A vakuum ív kamra vizsgálata és karbantartása hatásának elemzése a vakuum átkapcsolók megbízhatóságának javítása szempontjából

A vakuum-környezetben működő átmenetek széles körben használatosak a hálózati elosztásban. Mivel a tápellátási felszerelés alapvető összetevői, teljesítményük a vakuum-átmenetek képességeitől és az átmenetek mechanikai jellemzőitől (kapcsoló távolság, görgetés, nyomás, átlagos záró/nyitó sebesség, záró ugrásidő, nyitó-záró aszinkronizmus, működési alkalomok, és a kapcsolók kumulatív engedélyezett súrlódása) függ. Mindkét tényező létfontosságú a megbízható működéshez. A vakuum-átmenet tekinthető a kapcsoló "szívének"; nélkülözhetetlen egy magas teljesítményű, megbízható vákuum-átmenethez, hogy a rendszer megbízhatóan működjön. Ezért a rendszeres értékelés és karbantartás, a minőségi-szabatlan teljesítményértékelés révén, kulcsfontosságú a biztonságos, stabil működéshez.

1 Vakuum-átmenetek teljesítmény mutatói

Egy vakuum-átmenet hermetikus izoláló rendszere (hordozó), vezető rendszer, és védelmi rendszerből áll. Teljesítménye az izolációs szint (1 perc-os hálózati tolerálható feszültség, 1.2/50 impulzus tolerálható feszültség), a vakuumfok, és a fő áramkör DC ellenállásán alapszik. Pontos észlelést és értékelést igényel ezeknek a mutatóknak a komplex tesztelése és elemzése.

Az áramkör frekvenciájának tolerálható feszültségét gyakran használják a helyszíni izoláció tesztelésére. A tesztelési technológia fejlődésével a vakuumfok tesztelése egyre inkább alkalmazásra kerül. Ugyanakkor, néhány tartomány "Elektromos felszerelések átadási és megelőző tesztelési előírásai" nem elegendően hangsúlyozzák a vakuumfok érzékelését, még azt is javasolva, hogy "használják a töréspont tolerálható feszültségét, amikor az érzékelés nem lehetséges". Ez elméleti és gyakorlati félreértéseket okoz, kockázatot jelentve a menedzsment és a technikai balesetek számára. Javaslom időben frissíteni a szabályokat, javítani a vákuum-átmenet teljesítményértékelési rendszerét, és biztosítani a biztonságos hálózati felszerelés működését.

1.2 Vakuum-átmenetek hibatípusai

A helyszíni érzékelés résztvevőjeként, a vakuum-átmenetek hibái két csoportba oszthatók:

• Kifejezett hibák, melyeket a hordozó felépülésének vagy a csavarodó rendszer sérülésének jellemzi, ami a levegő bekerülését, a vakuum elvesztését, és a légkörrel való kommunikációt eredményezi.

• Láthatatlan hibák, melyek a vakuumfok lassú csökkenését jellemzik. Bár az átmenet nem közvetlenül kommunikál a légkörrel, a belső levegő nyomása a megengedett értéken felülhalad a gyártási folyamatok, a szállítás, a telepítés, vagy a karbantartás miatt, ami azt eredményezi, hogy az átmenet nem felel meg a normális szakaszoló képességeknek. Az ilyen rejtett hibák veszélye jelentősen nagyobb, mint a kifejezett hibák. A vakuumfok csökkenése súlyosan befolyásolja a túlmenő áram szakaszoló képességét, drasztikusan rövidíti a kapcsoló élettartamát, és szélsőséges esetben robbanást is okozhat.

1.3 Korlátozások elemzése a hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség és a vakuumfok tesztelésében

A helyszíni tapasztalatok szempontjából:

• A hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség teszt hatékony a kifejezett hibák észlelése során, és minőségi módon meghatározza az átmenet állapotát. Ugyanakkor, korlátozott a láthatatlan hibák észlelése: amikor a vakuumfok 1×10⁻²Pa és 1×10⁻³Pa között van, a hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség teszt továbbra is sikeres lehet. Ebben az időben a vakuumfok már alacsonyabb, mint a 1.66×10⁻²Pa biztonsági küszöb, és a finom különbségek nem észlelhetők.

• A vakuumfok tesztelő berendezés pontossága 1×10⁻¹Pa és 1×10⁻⁵Pa közötti tartományban mérhető, ami a vákuum-átmenetek érzékelését minőségi analízistől kvantitatív szintre fejleszti. Emellett a vakuum-átmenet élettartamának becslését is lehetővé teszi a vakuumfok változásainak adott időszakra vonatkozó elemzésével, és technikai támogatást nyújt a felszerelés megbízhatóságának értékeléséhez. Ugyanakkor, ezen a módszernél is vannak korlátozások a tesztelési tartományban: ha a 1×10⁻¹Pa és 1×10⁻⁵Pa tartományon túlmutat, a vakuumfok tesztelő berendezés által használt ionos áram és a maradék gáz sűrűség (azaz a vakuumfok) arányossága megváltozik, és a teszt eredményeinek pontossága nem garantált. Különösen a teljes lecserélés (a légkörrel való kommunikáció) esetén a teszt értékei gyakran közelítőleg a normális állapotbeli értékekhez, ami hibás döntést okozhat. A gáz ütközéselmélet szerint, amikor a gáz nyomása nő, a molekulák sűrűsége növekszik, ami rövidebb elektron szabadút eredményez. Habár az ütközések száma nő, az elektronok kinetikus energiájának hiánya csökkenti a gáz molekulák ionizálódásának valószínűségét, ami a berendezést hibásan jellemezheti a vakuumfokot.

A helyszíni érzékelési gyakorlat alapján, különösen figyelembe kell venni, hogy a hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség teszt nem hagyható ki a tesztelés során. Csak akkor lehet biztos abban, hogy a vakuumfok a tesztelő berendezés hatékony tartományában van, ha az átmenet sikeresen teljesíti a hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség tesztet, és a következő vakuumfok teszt eredményei megbízhatók. Tehát a vakuumfok teszt és a hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség teszt kombinált alkalmazása szükséges. A két módszer egymást kiegészíti, és csak az egyik módszerre való támaszkodás korlátozott információt ad az átmenet állapotáról.

1.4 Fő áramkör ellenállás teszt

A helyszíni érzékelés során a fő áramkör ellenállás tesztelésére a DC feszültség csökkenési módszert alkalmazzák, legalább 100A árammal rendelkező tesztelő berendezéssel. A teszt utáni és a karbantartás utáni ellenállás értékei megfelelnek a gyártó előírásainak, és a működés során nem haladhatják meg 1.2-szeresét a gyári értéknél. Ha a vakuum-átmenet kapcsolók súrlódása rossz kapcsolatot okoz, a problémát az áramkör ellenállás tesztelésével lehet észlelni. Ha a fő áramkör ellenállása hosszú ideig nem felel meg, az átmenet túlmelegedhet, ami a kapcsolódó komponensek izolációjának romlását, sőt rövidzárási robbanást is okozhat.

2 Opciók a vakuum-átmenet megbízhatóságának javításához

• Rendszeresen végezzen vakuumfok tesztelést (kombinálva 42kV hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség teszttel) az átmenet állapotának meghatározásához. Amikor a vakuumfok csökken, a vakuum buborékot le kell cserélni (a legtöbb termék esetén, ha egy fázis nem felel meg, három fázist kell cserélni), és jellemző tesztek, mint például a görgetés, szinkronizmus, és ugrás, befejezésre kerülnek.

• Alkalmazza a megelőző tesztelési előírásokat és a működési feltételeket a tesztelési ciklusok meghatározásához. Növelje a monitorozási szintet a becézés első két évében; ajánlott, hogy a becézéstől számított fél év, 1 év, 1,5 év, és 2 év múlva végezze a hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség és a vakuumfok tesztelést, majd 2 év után a működési feltételek alapján állítsa be a tesztelési ciklust.

• Racionálisan tervezze a karbantartási ciklusokat, és ellenőrizze az átmeneteket a szabadságos tesztelésekkel. 2000 normális működés vagy 10 nominális áramszakadás után ellenőrizze minden részt és paramétert; ha a csavarak nem dobolnak, és a technikai paraméterek megfelelnek a szabványoknak, folytassa a használatot.

• Rendszeresen ellenőrizze az átmenet két végének, és a fő áramkör termináljainak kapcsolódási ellenállását, hogy ne lépjen túl a meghatározott értéken.

• Ha lehetséges, végezzen infravörös képfelvételi hőmérési vizsgálatot a vezető áramkörön a megfigyelési lyukon keresztül a hőmérsékleti trendek követéséhez. A nem megfelelő fő áramkör ellenállás, a rossz kapcsolat, az izolációs hibák, vagy a hővezetési gradiens hiánya, ami a vákuum-átmenet rossz tervezéséből adódik, mind hőmérsékleti emelkedést okozhat a vezető és izoláló komponensekben, ami balesetekhez vezethet.

• A működtető személyzet rendszeresen járja be a kapcsolót, és figyelje, hogy van-e a vakuum buborék külső oldalán diszchargálás (a diszchargálás általában arra utal, hogy a vakuumfok teszt nem felel meg, és időben szükséges a besorolás cseréje). A karbantartás kulcspontjai:

• Ellenőrizze a külső megjelenést, és takarja le a szennyezést

• Cserélje le a vakuum csövet, ha a mozgó és a statikus kapcsolók kumulatív súrlódási vastagsága 3mm-nél nagyobb

• Rendszeresen ellenőrizze és állítsa be a kapcsoló távolságot, a nyomó útját, és a háromfázis szinkronizmusát

3 Következtetések

• A hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség, a vakuumfok, és a fő áramkör DC ellenállása fontos mutatók a vakuum-átmenet teljesítményének jellemzéséhez, és kulcsfontosságú szerepet játszanak a szivárgás tendenciáinak megértésében és az élettartam becslésében.

• A vakuumfok teszt és a hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség teszt mindegyike korlátozásokkal bír, és kombinált alkalmazásuk szükséges a megbízható diagnosztikához.

• A két teszt nem helyettesítheti egymást; a teszten nem teljesítő átmeneteket le kell cserélni, és ajánlott, hogy időben frissítse a releváns ipari tesztelési előírásokat.

• A megbízhatóság javítása kezdődhet a rendszeres vakuumfok, hálózati frekvenciájú tolerálható feszültség, és fő áramkör ellenállás tesztelésével, a működtetési és karbantartási személyzet technikai képzésének megerősítésével, a gondos járásokkal, a hőmérési infravörös vizsgálatokkal, és a tudományos érzékelési-karbantartási ciklusok tervezésével, hogy elkerülje a robbanásokat és más baleseteket, amelyek nem elektromos hibás műveletek során fordulhatnak elő a kapcsoló működése vagy a terhelés váltása közben.