Analiza wpływu kontroli i konserwacji komory łukowej próżniowej na poprawę niezawodności wyłączników próżniowych

Wysokoprzepustowe przekaźniki próżniowe są szeroko stosowane w sieciach dystrybucyjnych. Jako kluczowe komponenty urządzeń zasilających, ich wydajność zależy zarówno od możliwości przerzutników próżniowych, jak i cech mechanicznych przekaźników (odległość otwarcia kontaktów, skok, ciśnienie, średnia prędkość zamykania/otwierania, czas odbicia przy zamykaniu, asynchroniczność zamykania-otwierania, liczba operacji, dopuszczalny kumulatywny zużycie kontaktów). Oba te aspekty są kluczowe dla niezawodnej pracy. Przerzutnik próżniowy to "serce" przekaźnika; bez wysokiej jakości i niezawodnego przerzutnika próżniowego, niezawodna praca jest niemożliwa. Dlatego regularne badanie i konserwacja przerzutników, poprzez ocenę jakościowo-ilościową ich wydajności, jest kluczowe dla bezpiecznej i stabilnej pracy przekaźnika.

1 Wskaźniki wydajności przerzutników próżniowych

Przerzutnik próżniowy składa się z hermetycznego systemu izolacyjnego (obudowy), systemu przewodzącego i systemu ekranującego. Jego wydajność charakteryzuje poziom izolacji (wytrzymałość na napięcie częstotliwości sieciowej przez 1 minutę, wytrzymałość na impulsowe napięcie 1,2/50), stopień próżni i opór obwodu głównego. Dokładne wykrywanie i ocena wymaga kompleksowego testowania i analizy tych wskaźników.

Metoda wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej jest powszechnie stosowana do testowania izolacji na miejscu. Z rozwojem technologii testowych, coraz częściej stosuje się testowanie stopnia próżni. Jednak w niektórych prowincjach "Regulamin przejęcia i testów zapobiegawczych sprzętu elektrycznego" niewystarczająco podkreśla znaczenie testowania stopnia próżni, sugerując nawet "używanie wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej jako zamiennika, gdy testowanie jest niemożliwe". To prowadzi do teoretycznych i praktycznych nieporozumień, narażając na ryzyko zarządzanie i wypadki techniczne. Zalecam odpowiednie zmiany regulaminu, aby ulepszyć system oceny wydajności przerzutników i zapewnić bezpieczną pracę sprzętu w sieci dystrybucyjnej.

1.2 Rodzaje awarii przerzutników próżniowych

Jako uczestnik testów na miejscu stwierdziłem, że awarie przerzutników próżniowych dzielą się na dwie kategorie:

• Wyraźne awarie charakteryzują się pęknięciem obudowy lub uszkodzeniem dzwonka, co prowadzi do dostępu powietrza, utraty próżni w przerzutniku i komunikacji z atmosferą.

• Ukryte awarie odnoszą się do stopniowego obniżenia stopnia próżni. Chociaż przerzutnik nie jest w komunikacji z atmosferą, ciśnienie wewnętrznego powietrza przekracza dopuszczalną wartość ze względu na procesy produkcji, transport, montaż lub czynniki konserwacyjne, co powoduje, że przerzutnik nie spełnia normalnej zdolności przerywania. Niebezpieczeństwo takich ukrytych awarii jest znacznie większe niż wyraźnych. Obniżenie stopnia próżni poważnie wpływa na zdolność przerywania przeciążeń prądowych przekaźnika próżniowego, gwałtownie skraca żywotność przekaźnika i może prowadzić do wybuchu przełącznika w ekstremalnych przypadkach.

1.3 Analiza ograniczeń testów wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej i stopnia próżni

Z perspektywy praktycznego doświadczenia na miejscu:

• Test wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej jest bardzo efektywny w wykrywaniu wyraźnych awarii i może jakościowo określić stan przerzutnika. Jednak ma ślepą strefę w przypadku ukrytych awarii: gdy stopień próżni mieści się w zakresie 1×10⁻²Pa do 1×10⁻³Pa, test wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej nadal może być pozytywny. W tym momencie stopień próżni jest już niższy niż granica bezpieczeństwa 1,66×10⁻²Pa, a subtelne różnice nie mogą być odróżnione.

• Pomiar stopnia próżni może osiągnąć dokładność w zakresie 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, przekształcając detekcję przerzutników z etapu jakościowego na ilościowy. Można również wywnioskować żywotność przerzutnika próżniowego na podstawie zmian stopnia próżni w określonym okresie, dostarczając wsparcie techniczne dla oceny niezawodności sprzętu. Jednak ta metoda ma ograniczenia w zakresie pomiaru: gdy przekroczy zakres 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, proporcjonalny związek między prądem jonowym a gęstością resztkowego gazu (tj. stopniem próżni) używanym przez tester stopnia próżni ulega zmianie, a dokładność wyników testu nie może być zagwarantowana. Szczególnie w przypadku wyraźnych awarii z pełnym przeciekiem (komunikacja z atmosferą) wartości pomiarowe często są bliskie normalnym, co może prowadzić do błędnego osądu. Powód można wyjaśnić teorią kolizji gazów: gdy ciśnienie gazu wzrasta, gęstość molekularna rośnie, co skraca średni wolny drogę elektronów. Mimo zwiększonej liczby kolizji, niewystarczające akumulowanie energii kinetycznej elektronów redukuje prawdopodobieństwo jonizacji cząsteczek gazu, powodując, że instrument błędnie ocenia stopień próżni jako dobry.

Na podstawie praktyki detekcji na miejscu należy szczególnie zwrócić uwagę, że test wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej nie może być pominięty podczas detekcji. Tylko gdy przerzutnik przeszedł test wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej, można być pewnym, że stopień próżni znajduje się w skutecznym zakresie testera, a kolejne wyniki testu stopnia próżni mogą być wiarygodne. Dlatego test stopnia próżni i test wytrzymałości na napięcie częstotliwości sieciowej muszą być stosowane w połączeniu. Obie metody uzupełniają się nawzajem, a poleganie tylko na jednej z nich do oceny stanu przerzutnika ma swoje ograniczenia.

1.4 Test oporu obwodu głównego

Podczas detekcji na miejscu do testowania oporu obwodu głównego stosuje się metodę spadku napięcia stałoprądowego, używając testera z prądem nie mniejszym niż 100A. Wartości oporów po przejęciu i naprawie powinny być zgodne z przepisami producenta, a w trakcie eksploatacji nie powinny przekraczać 1,2 razy wartość fabryczną. Gdy zużycie kontaktów przerzutnika próżniowego powoduje złe stykanie, problemy można wykryć poprzez testowanie oporu obwodu. Jeśli opór obwodu głównego pozostaje niezgodny przez długi czas, może to spowodować nagrzewanie przerzutnika, prowadząc do pogorszenia właściwości izolacyjnych związanych elementów i nawet do wybuchów krótkiego zwarcia.

2 Miary na poprawę niezawodności przerzutników próżniowych

• Napiwek