Förståelse och hantering av fel i kväveisoleringsskyddsringar
1. Gas System Faults
Den allvarligaste typen av fel i miljövänliga gasisoleringssystem för ringhuvuden är relaterade till gassystemet, främst involverande gasläckage och tryckanomalier. Gasläckage i kväveisoleringssystem för ringhuvuden beror huvudsakligen på åldring av tätningsmaterial och brister i svetsningsprocesser. Statistik visar att ungefär 65% av gasläckagefel är relaterade till åldring av O-ringar, medan 30% orsakas av otillräcklig svetsning. Gasläckage påverkar inte bara isoleringsprestanda utan kan också leda till säkerhetsproblem under extrema förhållanden. När koncentrationen av kväve ökar, vilket gör att syrehalten i miljön sjunker under 19,5%, kan kvävningsrisk förekomma, vilket utgör en hotbild för personalens säkerhet.
Tryckanomalier representerar ett annat vanligt fel, främst orsakade av regleringsfel i solenoideventilar eller tätningsfel. Driftstrycket för kväveisoleringssystem för ringhuvuden hålls normalt mellan 0,12 och 0,13 MPa, med det nominella absoluta trycket som inte överstiger 0,2 MPa. När trycket sjunker under 90% av det nominella värdet (ungefär 0,11 MPa) minskar systemets isoleringsprestanda betydligt, vilket kräver omedelbar fyllning eller underhåll. Under högspänningsimpulser visar kvävets dielektriska styrka en "kamphänvisning", där förhållandet mellan tryck och isoleringsstyrka är linjärt endast i enhetliga eller något oenhliga elektriska fält, vilket gör tryckkontroll mer komplex.
För att hantera gassystemfel är moderna miljövänliga ringhuvuden vanligtvis utrustade med avancerade gaskontrollsystem, inklusive trycksensorer, gasläckagedetektorer och fuktighetsövervakningsmoduler. Till exempel möjliggör trådlös sensor teknologi multidimensionell realtidsovervakning av temperatur, tryck, läckage och fuktighetsinnehåll i gaskammaren, vilket betydligt förbättrar felförebyggande kapaciteten. Praktiska tillämpningar visar att installation av sådana övervakningssystem kan minska gasläckagefel frekvensen med över 75% och förlänga utrustningens underhållscykel till 3-5 år.
2. Fel Relaterade till Elektriska Fält
Delvis avlossning och brytning orsakade av ojämn fördelning av elektriska fält är den andra stora kategorin av fel i miljövänliga gasisoleringssystem för ringhuvuden. Detta beror huvudsakligen på att kvävets isoleringsstyrka endast är omkring en tredjedel av SF₆-gas. I oenhliga elektriska fält försämras kvävets isoleringsprestanda betydligt, vilket gör det benäget för avlossningsfenomen.
Specifika manifestationer av fel relaterade till elektriska fält inkluderar avlossningar vid monteringsskruvar för busshål, elektrisk fältdistortion runt flänger, och ytförtändningar på isolatorer. Forskning visar att det maximala elektriska fältet vid dessa felpunkter kan nå 5,4 kV/mm, vilket långt överstiger säkerhetströsklar. Till exempel kan installation av sköljningslock på skruvhuvuden reducera det elektriska fältet till 2,3 kV/mm, vilket betydligt minskar risken för avlossning.
Orsakerna till fel relaterade till elektriska fält inkluderar huvudsakligen tre faktorer: först, den låga isoleringsstyrkan hos kväve (omkring en tredjedel av SF₆), vilket kräver mer preciserad design av elektriska fält; andra, det komplexa inre strukturen av gaskammaren, vilket lätt formerar punkter med koncentrerade elektriska fält; och tredje, den kompakta designen av miljövänliga ringhuvuden, som vanligtvis har mindre fasavstånd än traditionell utrustning, vilket förvärrar ojämnheten i elektriska fält. I miljövänliga ringhuvuden är luftavståndet mellan ledare och faser eller mark vanligtvis inte mer än 125 mm, mycket mindre än de över 350 mm i SF₆-isolerade enheter, vilket gör kontroll av elektriska fält särskilt viktigt.
Att hantera problem relaterade till elektriska fält kräver designoptimering. Genom att använda likpotentialisola sleever och optimera formen på busshål och flänger genom simulering av elektriska fält kan risken för delvis avlossning minskas. Dessutom är det effektivt att öka radien på elektrodernas filletter (R-vinklar) och använda runda busshål för att minska ojämnheten i elektriska fält. Vid tillverkning är det viktigt att se till att ytelktriska fältstyrkan för livsfarliga delar och isolatorer uppfyller standardkraven, särskilt kontroll av delvis avlossning av epoxidresinskomponenter.
3. Fel Orsakade av Värmespridningsproblem
Den tredje stora typen av fel som miljövänliga gasisoleringssystem för ringhuvuden står inför är överhettning på grund av otillräcklig värmespridning. Kvävets värmespridningsprestanda är betydligt svagare än SF₆-gas, en egenskap som är särskilt framträdande under drift med hög belastning. När strömmen överskrider 2100 A blir värmespridningskapaciteten för kväveisoleringssystem för ringhuvuden otillräcklig, vilket lätt leder till åldring av isoleringsmaterial och anslutningsfel.
Specifika manifestationer av otillräcklig värmespridning inkluderar överhettning av kabelfogar, temperaturökning vid busshalsanslutningar och kolning av isoleringsmaterial. Till exempel analyserades en allvarlig olycka med brinnande kabelfogar och fanns vara orsakad av en kombination av dålig installationspraxis och otillräcklig värmespridning. Under långvarig drift leder överhettning till en nedgång i isoleringsmaterialens prestanda, vilket skapar en ond cirkel som slutligen resulterar i kortslutning eller explosion.
Orsakerna till värmespridningsproblem inkluderar huvudsakligen tre aspekter: först, kvävets termiska ledningsförmåga är endast en fjärdedel av SF₆, vilket resulterar i dålig termisk ledning; andra, den kompakta designen av miljövänliga ringhuvuden begränsar gaskammarns utrymme, vilket begränsar naturlig konvektionssvalkning; och tredje, värme genererad under drift med hög belastning är svår att effektivt sprida, vilket leder till lokal temperaturökning.
Under de senaste åren har olika innovativa lösningar dykt upp för att hantera värmespridningsproblem. Strålningssvalkande lack kan minska ringhuvudens yttemperatur med 30,9°C under dagen, vilket erbjuder goda mekaniska egenskaper, motstånd mot åldring och korrosion. Utvecklade intelligenta svalkning och avfuktningssystem, genom samordnad drift av fläktar och avfuktare, kan minska ringhuvudens temperatur med 40% och fuktighet med 58%, vilket effektivt löser problem med otillräcklig värmespridning. Dessutom är optimering av gaskammarens ventilationsdesign och användning av material med hög termisk ledning vanliga förbättringsmetoder.
4. Mekaniska Komponentfel
Det fjärde vanliga felet i miljövänliga gasisoleringssystem för ringhuvuden är mekaniska komponentfel, främst inkluderande fastnat i drivmekanism, slitage av transmissiondelar och åldring av tätningskomponenter. Trots att gaskammarens tätade design minskar påverkan av fuktiga miljöer på mekaniska komponenter kan långvarig tätning också leda till inre fuktansamling, vilket påverkar driftmekanismens tillförlitlighet.
Specifika manifestationer av mekaniska fel inkluderar oförmåga att öppna eller stänga, fastnat i fjädrar och slitage av transmissionsspindlar. Till exempel har flera fall av fastnat i drivmekanism orsakade av åldring av mekaniska komponenter registrerats, vilka normalt är relaterade till långa perioder av inaktivitet eller otillräckligt underhåll. I miljövänlig utrustning kan mekaniska fel också vara relaterade till den kompakta inre utrymmesdesignen av gaskammaren och den komplexa layouten av komponenter.
Orsakerna till mekaniska fel inkluderar huvudsakligen: först, långvarig tätning kan påverka drivmekanismens smörjningstillstånd; andra, kompakta design ökar installationssvårigheten och underhållskomplexiteten för mekaniska komponenter; och tredje, miljövänlig utrustning har högre krav på mekanisk styrka för att motstå risker för gaskammardformation.
Optimering av smörjningsstrategier är nyckeln till att hantera mekaniska komponentfel. Det rekommenderas att använda polyureabaserade smörjer (som Kl-smörje), vilka erbjuder utmärkt anpassning till både höga och låga temperaturer (-40°C till +120°C), motstånd mot bågar och lång livslängd (över 10 år). Dessutom är regelbundet underhåll (till exempel smörjesbyte var tredje år) och undvikande av inkompatibla smörjer (som kalciumbaserade eller natriumbaserade smörjer) också viktiga åtgärder för att förhindra mekaniska fel.
