Analiza uticaja pregleda i održavanja vakuumne lukove komore na poboljšanje pouzdanosti vakuumnih prekidača

Vakuumske prekidače široko se koriste u distributivnim mrežama. Kao ključni komponenti opreme za snabdevanje strujom, njihov performansi zavisi od sposobnosti vakuumskih prekidnih elemenata i mehaničkih karakteristika prekidača (razmak između kontakata, hod, pritisak, prosečna brzina zatvaranja/otvaranja, vreme odbijanja pri zatvaranju, asinhronizam otvaranja-zatvaranja, broj radnji i kumulativno dozvoljeno istrošenje kontakata). Obe stvari su ključne za pouzdan rad. Vakuumski prekidni element je "srce" prekidača; bez visoko performantnog i pouzdanog, nemoguć je visoko pouzdan rad. Stoga je redovno detektovanje i održavanje prekidnih elemenata, putem kvalitativne-kvantitativne procene performanse, vitalno za siguran i stabilan rad prekidača.

1 Performansni pokazatelji vakuumskih prekidnih elemenata

Vakuumski prekidni element sastoji se od hermetičnog izolacionog sistema (kućišta), provodnog sistema i štitnog sistema. Njegova performansa se karakteriše nivoom izolacije (1-minutni strujni frekvencijski otpornostni napon, impulsnostni otpornostni napon 1.2/50), stepenom vakuuma i DC otporom glavnog kruga. Tačno detektovanje i ocenjivanje zahtevaju kompleksno testiranje i analizu ovih pokazatelja.

Metoda strujnog frekvencijskog otpornostnog napona se često koristi za na-terensko testiranje izolacije. Sa napredkom tehnologije testiranja, sve više se primenjuje testiranje stepena vakuuma. Međutim, neki propisi "Regulativa za preduzeće i preventivne teste električne opreme" nedovoljno naglašavaju detektovanje stepena vakuuma, čak i sugeruju "koriscenje otpornosti na razbijanje kao zamenu kada detektovanje nije moguće". To dovodi do teorijskih i praktičnih nesporazuma, riziči upravljanje i tehničke nesreće. Preporučujem da se pravilnici pravo vremena revide kako bi se poboljšao sistem ocene performanse prekidnih elemenata i osiguralo sigurno funkcionisanje opreme distributivne mreže.

1.2 Tipovi grešaka vakuumskih prekidnih elemenata

Kao učesnik u na-terenskom detektovanju, utvrdio sam da se greške vakuumskih prekidnih elemenata dele na dve kategorije:

• Eksplicitne greške karakterišu se pucanjem kućišta ili oštećenjem bocnjaka, što dovodi do ulaska vazduha, gubitka vakuuma u prekidnom elementu i komunikacije sa atmosferom.

• Implicitne greške se odnose na postepeni smanjenje stepena vakuuma. Iako prekidni element nije u komunikaciji sa atmosferom, unutrašnji pritisak premaši dozvoljenu vrednost zbog proizvodnog procesa, transporta, montaže ili faktora održavanja, što dovodi do toga da prekidni element ne ispunjava normalnu prekidnu sposobnost. Opasnost takvih latentnih grešaka je značajno veća od eksplicitnih. Smanjenje stepena vakuuma značajno će uticati na prekidnu sposobnost prekomernog toka, skraćujeći životnu vreme prekidača i može dovesti do eksplozije prekidača u ekstremnim slučajevima.

1.3 Analiza ograničenja strujnog frekvencijskog otpornog napona i testiranja stepena vakuuma

Sa stanovišta na-terenskog iskustva:

• Test strujnog frekvencijskog otpornog napona je vrlo efikasan za detektovanje eksplicitnih grešaka i može kvalitativno odrediti stanje prekidnog elementa. Međutim, ima slepu tačku za implicitne greške: kada je stepen vakuuma u opsegu 1×10⁻²Pa do 1×10⁻³Pa, test strujnog frekvencijskog otpornog napona može proći. U tom trenutku, stepen vakuuma je niži od sigurnosne granice 1.66×10⁻²Pa, a subtilne razlike ne mogu biti razlikovane.

• Uređaj za merenje stepena vakuuma može postići tačno merenje u opsegu 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, nadogradjujući detektovanje prekidnih elemenata sa kvalitativne analize na kvantitativnu fazu. Takođe može izvesti životni vek vakuumskog prekidnog elementa na osnovu promene stepena vakuuma tokom određenog perioda, pružajući tehničku podršku za ocenu pouzdanosti opreme. Međutim, ovaj metod ima ograničenja u opsegu testiranja: kada premaši 1×10⁻¹Pa do 1×10⁻⁵Pa, proporcionalni odnos između jonizovanog struja i ostatak gasne gustoće (tj. stepen vakuuma) na kojem se oslanja uređaj za merenje stepena vakuuma menja, i tačnost rezultata testiranja ne može biti garantovana. Posebno za eksplicitne greške sa potpuno izleakovanjem (komunikacija sa atmosferom), vrednosti testiranja često su blizu onih u normalnom stanju, što može dovesti do pogrešnog zaključka. Razlog može biti objašnjen teorijom gasnih sudara: kada se pritisak gasa poveća, gustoća molekula se povećava, što dovodi do kraćeg slobodnog puta elektrona. Iako se broj sudara poveća, nedostatak akumulacije kinetičke energije elektrona smanjuje verovatnoću jonizacije gasnih molekula, dovodeći do toga da uređaj pogrešno zaključi da je stepen vakuuma dobar.

Na osnovu na-terenskog detektovanja, posebno treba napomenuti da test strujnog frekvencijskog otpornog napona ne može biti preskočen tokom detektovanja. Samo kada prekidni element prođe test strujnog frekvencijskog otpornog napona, može se osigurati da je stepen vakuuma u efektivnom opsegu testera, i da su rezultati sledećeg testiranja stepena vakuuma pouzdani. Stoga, testiranje stepena vakuuma i test strujnog frekvencijskog otpornog napona moraju biti kombinirani. Dve metode se dopunjavaju, i odlučivanje o stanju prekidnog elementa samo na osnovu jedne metode ima ograničenja.

1.4 Test otpora glavnog kruga

U na-terenskom detektovanju, testiranje otpora glavnog kruga se obavlja metodom padanja DC napona, koristeći tester sa strujom od najmanje 100A. Vrednosti otpora nakon prenosa i revizije moraju biti u skladu sa propisima proizvođača, a tokom rada ne smeju premašiti 1.2 puta fabričnu vrednost. Kada kontakti vakuumskog prekidnog elementa trpe i nastaje loš kontakt, problemi mogu biti otkriveni kroz testiranje otpora kruga. Ako je otpor glavnog kruga nekvalitetan duže vreme, može dovesti do pregrejavanja prekidnog elementa, što dovodi do pada izolacijske performanse povezanih komponenata i čak i eksplozija kratkog spoja.

2 Mere za poboljšanje pouzdanosti vakuumskih prekidnih elemenata

• Redovno obavljati testiranje stepena vakuuma (kombinovano sa testom strujnog frekvencijskog otpornog napona od 42kV) kako bi se ocenilo stanje prekidnog elementa. Kada stepen vakuuma opadne, vakuumska bačva mora biti zamenjena (većina proizvoda zahteva zamenjivanje tri faze istovremeno ako jedna faza nije ispravna), i treba završiti karakteristična testiranja kao što su hod, sinhronizacija i odbijanje.

• Formulisati cikluse detektovanja na osnovu regulativa za preventivne teste električne opreme i stvarnog stanja jedinice. Povećati učestalost nadgledanja u prvih dve godine posle puštanja u rad; preporučuje se da se test strujnog frekvencijskog otpornog napona i testiranje stepena vakuuma obave pola godine, 1 godina, 1.5 godine i 2 godine posle puštanja u rad, a zatim prilagoditi učestalost prema uslovima rada nakon 2 godine.

• Razumno planirati cikluse održavanja i pregledati prekidne elemente u kombinaciji sa godišnjim preventivnim testiranjem. Nakon 2.000 normalnih radnji ili 10 prekidnih radnji nominalne struje, pregledati sve delove i parametre; ako su šrafovi neiskršeni i tehnički parametri u skladu sa standardima, nastaviti sa korišćenjem.

• Redovno testirati otpor kontakta između krajeva prekidnog elementa i terminala glavnog kruga kako bi se osiguralo da ne premaši određenu vrednost.

• Kada je moguće, obaviti infracrvenu termografsku meru temperaturu provodnog kruga kroz opservaciono otvor kako bi se pratili trendovi temperature. Neadekvatan otpor glavnog kruga, loš kontakt, defekti izolacije ili nedovoljan gradijent rasipanja toplote zbog nepravilnog dizajna prekidnog elementa mogu dovesti do porasta temperature provodnih i izolacionih komponenata, što dovodi do nesreća.

• Operativni ljudi treba redovno patrolirati prekidač i pažljivo pratiti da li postoji iskrenje van vakuumske bačve (iskrenje obično ukazuje na nekvalitetno testiranje stepena vakuuma, zahteva se pravo vreme isključivanje struje za zamenjivanje). Ključne tačke održavanja:

• Pregledati izgled i očistiti prljavštinu

• Zameniti vakuumsku bačvu ako je kumulativna debljina istrošenja pokretnih i nepokretnih kontakata premašila 3mm

• Redovno pregledati i prilagođavati razmak između kontakata, kompresijski hod i sinhronizaciju tri faze

3 Zaključci

• Strujni frekvencijski otporni napon, stepen vakuuma i DC otpor glavnog kruga vakuumskog prekidnog elementa su važni pokazatelji koji karakterišu njegovu performansu, igraju ključnu ulogu u praćenju trendova curenja i proceni životnog veka.

• Testiranje stepena vakuuma i test strujnog frekvencijskog otpornog napona imaju svoja ograničenja i moraju biti kombinovani kako bi se tačno dijagnostikovala pouzdanost prekidnog elementa.

• Dva testa se ne mogu zameniti; prekidni elementi koji ne prođu teste moraju biti zamenjeni, i preporučuje se da se pravo vreme revide relevantni industrijski testni propisi.

• Poboljšanje pouzdanosti treba da počne sa redovnim testiranjem stepena vakuuma, strujnog frekvencijskog otpornog napona i DC otpora glavnog kruga, jačanjem tehničkog obuke operativnih i održavajućih ljudi, pažljivim patroliranjem, infracrvenim merama temperature i naučnim planiranjem ciklusa detektovanja i održavanja kako bi se izbegle eksplozije i druge nesreće koje nastaju zbog neelektričnih pogrešnih operacija tijekom rada ili prebacivanja opterećenja prekidača.