Анализ на често срещани неисправности и мерки за среднонапрастни вакуумни прекъсвачи

Ролята на вакуумните прекъсвачи в системите за подстанции и анализ на често срещаните дефекти

Когато в системата за подстанция се появят дефекти, вакуумните прекъсвачи играят критична защитна роля, като прекъсват претоварването и токовете при кратко замыкание, осигурявайки безопасна и стабилна работа на електроенергийните системи. Е необходимо да се засили редовната инспекция и поддръжка на средноволтовите (MV) вакуумни прекъсвачи, да се анализират често срещаните причини за дефекти и да се приложат ефективни коректиращи мерки, за да се повиши надеждността на подстанциите, което ще доведе до по-големи икономически и социални ползи.

1. Структура на вакуумните прекъсвачи

1.1 Основни компоненти

Вакуумният прекъсвач обикновено се състои от следните ключови компоненти: операционен механизъм, единица за прекъсване на тока, електрическа контролна система, изолираща опора и основна рама.

Операционните механизми могат да бъдат класифицирани като електромагнитни, с пружина, с постоянен магнет, пневматични и хидравлични. В зависимост от относителното положение на операционния механизъм и прекъсвителя, вакуумните прекъсвачи се разделят на интегрирани, висящи, модулни с пълно затворен корпус, на платформа или на под.

1.2 Вакуумен прекъсвач

Вакуумният прекъсвач е основният компонент, който позволява правилната работа на вакуумния прекъсвач. Той се състои от изолираща обвивка, екран, гофрирана тръба, проводим стълб, движещи се и фиксиран контакти, и капаците.

За да се запази ефективното угасване на дъга, вътрешният вакуум трябва да бъде запазен – обикновено при налягане под 1,33×10⁻² Па. Съществени напредъци са направени в материалите, производствените процеси, структурата, размера и производителността на вакуумните прекъсвачи.

Изолиращата обвивка обикновено е направена от алуминия оксид или стъкло. Обвивките от керамика предлагат по-висока механична устойчивост и термална стабилност и сега са широко приети. Движещият контакт се намира в долната част, свързан с проводимия стълб. Ръководна тръба осигурява прецизно и плавно вертикално движение.

За наблюдение на износването на контактите, маркер във формата на точка се поставя върху външната повърхност на прекъсвителя. Чрез наблюдаване на разместването на този маркер спрямо долната част, може да се оцени степента на износване на контактите.

Пътят на тока и прекъсването на дъгата се случват в разстоянието между движещия и фиксиран контакт. Металните компоненти са поддържани и запечатени от изолиращата обвивка, която е сварена към екрана, контактите и другите метални части, за да се запази вакуумната целост.

Електрически свободно плаващият неръждаемостал екран, обграждащ контактите, играе важна роля: по време на прекъсване на тока, той уловава металната пара от дъгата, предотвратявайки нейното осаждане върху изолатора и запазвайки вътрешната изолация.

2. Често срещани дефекти в средноволтовите вакуумни прекъсвачи

2.1 Намалено вакуумно ниво

Губенето на вакуум е критичен, но често незабелязан дефект. Много инсталации липсват на количествено или качествено оборудване за мониторинг на вакуума, което усложнява диагнозата.

Деградацията на вакуума намалява жизнения цикъл на прекъсвача, влошава способността за прекъсване на тока и може да доведе до катастрофален дефект или взрив. Причините включват:

• Слаби механични характеристики, като прекомерно превишаване, подскачане на контактите или асинхронизъм на фазите.

• Прекомерно движение на връзката по време на операция.

• Производствени дефекти в вакуумната бутилка (например, слабо запечатване или материали с дефекти).

• Утечка в гофрираната тръба поради умора или повреда.

2.2 Изолационен дефект

Много вакуумни прекъсвачи използват комбинирана изолация, вградена в жилище от епоксидна смола. Но ако високоволтовите части не са напълно обгръщащи, околната среда може да компрометира изолацията.

Топлината, произведена по време на операция, може да допълнително влоши изолационната производителност, увеличавайки риска от дефект.

2.3 Прекомерно подскачане на контактите и асинхронна работа

Продължителното подскачане на контактите при затваряне и асинхронното отваряне/затваряне може да резултират от:

• Подстандартно механично изпълнение на прекъсвача.

• Дефектни изолационни теглещи стълби или опорни конструкции.

• Несъответствие между равнината на контактите и централната ос на прекъсвача.

2.4 Непълно зареждане на пружината

След затваряне, механизът с пружина може да не успее да зареди напълно енергията поради:

• Прематуро прекъсване на контура за зареждане, причинено от неправилно зададени граници на ограничителните ключове.

• Съскане на зубчато колело поради сериозен износ.

• Стареене на мотора за зареждане.

• Високо напрежение в пружината, водещо до непълно движение на вала.

2.5 Неправилна работа и невъзможност за работа

• Деформация на контактите: Меките материалите на контактите могат да се деформират след многократни операции, водейки до лоши контакти и загуба на фаза.

• Неуспешно отваряне: Причинено от недостатъчно задействане на заключващия ключ, плъзгане на шип, ниско напрежение за отваряне или лоши контакти на допълнителния ключ.

• Неуспешно затваряне: Резултат от ниско напрежение за затваряне, деформирана връзка, неправилни размери на заключващия ключ, грешки в проводката или лоши контакти на допълнителния ключ.

3. Профилактика и мерки за корекция на дефектите

3.1 Предотвратяване на деградацията на вакуума

Редовната инспекция на вакуумната бутилка е есенциална. Използвайте вакуумен тестер за количествено измерване или извършете тестове за издържане на напрежение за качествена оценка. Ако се установи губене на вакуум, заменете прекъсвителя и повторно тестирайте движението, синхронизацията и подскачането, за да се уверите в съответствието.

3.2 Предотвратяване и лечение на изолационни дефекти

Приложете технологията APG (Автоматизирано Гелироване Под Налягане) и твърдо запечатани стълбове, за да обгръщате прекъсвителя и изходните терминали. Това намалява размера и защитава от околната среда.

Редовно тестирайте изолационната производителност и прогнозирайте продължителността на изолацията с помощта на специализирано оборудване. Следвайте стриктни процедури за инсталиране, пускане в експлоатация и поддръжка, за да се предотвратят човешките грешки. Редовно чистете и инспектирайте изолаторите и теглещите стълби, за да се предотвратят дефекти, причинени от прах.

3.3 Решаване на проблемите с подскачането на контактите и асинхронната работа

Поставете плоска прокладка между изолационната теглеща стълба и предавателния лост, за да намалите подскачането на контактите. Коригирайте вертикалната подравняване на контактната повърхност, за да минимизирате подскачането.

За асинхронната работа, използвайте тестер за характеристики на ключовете, за да измерите времето на подскачане при затваряне, времето на трифазна работа и синхронизацията. На базата на резултатите, коригирайте дължината на теглещата стълба в предвидените граници за движение и превишаване, за да се постигне синхронизация.

3.4 Решаване на непълното зареждане на пружината

• Заменете стареящите мотори за зареждане.

• Подобрете точността на сборката на компонентите за отваряне и блокиране.

• Подобрете термичната обработка на зъбните колела, за да се предотврати износ и съскане.

3.5 Предотвратяване на неправилната работа и невъзможност за работа

Подобрете надеждността на контролния контур, като осигурите надеждни контакти на допълнителния ключ и оптимизирате връзките, за да се предотврати деформация или несъответствие. Осигурете надеждни връзки.

Поддържайте чиста работна среда и смазайте движещите се части, за да се предотвратят дефекти, причинени от ръжда и замърсяване.

За дефекти в контура за затваряне, инспектирайте допълнителния ключ, монтиран на основата. Използвайте мултиметър, за да проверите непрекъснатостта на вторичния разтвор. Ако разтворът е отворен, проверете непрекъснатостта между контактите на допълнителния ключ и разтвора, за да локализирате дефекта.

4. Заключение

Обобщавайки, за да се гарантира надеждната работа на вакуумните прекъсвачи, предприятията и персонала трябва да идентифицират коренните причини на често срещаните дефекти, като губене на вакуум, изолационни дефекти, подскачане на контактите, проблеми с зареждането на пружината и неправилна работа, и да приложат ефективни профилактични и коректиращи мерки. Превантивната поддръжка и техническата оптимизация са ключови за минимизиране на дефектите и подобряване на безопасността, ефективността и продължителността на експлоатацията на системите за подстанции.