Аналіз впливу перевірки та обслуговування вакуумної дугової камери на покращення надійності вакуумних вимикачів

Вакуумні вимикачі широко застосовуються в розподільних мережах. Як ключові компоненти обладнання живлення, їхня продуктивність залежить як від можливостей вакуумних переривачів, так і механічних характеристик вимикачів (відстань між контактами, хід, тиск, середня швидкість замикання/роз'єднання, час відскоку при замиканні, асинхронізм замикання-роз'єднання, кількість операцій, накопичуваний дозволений витрив). Обидва аспекти є важливими для надійної роботи. Вакуумний переривач є "серцем" вимикача; без високопродуктивного та надійного, неможливо досягти високонадійної роботи. Тому регулярне виявлення та технічне обслуговування переривачів, через якісно-кількісну оцінку продуктивності, є важливим для безпечного та стабільного функціонування вимикачів.

1 Показники продуктивності вакуумних переривачів

Вакуумний переривач складається з герметичної ізоляційної системи (корпус), провідної системи та системи екранування. Його продуктивність характеризується рівнем ізоляції (стійкість до напруги промислової частоти протягом 1 хвилини, імпульсна стійкість 1.2/50), ступенем вакууму та опором основного контуру постійного струму. Для точного виявлення та оцінки потрібно комплексне тестування та аналіз цих показників.

Метод стійкості до напруги промислової частоти часто використовується для на місці тестування ізоляції. З розвитком технологій тестування, тестування ступеня вакууму все більш застосовується. Однак, деякі провінціальні "Правила передачі та профілактичного тестування електричного обладнання" недостатньо підкреслюють важливість виявлення ступеня вакууму, навіть пропонуючи "використовувати стійкість до напруги при розриві як заміну, коли виявлення неможливе". Це створює теоретичні та практичні недорозуміння, що можуть призвести до управлінських та технічних аварій. Рекомендую своєчасно переглядати правила, щоб покращити систему оцінки продуктивності переривачів та забезпечити безпечну роботу обладнання розподільних мереж.

1.2 Типи вад вакуумних переривачів

Як учасник на місці виявлення, було з’ясовано, що вади вакуумних переривачів поділяються на дві категорії:

• Очевидні вади характеризуються розривом корпусу або пошкодженням гофри, що призводить до проникнення повітря, втрати вакууму в переривачі та зв'язку з атмосферою.

• Приховані вади вказують на поступове зниження ступеня вакууму. Незважаючи на те, що переривач не зв'язаний з атмосферою, внутрішній тиск повітря перевищує допустиме значення через процеси виробництва, транспортування, встановлення або технічне обслуговування, що призводить до невідповідності переривача нормальній здатності роз'єднання. Небезпека таких прихованих вад значно вища, ніж очевидних. Зниження ступеня вакууму серйозно впливає на здатність роз'єднання надмірного струму вакуумного вимикача, коротко сприяє скороченню терміну служби вимикача, і в крайньому випадку може призвести до вибуху вмикача.

1.3 Аналіз обмежень методів випробування стійкості до напруги промислової частоти та ступеня вакууму

З точки зору практичного досвіду на місці:

• Метод випробування стійкості до напруги промислової частоти є дуже ефективним для виявлення очевидних вад і може якісно визначити стан переривача. Однак, він має сліпоту для прихованих вад: коли ступінь вакууму знаходиться в діапазоні 1×10⁻²Па до 1×10⁻³Па, випробування стійкості до напруги промислової частоти все ще може пройти. На цьому етапі ступінь вакууму уже нижче безпечного порогу 1.66×10⁻²Па, і незначні відмінності не можна виявити.

• Детектор ступеня вакууму може досягти точного вимірювання в діапазоні 1×10⁻¹Па до 1×10⁻⁵Па, підвищуючи виявлення переривачів з якісного аналізу до кількісного етапу. Він також може вивести тривалість служби вакуумного переривача на основі зміни ступеня вакууму за певний період, надаючи технічну підтримку для оцінки надійності обладнання. Однак, цей метод має обмеження в діапазоні випробування: при перевищенні 1×10⁻¹Па до 1×10⁻⁵Па, співвідношення між іонним струмом та щільністю залишкового газу (тобто, ступенем вакууму), на яке спирається детектор ступеня вакууму, змінюється, і точність результатів випробування не може бути гарантована. Особливо для очевидних вад з повним розривом (зв'язок з атмосферою), значення тестів часто близькі до нормальних, що може призвести до помилкового висновку. Причина може бути пояснена теорією зіткнення газів: при збільшенні тиску газу, щільність молекул збільшується, що призводить до скорочення середнього вільного шляху електронів. Хоча кількість зіткнень збільшується, недостатнє накопичення кінетичної енергії електронів зменшує ймовірність іонізації молекул газу, що призводить до того, що прилад помилково визначає ступінь вакууму як добрий.

На основі практичного досвіду виявлення на місці, особливо варто звернути увагу, що випробування стійкості до напруги промислової частоти не може бути опущено під час виявлення. Лише коли переривач пройде випробування стійкості до напруги промислової частоти, можна гарантувати, що ступінь вакууму знаходиться в ефективному діапазоні детектора, і результати наступного випробування ступеня вакууму будуть надійними. Тому випробування ступеня вакууму та випробування стійкості до напруги промислової частоти повинні застосовуватися в поєднанні. Два методи доповнюють один одного, і спираючись лише на один метод для визначення стану переривача, є обмеженнями.

1.4 Випробування опору основного контуру

При виявленні на місці для випробування опору основного контуру використовується метод падіння постійного струму, використовуючи прилад з струмом не меншим за 100А. Значення опору після передачі та капітального ремонту повинні відповідати вимогам виробника, а під час експлуатації не повинні перевищувати 1.2 рази заводського значення. Коли знос контактів вакуумного переривача призводить до поганого контакту, проблеми можна виявити через випробування опору контуру. Якщо опір основного контуру довго не відповідає вимогам, це може призвести до перегріву переривача, що в свою чергу призведе до зниження ізоляційних характеристик пов'язаних компонентів і навіть короткозамкнення та вибуху.

2 Міри для покращення надійності вакуумних переривачів

• Регулярно проводити випробування ступеня вакууму (поєднане з випробуванням стійкості до напруги промислової частоти 42кВ) для визначення стану переривача. Коли ступінь вакууму знижується, вакуумний бульбашку необхідно замінити (більшість продуктів потребують заміни всіх трьох фаз одночасно, якщо одна фаза не відповідає вимогам), і завершити характеристичні випробування, такі як хід, синхронізація та відскок.

• Формувати цикли виявлення на основі правил профілактичного випробування електричного обладнання та фактичних умов установи. Збільшити частоту моніторингу в перші два роки після введення в експлуатацію; рекомендується проводити випробування стійкості до напруги промислової частоти та ступеня вакууму через півроку, 1 рік, 1.5 року та 2 роки після введення в експлуатацію, а потім змінити частоту згідно з умовами експлуатації після 2 років.

• Розумно планувати цикли технічного обслуговування та перевіряти переривачі в поєднанні з річними профілактичними випробуваннями. Після 2000 нормальних операцій або 10 розривів номінального струму, перевірити всі частини та параметри; якщо болти не розвинуті та технічні параметри відповідають стандартам, продовжуйте використання.

• Регулярно випробовувати контактний опір між двома кінцями переривача та головними клемами, щоб забезпечити, що він не перевищує вказаного значення.

• При можливості, проводити інфрачервоне теплове вимірювання провідного контуру через спостережний отвір, щоб відстежувати тренди температури. Невідповідний опір головного контуру, поганий контакт, дефекти ізоляції або недостатній градієнт теплообміну через нерозумій дизайн переривача можуть призводити до підвищення температури провідних та ізоляційних компонентів, що може призвести до аварій.

• Персонал, який проводить регулярні обходи вимикача, повинен звертати увагу на те, чи є випромінювання поза вакуумною бульбашкою (випромінювання зазвичай вказує на невідповідне випробування ступеня вакууму, що вимагає своєчасного відключення струму для заміни). Основні моменти технічного обслуговування:

  • Перевірити зовнішній вигляд та видалити забруднення

  • Замінити вакуумну трубку, якщо сумарна товщина зношення рухомих та нерухомих контактів перевищує 3 мм

  • Регулярно перевіряти та налаштовувати відстань між контактами, хід стиснення та трифазну синхронізацію

3 Висновки

• Стійкість до напруги промислової частоти, ступінь вакууму та опір основного контуру постійного струму вакуумного переривача є важливими показниками, що характеризують його продуктивність, відіграючи ключову роль у володінні тенденціями витоку та оцінці тривалості служби.

• Випробування ступеня вакууму та випробування стійкості до напруги промислової частоти кожен має обмеження і повинні застосовуватися в поєднанні, щоб точно діагностувати надійність переривача.

• Ці два випробування не можуть замінити один одного; переривачі, які не відповідають вимогам, повинні бути замінені, і рекомендується своєчасно переглядати відповідні промислові правила випробувань.

• Покращення надійності повинно починатися з регулярного випробування ступеня вакууму, стійкості до напруги промислової частоти та опору основного контуру, посилення технічної підготовки персоналу, проведення обережних обходів, інфрачервоного вимірювання температури та наукового планування циклів виявлення-технічного обслуговування, щоб уникнути вибухів та інших аварій, спричинених некоректними електричними операціями під час роботи вимикача або переключення навантаження.