Analýza běžných poruch a opatření pro středně vysokonapěťové vakuumové spínače
Role vakuových obvodových čerstvů v podstacích a analýza běžných poruch
Když dojde k poruše v systému podstatnice, hrají vakuové obvodové čerstvy klíčovou ochrannou roli přerušením přetížení a krátkozavření, což zajišťuje bezpečné a stabilní fungování elektrických systémů. Je nezbytné posílit pravidelnou inspekci a údržbu středně vysokotlažových (MV) vakuových obvodových čerstev, analyzovat běžné příčiny selhání a provést efektivní opatření k odstranění vad, aby se zlepšila spolehlivost podstatnic, což přináší větší ekonomické a společenské výhody.
1. Struktura vakuových obvodových čerstev
1.1 Základní komponenty
Vakuová obvodová čerstva obvykle obsahuje následující klíčové komponenty: pohonný mechanismus, jednotka pro přerušení proudu, elektrický řídicí systém, izolační podpora a nosná ramena.
Pohonné mechanismy lze rozdělit na elektromagnetické, pružinové, trvalomagnetické, pneumatické a hydraulické typy. Na základě vzájemné polohy pohonného mechanismu a přerušovače jsou vakuové obvodové čerstvy dále kategorizovány jako integrované, visuté, plně uzavřené modulární, stojany montované nebo podlahové typy.
1.2 Vakuový přerušovač
Vakuový přerušovač je klíčovou komponentou, která umožňuje správné fungování vakuové obvodové čerstvy. Sestává z izolační obálky, štítku, měkkého hadice, vodičové tyče, pohyblivého a pevného kontaktu a koncových krytů.
Pro udržení efektivního uhasení oblouku musí být udržován vnitřní vakuum—obvykle s tlakem nižším než 1,33×10⁻² Pa. Byly dosaženy významné pokroky v materiálech, výrobních procesech, struktuře, velikosti a výkonu vakuových přerušovačů.
Izolační obálka je běžně vyrobena z keramiky z oxidu hliníku nebo skla. Keramické obálky nabízejí lepší mechanickou sílu a tepelnou stabilitu a jsou nyní široce používány. Pohyblivý kontakt je umístěn dole a spojen s vodičovou tyčí. Směrová roura zajišťuje přesný a hladký svislý pohyb.
Pro sledování opotřebení kontaktu je na vnější povrch přerušovače umístěn tečkový marker. Pozorováním posunu tohoto markeru vzhledem k dolnímu konci lze odhadnout stupeň eroze kontaktu.
Proudová cesta a uhasení oblouku probíhají v mezerě mezi pohyblivým a pevným kontaktem. Kovy jsou podporovány a uzavřeny izolační obálkou, která je svarována se štítkem, kontakty a jinými kovy, aby byla zachována integrity vakuu.
Nerezový štítek, elektricky volně visící a obklopující kontakty, hraje klíčovou roli: během přerušení proudu zachytává kovový páru z oblouku, zabráňuje usazení na izolátoru a zachovává vnitřní izolační sílu.
2. Běžné poruchy v středně vysokotlažových vakuových obvodových čerstvách
2.1 Snížení úrovně vakuu
Ztráta vakuu je klíčová, ale často nezjištěná porucha. Mnoho instalací nemá kvantitativní nebo kvalitativní vybavení pro sledování vakuu, což komplikuje diagnostiku.
Degradace vakuu zkracuje životnost čerstvy, oslabuje schopnost přerušení proudu a může vést k katastrofálnímu selhání nebo explozi. Příčiny zahrnují:
Špatné mechanické charakteristiky, jako je příliš velký přejíždění, odrážení kontaktu nebo fázová asynchronie.
Příliš velké pohyby spojek během provozu.
Výrobní vadu v vakuové lahvici (např. špatné utěsnění nebo materiálové nedostatky).
Únik v měkké hadici z důvodu unavení nebo poškození.
2.2 Selhání izolace
Mnoho vakuových čerstev používá kompozitní izolaci, vloženou do epoxidové pryskyřičné obaly. Pokud však vysokonapěťové části nejsou plně zapuštěny, mohou environmentální faktory kompromitovat izolaci.
Teplo vygenerované během provozu může dále degradovat výkon izolace a zvyšovat riziko selhání.
2.3 Příliš velké odrážení kontaktu a asynchronní provoz
Dlouhotrvající odrážení kontaktu během zavírání a asynchronní otevírání/zavírání může být způsobeno:
Nedostatečným mechanickým výkonem čerstvy.
Defektními izolačními tažnými tyčemi nebo nosnými strukturami.
Nesouladem mezi plochou kontaktu a centrální osou čerstvy.
2.4 Nesplnění úložení energie ve pružině
Po zavření může pohonný mechanismus s pružinou selhat v plném uložení energie z důvodu:
Předčasného odpojení okruhu úložení z důvodu nesprávné nastavení koncového spínace.
Posuvu ozubeného kola z důvodu silného opotřebení.
Stárnutí motoru pro úložení.
Vysokého napětí pružiny vedoucího k nesplnění pohybu hřídele.
2.5 Nefunkčnost a selhání při provozu
Deformace kontaktu: Měkké kontaktní materiály mohou deformovat po opakovaných operacích, což vede ke špatnému kontaktu a ztrátě fáze.
Selhání tripu: Způsobeno nedostatečným zapnutím tripového zámku, posouváním pinu, nízkým napětím tripu nebo špatným kontaktem pomocného spínace.
Selhání při zavírání: Vzniká z nízkého napětí při zavírání, deformovaných spojkových desek, nesprávných rozměrů zámku, chybami při drátování nebo špatným kontaktem pomocného spínace.
3. Opatření k prevenci a odstranění poruch
3.1 Prevence degradace vakuu
Pravidelná kontrola vakuové lahvičky je nezbytná. Použijte vakuový tester pro kvantitativní měření nebo provádějte zkoušky výdrži proti napětí pro kvalitativní hodnocení. Pokud je detekována ztráta vakuu, nahraďte přerušovač a znovu testujte pohyb, synchronizaci a odrážení, abyste zajistili soulad.
3.2 Prevence a léčba selhání izolace
Použijte technologii APG (Automated Pressure Gelation) a pevně uzavřené sloupce pro zapuštění přerušovače a výstupních terminálů. To snižuje velikost a chrání před environmentálními efekty.
Pravidelně testujte výkon izolace a predikujte životnost izolace pomocí specializovaného vybavení. Dodržujte striktní postupy pro instalaci, spuštění a údržbu, aby se zabránilo lidským chybám. Pravidelně čistěte a inspektujte izolátory a tažné tyče, aby se předešlo selhání způsobené prachem.
3.3 Řešení odrážení kontaktu a asynchronie
Vložte rovnou podložku mezi izolační tažnou tyč a přenosový pák, aby se snížilo odrážení kontaktu. Upravte svislou kolmost plochy konečného kontaktu, aby se minimalizovalo odrážení.
Pro asynchronní provoz použijte tester charakteristik spínacích zařízení k měření času odrážení při zavírání, času provozu tří fází a fázové synchronizace. Na základě výsledků upravte délku tažné tyče v určených mezích pohybu a přejíždění, aby byla dosažena synchronizace.
3.4 Řešení nesplnění úložení energie ve pružině
Nahraďte stárnoucí motory pro úložení.
Zlepšete přesnost sestavení trippových a interlockových komponent.
Zlepšete tepelnou úpravu ozubených kol pro prevenci opotřebení a posouvání.
3.5 Prevence nefunkčnosti a selhání při provozu
Zlepšete spolehlivost řídicího obvodu zabezpečením kontaktů pomocného spínace a optimalizací mechanismu spojek, aby se předešlo deformaci nebo nesouladu. Zajistěte spolehlivé připojení drátů.
Udržujte čisté pracovní prostředí a mazání pohyblivých částí, aby se předešlo korozí a selhání způsobené kontaminací.
Pro poruchy v okruhu zavírání proveďte kontrolu pomocného spínace montovaného na základně. Použijte multimeter k zkontrolování spojitosti na sekundárním zásuvníku. Pokud je zásuvník otevřen, testujte spojitost mezi terminály pomocného spínace a zásuvníkem, aby se lokalizovala porucha.
4. Závěr
Shrnutím, aby bylo zajištěno spolehlivé fungování vakuových obvodových čerstev, musí podniky a personál identifikovat hlavní příčiny běžných poruch, jako je ztráta vakuu, selhání izolace, odrážení kontaktu, problémy s úložením energie ve pružině a nefunkčnost, a provést efektivní preventivní a korekční opatření. Proaktivní údržba a technická optimalizace jsou klíčové pro minimalizaci selhání a zlepšení bezpečnosti, efektivity a dlouhodobosti systémů podstatnic.
