Razumevanje i upravljanje greškama u azotno izolovanim kolnim glavnim jedinicama

1. Greške u plinskom sistemu

Najkritičniji tip greške u ekološki prihvatljivim plinovito izolovanim prstenskim glavnim jedinicama je povezan sa plinskim sistemom, uglavnom uključujući curenje plina i anomalije pritiska. Curenje plina u azot-insulativnim prstenskim glavnim jedinicama uglavnom potiče od starenja materijala za zatvaranje i defekata u procesu savarenja. Statistika pokazuje da se približno 65% grešaka vezanih za curenje plina javlja zbog starenja O-prstena, dok 30% dovodi do nedovoljnog savarenja. Curenje plina ne samo što utiče na performanse izolacije, već može dovesti i do sigurnosnih problema u ekstremnim uslovima. Kada se koncentracija azota poveća, dovodeći do toga da se nivo kiseonika u okruženju spusti ispod 19,5%, može doći do zadahivanja, što predstavlja pretnju za sigurnost osoblja.

Anomalije pritiska predstavljaju još jednu čestu grešku, uglavnom uzrokovane neuspehom regulacije elektromagnetskih ventila ili greškama u zatvarajućem materijalu. Radni pritisak azot-insulativnih prstenskih glavnih jedinica obično se održava između 0,12 i 0,13 MPa, s nominiranim apsolutnim pritiskom koji ne prelazi 0,2 MPa. Kada pritisak padne ispod 90% nominiranog vrednosti (oko 0,11 MPa), performanse izolacije sistema značajno se smanjuju, što zahteva odmah nadopunjavanje ili održavanje. Pod uslovima impulsnog visokog napona, dielektrička čvrstoća azota pokazuje "fenomen grbe", gde je odnos između pritiska i čvrstoće izolacije linearan samo u uniformnim ili lako neuniformnim električnim poljima, čime se kontrola pritiska čini složenijom.

Da bi se rešile greške u plinskom sistemu, moderne ekološki prihvatljive prstenske glavne jedinice obično su opremljene naprednim sistemima za monitoring plina, uključujući senzore pritiska, detektore curenja plina i module za monitoring vlagoće. Na primer, bežična tehnologija senziranja omogućava višedimenzioni real-time monitoring temperature, pritiska, curenja i sadržaja vlage unutar plinskog komora, značajno poboljšavajući mogućnosti upozorenja o greškama. Praktična primena pokazuje da instalacija takvih sistema monitoringa može smanjiti stopu grešaka vezanih za curenje plina preko 75% i produžiti ciklus održavanja opreme na 3-5 godina.

2. Greške povezane sa električnim poljem

Delimični otpad i propal izazvani neuniformnim raspodelom električnog polja predstavljaju drugu najveću kategoriju grešaka u ekološki prihvatljivim plinovito izolovanim prstenskim glavnim jedinicama. To je uglavnom posledica činjenice da je dielektrička čvrstoća azota samo oko trećine onog SF₆ plina. U neuniformnim električnim poljima, performanse izolacije azota značajno se smanjuju, čime postaje podložan fenomenima otpada.

Specifične manifestacije grešaka povezanih sa električnim poljem uključuju otpade na šrafovima za spojnice, distorziju električnog polja oko flanža i površinske propale na izolatorima. Istraživanja pokazuju da maksimalna intenzitet električnog polja na ovim tačkama može doseći 5,4 kV/mm, daleko premašujući sigurnosne pragove. Na primer, instalacija štitnih kaputa na vrhovima šrafova može smanjiti intenzitet električnog polja na 2,3 kV/mm, značajno smanjujući rizik od otpada.

Uzroci grešaka povezanih sa električnim poljem uglavnom uključuju tri faktora: prvo, niska dielektrička čvrstoća azota (oko trećine onog SF₆), što zahteva preciznije dizajniranje električnog polja; drugo, složena interna struktura plinskog komora, koja lako formira tačke koncentracije električnog polja; i treće, kompaktni dizajn ekološki prihvatljivih prstenskih glavnih jedinica, koji obično imaju manje međufazne razdaljine nego tradicionalna oprema, čime se pogoršava neuniformnost električnog polja. U ekološki prihvatljivim prstenskim glavnim jedinicama, vazdušna razdaljina između vodilaca i faza ili tla obično ne prelazi 125 mm, mnogo manje od preko 350 mm u SF₆-izolativnim jedinicama, čime se kontrola električnog polja čini posebno važnom.

Rešavanje problema električnog polja zahteva optimizaciju dizajna. Usvojavanje izolacionih rukavica sa jednakim potencijalima i optimizacija oblika spojnica i dizajna flanža putem simulacija električnog polja može smanjiti rizik od delimičnog otpada. Takođe, povećanje radijusa filtra (R uglovi) elektroda i korišćenje zaobljenih busbarova kako bi se smanjio koeficijent neuniformnosti električnog polja su takođe efikasni metodi. Takođe je važno da se tokom proizvodnje osigura da intenzitet električnog polja na površini podnapetih delova i izolatora ispunjava standardne zahteve, posebno kontrola delimičnog otpada epoksidnih kompozitnih delova.

3. Greške uzrokovane problemima disipacije toplote

Treći najveći tip grešaka sa kojima se suočavaju ekološki prihvatljive plinovito izolovane prstenske glavne jedinice jeste pregrejanje zbog nedovoljne disipacije toplote. Performanse disipacije toplote azota su značajno slabije od onih SF₆ plina, karakteristika koja je posebno izražena pod uslovima visokog opterećenja. Kada struja premaši 2100 A, kapacitet disipacije toplote azot-insulativnih prstenskih glavnih jedinica postaje nedovoljan, lako dovodeći do starenja materijala izolacije i grešaka u spojevima.

Specifične manifestacije nedovoljne disipacije toplote uključuju pregrejanje spojeva kabla, porast temperature na spojevima busbara i karbonizaciju materijala izolacije. Na primer, analizirana je teška nesreća u kojoj je došlo do sagorijevanja spoja kabla, i utvrđeno je da je uzrok kombinacija loših praksi instalacije i nedovoljne disipacije toplote. U dugoročnoj operaciji, pregrejanje dovodi do pada performansi materijala izolacije, stvarajući zao krug koji konačno dovodi do kratkih spojeva ili eksplozija.

Uzroci problema disipacije toplote uglavnom uključuju tri aspekta: prvo, provodnost toplote azota je samo četvrtina onog SF₆, što dovodi do loše provodnosti toplote; drugo, kompaktni dizajn ekološki prihvatljivih prstenskih glavnih jedinica ograničava prostor plinskog komora, ograničavajući prirodnu konvektivnu hladnju; i treće, toplota generisana tokom operacije pod visokim opterećenjem teško se efikasno disipira, dovodeći do lokalnih porasta temperature.

U poslednjih godina pojavile su se razne inovativne rešenja za rešavanje problema disipacije toplote. Radijativne hladne boje mogu smanjiti površinsku temperaturu prstenskih glavnih jedinica za 30,9°C tokom dana, nudeći dobre mehaničke osobine, otpornost na starenje i koroziju. Razvijeni inteligentni uređaji za hladnju i sušenje, kroz koordinisanu operaciju ventilatora i sušara, mogu smanjiti temperature prstenskih glavnih jedinica za 40% i vlagoću za 58%, efikasno rešavajući probleme nedovoljne disipacije toplote. Takođe, optimizacija dizajna ventilacije plinskog komora i korišćenje materijala izolacije sa visokom provodnošću toplote su uobičajeni metodi poboljšanja.

4. Greške mehaničkih komponenti

Četvrta česta greška u ekološki prihvatljivim plinovito izolovanim prstenskim glavnim jedinicama jeste greška mehaničkih komponenti, uglavnom uključujući zaklanjanje mehanizma rada, iznos tranzicionih delova i starenje zatvarajućih komponenti. Iako zatvoreni dizajn plinskog komora smanjuje uticaj vlaznih okruženja na mehaničke komponente, dugotrajno zatvaranje takođe može dovesti do akumulacije vlage unutra, utičući na pouzdanost mehanizma rada.

Specifične manifestacije mehaničkih grešaka uključuju neuspelo otvaranje ili zatvaranje, zaklanjanje opruge i iznos ležajnih štapova. Na primer, zabeleženi su brojni slučajevi zaklanjanja mehanizma rada zbog starenja mehaničkih komponenti, obično povezani sa dugim periodima neaktivnosti ili nedovoljnim održavanjem. U ekološkoj opremi, mehaničke greške takođe mogu biti povezane sa kompaktnim internim prostorom plinskog komora i složenim rasporedom komponenata.

Uzroci mehaničkih grešaka uglavnom uključuju: prvo, dugotrajno zatvaranje može uticati na stanje smeđenja mehanizma rada; drugo, kompaktni dizajn povećava težinu instalacije i održavanja mehaničkih komponenti; i treće, ekološka oprema ima veće zahteve za mehaničkom čvrstoćom kako bi izdržala rizike deformacije plinskog komora.

Optimizacija strategija smeđenja ključna je za rešavanje grešaka mehaničkih komponenti. Preporučuje se korišćenje smeđenja na bazi poliurea (na primer, Kl smeđenje), koje nudi odličnu adaptabilnost na visoke i niske temperature (-40°C do +120°C), otpornost na lukove i dug životni vek (preko 10 godina). Takođe, redovno održavanje (na primer, zamena smeđenja svake 3 godine) i izbegavanje nekompatibilnih smeđenja (poput kalcij-evih ili natrij-evih smeđenja) su takođe važne mere za sprečavanje mehaničkih grešaka.