تحليل الأعطال الشائعة ووسائل مواجهتها لمفاتيح الدائرة ذات الفراغ ذات الجهد المتوسط

دور مفاتيح الدائرة ذات الفراغ في أنظمة المحطات الكهربائية وتحليل الأعطال الشائعة

عند حدوث أعطال في نظام المحطة الكهربائية، تلعب مفاتيح الدائرة ذات الفراغ دورًا حمايًا حاسمًا من خلال قطع التحميل الزائد وتيار القصر، مما يضمن التشغيل الآمن والاستقرار لنظام الطاقة. من الضروري تعزيز الفحص والصيانة الروتينية لمفاتيح الدائرة ذات الفراغ المتوسطة الجهد (MV)، وتحليل أسباب الأعطال الشائعة، وتنفيذ إجراءات تصحيح فعالة لتحسين موثوقية المحطة، مما يؤدي إلى تحقيق فوائد اقتصادية واجتماعية أكبر.

1. هيكل مفاتيح الدائرة ذات الفراغ

1.1 المكونات الأساسية

تتكون مفتاح الدائرة ذات الفراغ عادةً من المكونات الرئيسية التالية: آلية التشغيل، وحدة قطع التيار، نظام التحكم الكهربائي، الدعم العازل، والإطار الأساسي.

يمكن تصنيف آليات التشغيل إلى أنواع كهرومغناطيسية، ذات ربيع، ذو مغناطيس دائم، هوائي، وهيدروليكي. بناءً على الموضع النسبي لآلية التشغيل ومقطع التيار، يتم تصنيف مفاتيح الدائرة ذات الفراغ إلى أنواع متكاملة، معلقة، موديولية مغلقة تمامًا، مثبتة على قاعدة، أو ثابتة على الأرض.

1.2 مقطع التيار ذو الفراغ

يعتبر مقطع التيار ذو الفراغ المكون الرئيسي الذي يسمح بعمل مفتاح الدائرة ذات الفراغ بشكل صحيح. يتكون من الغلاف العازل، الدرع، الوصلة المرنة، قضيب التوصيل، نقاط التلامس المتحركة والسكونية، والأطراف.

للحفاظ على فعالية إخماد القوس الكهربائي، يجب الحفاظ على الفراغ الداخلي - عادةً عند ضغط أقل من 1.33×10⁻² باسكال. تم إحراز تقدم كبير في المواد، عمليات التصنيع، الهيكل، الحجم، والأداء لمقطوع التيار ذات الفراغ.

يتم صنع الغلاف العازل عادةً من السيراميك الألومينا أو الزجاج. توفر أغلفة السيراميك قوة ميكانيكية واستقرار حراري أفضل وهي الآن مُستخدمة على نطاق واسع. توجد نقطة التلامس المتحركة في الأسفل، متصلة بقضيب التوصيل. يعمل الأكمام المرشدة على ضمان حركة دقيق وسلسة رأسياً.

لرصد التآكل في نقاط التلامس، يتم وضع علامة على السطح الخارجي لمقطع التيار. من خلال ملاحظة نقل هذه العلامة بالنسبة للطرف السفلي، يمكن تقدير درجة التآكل في نقاط التلامس.

تحدث مسار التيار وإخماد القوس الكهربائي في الفجوة بين نقطة التلامس المتحركة والسكونية. يتم دعم الأجزاء المعدنية وختمها بواسطة الغلاف العازل، والذي يتم لحامه مع الدرع، نقاط التلامس، وأجزاء أخرى معدنية للحفاظ على سلامة الفراغ.

يقوم الدرع المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ والمطفو كهربائيًا والمحيط بنقاط التلامس بدور حيوي: أثناء قطع التيار، يقوم بالتقاط البخار المعدني من القوس الكهربائي، مما يمنع ترسبه على العازل ويحافظ على قوة العزل الداخلية.

2. الأعطال الشائعة في مفاتيح الدائرة ذات الفراغ المتوسطة الجهد

2.1 انخفاض مستوى الفراغ

فقدان الفراغ هو عطل حاسم ولكنه غالباً ما يكون غير مكتشف. العديد من التثبيتات لا تحتوي على معدات مراقبة كمية أو نوعية للفراغ، مما يعقد التشخيص.

إن تدهور الفراغ يقصر عمر مفتاح الدائرة، ويضعف قدرته على قطع التيار، وقد يؤدي إلى فشل كارثي أو انفجار. تتضمن الأسباب:

• خصائص ميكانيكية ضعيفة مثل زيادة المسافة الزائدة للتلامس، أو الرج في التلامس، أو عدم التزامن بين الأطوار.

• زيادة المسافة التي تتحرك فيها الوصلات أثناء التشغيل.

• عيوب تصنيع في زجاجة الفراغ (مثل الختم السيء أو عيوب المواد).

• تسرب في الوصلة المرنة بسبب التعب أو التلف.

2.2 فشل العزل

تستخدم العديد من مفاتيح الدائرة ذات الفراغ عزل مركب، حيث يتم تغليف مقطع التيار في غلاف من راتنج الإبوكسي. ومع ذلك، إذا لم يتم تغليف الأجزاء عالية الجهد بشكل كامل، فقد تؤدي العوامل البيئية إلى تدهور العزل.

يمكن أن يؤدي الحرارة المنبعثة أثناء التشغيل إلى زيادة تدهور أداء العزل، مما يزيد من خطر الفشل.

2.3 الرج الزائد في التلامس وعدم التزامن في التشغيل

يمكن أن يؤدي الرج الطويل في التلامس أثناء الإغلاق وعدم التزامن في الفتح والإغلاق إلى:

• أداء ميكانيكي ضعيف للمفتاح.

• عصي عزلية معيبة أو هياكل داعمة.

• عدم التوافق بين مستوى التلامس وممحور المفتاح الرئيسي.

2.4 تخزين طاقة الربيع غير الكامل

بعد الإغلاق، قد يفشل نظام الربيع في تخزين الطاقة بشكل كامل بسبب:

• فصل مبكر لدائرة التخزين بسبب إعدادات مفتاح الحد غير الصحيحة.

• انزلاق التروس بسبب التآكل الشديد.

• تقدم السن للموتور المستخدم في التخزين.

• ضغط ربيعي عالي يؤدي إلى حركة غير كاملة للعمود.

2.5 التشغيل الخاطئ والفشل في التشغيل

• تشوه التلامس: يمكن أن تشوه مواد التلامس الناعمة بعد العمليات المتكررة، مما يؤدي إلى تلامس ضعيف وفقدان الطور.

• فشل القطع: ناتج عن عدم تثبيت كافٍ للقفل القاطع، انزلاق الدبوس، جهد قطع منخفض، أو تلامس مساعد سيء.

• فشل الإغلاق: ناتج عن جهد إغلاق منخفض، لوحات وصل مشوهة، أبعاد قفل غير صحيحة، أخطاء في التوصيل، أو تلامس مساعد سيء.

3. إجراءات الوقاية والعلاج للأعطال

3.1 منع تدهور الفراغ

من الضروري فحص زجاجة الفراغ بشكل منتظم. استخدم جهاز اختبار الفراغ لقياس كمي أو أجرِ اختبارات تحمل الجهد لتقييم نوعي. إذا تم اكتشاف فقدان الفراغ، استبدل مقطع التيار واختبر المسافة والسychronization والرج للتأكد من المطابقة.

3.2 منع وعلاج فشل العزل

استخدم تقنية APG (التصلب الضغطي التلقائي) والأعمدة القطبية المغلقة بشكل صلب لتغليف مقطع التيار وطرفيات الإخراج. هذا يقلل من الحجم ويحمي من التأثيرات البيئية.

قم بإجراء اختبارات دورية لأداء العزل وتوقع عمر العزل باستخدام معدات متخصصة. اتبع إجراءات تركيب وتشغيل وصيانة صارمة لمنع الأخطاء البشرية. قم بتنظيف وفحص العوازل والعصي العازلة بشكل منتظم لمنع الأعطال المتعلقة بالغبار.

3.3 التعامل مع الرج والتزامن

قم بإدخال غسالة مسطحة بين العصا العازلة ومقبض التحويل لتقليل الرج. قم بضبط التحديد الرأسي لسطح نهاية التلامس لتقليل الرج.

بالنسبة للتشغيل غير المتزامن، استخدم جهاز اختبار خصائص المفتاح لقياس وقت الرج عند الإغلاق، أوقات التشغيل الثلاثية، والتوافق بين الأطوار. بناءً على النتائج، قم بتعديل طول العصا العازلة ضمن حدود المسافة والسychronization المحددة لتحقيق التزامن.

3.4 حل عدم اكتمال تخزين الربيع

• استبدل المحركات المخزنة القديمة.

• تحسين دقة التجميع للمكونات القاطعة والمتداخلة.

• تعزيز المعالجة الحرارية للتروس المخزنة لمنع التآكل والانزلاق.

3.5 منع التشغيل الخاطئ والفشل في التشغيل

عزز موثوقية دارة التحكم بتثبيت تلامس المساعد وتحسين آليات الوصل لمنع التشوه أو عدم التوافق. تأكد من توصيلات السلك الموثوقة.

حافظ على بيئة تشغيل نظيفة وقم بترطيب الأجزاء المتحركة لمنع الصدأ والفشل الناجم عن التلوث.

بالنسبة للأعطال في دائرة الإغلاق، قم بفحص مفتاح المساعد المثبت على القاعدة. استخدم متر متعدد لفحص الاستمرارية في مأخذ الثانوية. إذا كان المأخذ مفتوحًا، فقم باختبار الاستمرارية بين أطراف مفتاح المساعد والمأخذ لتحديد العطل.

4. الخلاصة

باختصار، لضمان التشغيل الموثوق لمفاتيح الدائرة ذات الفراغ، يجب على الشركات والموظفين تحديد أسباب الأعطال الشائعة مثل فقدان الفراغ، فشل العزل، الرج في التلامس، مشاكل تخزين الربيع، والتشغيل الخاطئ، وتنفيذ إجراءات وقائية وتصحيحية فعالة. الصيانة الاستباقية والتحسين التقني هما مفتاح تقليل الأعطال وتعزيز السلامة والكفاءة والطول الزمني لأنظمة المحطات الكهربائية.