Analiza vpliva pregledov in vzdrževanja vakuumne luknje na izboljšanje zanesljivosti vakuumnih prekiniteljev

Vakuumske preklopnike široko uporabljajo v distribucijskih omrežjih. Kot ključni komponenti opreme za oskrbo s strujom njihova delovanja odvisna sta od zmogljivosti vakuumskih prekiniteljev in mehaničnih lastnosti preklopnikov (razdalja med kontaktoma, hod, tlak, povprečna hitrost zapiranja/odpiranja, čas odboja pri zapiranju, asinhronost pri odpiranju in zapiranju, število operacij in kumulativno dovoljeno obremenitev kontaktov). Oba faktora sta ključna za zanesljivo delovanje. Vakuumski prekinilec je "srce" preklopnika; brez visoko zmogljivega in zanesljivega prekinilca ni mogoče doseči visoke stopnje zanesljivosti. Zato je redna preverjanja in vzdrževanje prekinilcev, skozi kakovostno-količinsko ocenjevanje njihove zmogljivosti, ključno za varno in stabilno delovanje preklopnika.

1. Indikatorji zmogljivosti vakuumskih prekinilcev

Vakuumski prekinilec sestavlja hermetični izolacijski sistem (okvir), vodilni sistem in sistemi za zaslon. Njegovo delovanje karakterizirajo raven izolacije (trajanje prenosljive napetosti na frekvenci omrežja za 1 minuto, impulzna prenosljiva napetost 1,2/50), stopnja vakuuma in upornost glavnega kruga. Natančno preverjanje in ocenjevanje zahteva celovito preverjanje in analizo teh indikatorjev.

Metoda prenosljive napetosti na frekvenci omrežja se pogosto uporablja za lokalno preverjanje izolacije. S tehnološkim napredkom se povečuje uporaba preverjanja stopnje vakuuma. Vendar nekatere provinčne "Pravilniki o prejemskem in preventivnem preverjanju električne opreme" nedovoljno poudarjajo preverjanje stopnje vakuuma, celo predlagajo "uporabo prenosljive napetosti za razbitine kot nadomesto, kadar preverjanje ni možno". To ustvarja teoretične in praktične nesporazume, ki lahko povzročijo upravne in tehnične nesreče. Predlagam tempestivne spremembe pravilnikov, da se izboljša sistem ocenjevanja zmogljivosti prekinilca in zagotovi varno delovanje opreme v distribucijskem omrežju.

1.2 Vrste napak vakuumskih prekinilcev

Kot udeleženec lokalnega preverjanja sem opazil, da so napake vakuumskih prekinilcev razdeljene v dve kategoriji:

• Odkrite napake so označene s poškodbo oklepka ali gume, kar vodi do vnosa zraka, izgube vakuuma v prekinilcu in stika s zrakom.

• Skrite napake se nanašajo na postopno zmanjševanje stopnje vakuuma. Čeprav prekinilec ni v stiku s zrakom, notranji tlak zraka preseže dovoljeno vrednost zaradi proizvodnih postopkov, transporta, namestitve ali vzdrževalnih dejavnikov, kar vodi do tega, da prekinilec ne izpolnjuje normalne zmogljivosti prekida. Nevarnost takšnih skritih napak je znatno večja od odkritih napak. Zmanjševanje stopnje vakuuma bo hudo vplivalo na zmogljivost prekida prekomernih tokov vakuumskih preklopnikov, kar bo dramatično skrajšalo življenjsko dobo preklopnika in v ekstremnih primerih lahko povzroči eksplozijo preklopnika.

1.3 Analiza omejitev prenosljive napetosti na frekvenci omrežja in preverjanja stopnje vakuuma

Iz perspektive lokalne prakse:

• Preverjanje prenosljive napetosti na frekvenci omrežja je zelo učinkovito za odkrivanje odkritih napak in lahko kvalitativno določi stanje prekinilca. Vendar ima slepo mesto za skrite napake: ko je stopnja vakuuma v obsegu 1×10⁻²Pa do 1×10⁻³Pa, preverjanje prenosljive napetosti na frekvenci omrežja še vedno lahko uspe. V tem času je stopnja vakuuma že nižja od varnostne meje 1,66×10⁻²Pa, in subtilne razlike ne morejo biti razlikovane.

• Merilnik stopnje vakuuma lahko doseže natančno merjenje v obsegu 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, s čimer preverjanje prekinilcev posodobi s kvalitativne na kvantitativno stopnjo. Tudi lahko sklepa življenjsko dobo vakuumskih prekinilcev glede na spremembo stopnje vakuuma v določenem obdobju, kar ponuja tehnično podporo za ocenjevanje zanesljivosti opreme. Vendar ta metoda ima omejitve v obsegu preverjanja: ko preseže 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, se spremeni sorazmerje med ionskim tokom in ostankom plinskih gostot (tj. stopnjo vakuuma), na katerem je odvisen merilnik stopnje vakuuma, in točnost rezultatov preverjanja ni zagotovljena. Zlasti za odkrite napake z popolnim propadom (stik s zrakom) so vrednosti testov pogosto blizu normalnemu stanju, kar lahko povzroči zamenjavo. Razlog za to je teorija trkov plinov: ko se poveča tlak plina, se poveča gostota molekul, kar vodi do krajšega srednje svobodnega pota elektronov. Čeprav se število trkov poveča, manjka akumulacija kinetične energije elektronov, kar zmanjša verjetnost jonizacije plinskih molekul in s tem instrument napačno oceni stopnjo vakuuma kot dobro.

Na podlagi lokalne prakse preverjanja bi morali posebno opozoriti, da preverjanje prenosljive napetosti na frekvenci omrežja ne sme biti izpuščeno. Le, ko prekinilec uspešno preide preverjanje prenosljive napetosti na frekvenci omrežja, je zagotovljeno, da je stopnja vakuuma znotraj učinkovnega obsega merilnika, in rezultati preverjanja stopnje vakuuma lahko postanejo zanesljivi. Zato morata biti preverjanje stopnje vakuuma in prenosljive napetosti na frekvenci omrežja uporabljana kombinirano. Dve metodi se dopolnjujeta, in zanašanje samo na eno metodo za oceno stanja prekinilca ima omejitve.

1.4 Preverjanje upornosti glavnega kruga

Pri lokalnem preverjanju se uporablja metoda padca napetosti za preverjanje upornosti glavnega kruga, z uporabo merilnika s tokom, ki naj ni manjši od 100A. Upornostne vrednosti po prejemu in prenovi morajo biti v skladu z predpisi proizvajalca, in med delovanjem ne smejo presegati 1,2-krat vrednosti iz zavara. Ko površinska obremenitev vakuumskih prekinilcev povzroči slabo stik, lahko težave odkrije preverjanje upornosti kruga. Če upornost glavnega kruga dolgočasno ni primerna, lahko to povzroči pregrevanje prekinilca, kar vodi do upadanja izolacijske zmogljivosti povezanih komponent in celo do kratkih skokov.

2 Ukrepi za izboljšanje zanesljivosti vakuumskih prekinilcev

• Redno izvajajte preverjanje stopnje vakuuma (skupaj s prenosljivo napetostjo 42kV na frekvenci omrežja) za oceno stanja prekinilca. Ko stopnja vakuuma pada, mora biti vakuumski bobnenec zamenjan (za večino izdelkov, če je ena faza neprimerna, je treba zamenjati tri faze) in zaključiti karakteristična preverjanja, kot so hod, sinhronost in odboj.

• Izdelajte cikle preverjanja glede na preventivne preglede električne opreme in dejanske pogoje enote. Povečajte frekvenco nadzora v prvih dveh letih po vstopu v delovanje; predlagamo, da se preverjanje prenosljive napetosti na frekvenci omrežja in stopnje vakuuma izvede pol leta, 1 leto, 1,5 leta in 2 leta po vstopu v delovanje, nato pa frekvenco prilagodite glede na stanje delovanja po 2 letih.

• Razumno načrtujte cikle vzdrževanja in preverite prekinilce skupaj z letnimi preventivnimi preverjanji. Po 2000 normalnih operacijah ali 10 prekidanjih nominalnega toka preverite vse dele in parametre; če so vinti nepomični in tehnični parametri v skladu s standardi, nadaljujte z uporabo.

• Redno preverjajte stikovno upornost med kraji prekinilca in glavnimi terminali, da zagotovite, da ne preseže določenih vrednosti.

• Če je mogoče, izvajajte infrardečo termografsko meritvjo temperature vodilnega kruga skozi opazovalno luč, da sledite trendom temperature. Neprimerna upornost glavnega kruga, slabi stiki, defekti izolacije ali nedostatek disperzijskega gradienta zaradi nenavadnega dizajna prekinilca lahko povzročijo temperaturno povečanje v vodilnih in izolacijskih komponentah, kar vodi do nesreč.

• Operativni osebje redno obhaja preklopnike in pozorno spremlja, ali je zunaj vakuumskih bobnenčkov razsvetljava (razsvetljava običajno kaže na neprimerno preverjanje stopnje vakuuma, kar zahteva tempestiven odrez struje za zamenjavo). Ključni točki vzdrževanja:

• Preverite izgled in pobrišite prljavo

• Zamenjajte vakuumski bobnenec, če je kumulativna obremenitev gibljivega in statičnega kontakta presegla 3mm

• Redno preverjajte in prilagajajte razdaljo med kontaktoma, stiskni hod in sinhronost treh faz

3 Zaključki

• Prenosljiva napetost na frekvenci omrežja, stopnja vakuuma in upornost glavnega kruga DC vakuumskih prekinilcev so pomembni kazalniki za karakteriziranje njihove zmogljivosti in igrajo ključno vlogo pri nadzoru trendov propada in ocenjevanju življenjske dobe.

• Preverjanje stopnje vakuuma in prenosljive napetosti na frekvenci omrežja imata vsaki svoje omejitve in morata biti uporabljana kombinirano za natančno diagnozo zanesljivosti prekinilca.

• Dva testa se ne moreta nadomestiti; prekinilci, ki ne uspejo testov, morajo biti zamenjeni, in predlagam, da se tempestivo prenovijo relevantni industrijski testni pravilniki.

• Izboljšanje zanesljivosti bi moralo začeti z rednimi preverjanji stopnje vakuuma, prenosljive napetosti na frekvenci omrežja in upornosti glavnega kruga, okrepiti tehnično usposabljanje operativnega in vzdrževalnega osebja, izvajati temeljite obhode, infrardečo merjenje temperature in znanstveno načrtovanje ciklov preverjanja in vzdrževanja, da se izognemo eksplozijam in drugim nesrečam, povzročenim z neelektričnimi nesporazumi med delovanjem preklopnika ali preklapljanjem obremenitev.