurati da je stupanj vakuuma u efektivnom rasponu testera, a rezultati sljedećeg testa stupnja vakuuma mogu biti pouzdani. Stoga moraju biti kombinirani test stupnja vakuuma i test izdržljivosti na strujnu frekvenciju. Dva metoda se dopunjavaju, a ovisno samo o jednom metodu za ocjenu stanja prekidaca ima ograničenja.

1.4 Test otpornosti glavnog kruga

U poljskom otkrivanju, testiranje otpornosti glavnog kruga obavljeno je metodom padanja DC napona, koristeći tester sa strujom od najmanje 100A. Vrijednosti otpornosti nakon prenosa i revizije moraju biti u skladu s propisima proizvođača, a tijekom operacije ne smiju prelaziti 1.2 puta početnu vrijednost. Kada kontakti vakuumskog prekidaca trpe i nastane loš kontakt, problemi se mogu otkriti putem testiranja otpornosti kruga. Ako je otpornost glavnog kruga dugo vremena neispravna, može doći do pregrejavanja prekidaca, što dovodi do pada izolacijske performanse poveznih komponenata i čak eksplozije kratkog spoja.

2 Mjere za poboljšanje pouzdanosti vakuumskih prekidaca

• Redovito provođenje testiranja stupnja vakuuma (kombinirano s testom izdržljivosti na strujnu frekvenciju od 42kV) za ocjenu stanja prekidaca. Kada stupanj vakuuma opada, vakuumska bačva mora se zamijeniti (većina proizvoda zahtijeva zamjenu tri faze ako je jedna faza neispravna), a trebaju se dovršiti karakteristični testovi poput hoda, sinhronizacije i odskakanja.

• Formulirajte cikluse otkrivanja na temelju propisa za preventivno testiranje električne opreme i stvarnog stanja jedinice. Povećajte učestalost nadgledanja u prvih dvije godine nakon uspostave; preporučuje se provođenje testa izdržljivosti na strujnu frekvenciju i stupnja vakuuma na pola godine, 1 godinu, 1.5 godine i 2 godine nakon uspostave, a zatim prilagodite učestalost prema uvjetima operacije nakon 2 godine.

• Razumno planirajte cikluse održavanja i pregledajte prekidace u kombinaciji s godišnjim preventivnim testovima. Nakon 2.000 normalnih operacija ili 10 prekida nominalnog toka, pregledajte sve dijelove i parametre; ako su vijci neiskrivi i tehnički parametri u skladu s standardima, nastavite upotrebu.

• Redovito testirajte otpornost kontakta između dvije strane prekidaca i glavnih terminala kruga kako biste osigurali da ne prelazi dopuštenu vrijednost.

• Kada je moguće, provedite infracrvenu termografsku temperaturnu mjerenja na provodnom krugu kroz posmatračko otvor kako biste pratili trendove temperature. Neispravna otpornost glavnog kruga, loš kontakt, defekti izolacije ili nedovoljna stepenica toplinskog otopa zbog neredovitog dizajna prekidaca sve može uzrokovati porast temperature provodnih i izolacijskih komponenata, što može dovesti do nesreća.

• Operateri trebaju redovito patrolirati prekidač i paziti na ispitivanje vanjskog ispitivanja van vakuumske bačve (ispitivanje obično ukazuje na neispravno testiranje stupnja vakuuma, zahtijeva pravočasno isključenje struje za zamjenu). Ključne točke održavanja:

• Pregled izgleda i brisanje prljavštine

• Zamjena vakuumske cevi ako je kumulativna debljina istrošenja pokretnih i statičnih kontakata prelazi 3mm

• Redovito pregled i prilagođavanje udaljenosti između kontakata, kompresijskog hoda i sinhronizacije tri faze

3 Zaključci

• Izdržljivost na strujnu frekvenciju, stupanj vakuuma i DC otpornost glavnog kruga vakuumskog prekidaca su važni pokazatelji za karakterizaciju njegove performanse, igraju ključnu ulogu u ovladavanju trendovima curenja i procjeni životnog vijeka.

• Testiranje stupnja vakuuma i test izdržljivosti na strujnu frekvenciju imaju svoja ograničenja i moraju se kombinirati kako bi se točno dijagnosticirala pouzdanost prekidaca.

• Dva testa ne mogu se zamijeniti; prekidaci koji ne prođu testove moraju se zamijeniti, a preporučuje se pravočasna revizija relevantnih propisa industrije za testiranje.

• Poboljšanje pouzdanosti treba započeti s redovitim testiranjem stupnja vakuuma, izdržljivosti na strujnu frekvenciju i otpornosti glavnog kruga, jačanjem tehničkog obrazovanja osoblja za operaciju i održavanje, pažljivim patroliranjem, infracrvenim mjerenjem temperature i znanstvenim planiranjem ciklusa otkrivanja i održavanja kako bi se spriječile eksplozije i druge nesreće uzrokovane nenamjernim električnim manipulacijama tijekom operacije prekidača ili prebacivanja opterećenja.