تحلیل اشکالات رایج و راهکارهای مقابله با آنها برای شیرهای برش خلاء ولتاژ متوسط

نقش دیودهای خلاء در سیستم‌های زیرстанسیون و تحلیل خطاهای معمول

در صورت بروز خطا در سیستم زیرستانسیون، دیودهای خلاء نقش محافظی حیاتی ایفا می‌کنند با قطع جریان‌های بیش از حد و کوتاه شدن، تضمین عملکرد ایمن و پایدار سیستم‌های برق. لازم است تا بازرسی و نگهداری روزمره دیودهای خلاء فشار متوسط (MV) تقویت شود، علل معمول خرابی‌ها تحلیل شود و اقدامات اصلاحی موثر اجرا شود تا قابلیت اطمینان زیرستانسیون افزایش یابد و بهره‌وری اقتصادی و اجتماعی بیشتری ایجاد شود.

۱. ساختار دیودهای خلاء

۱.۱ اجزای اصلی

یک دیود خلاء معمولاً شامل اجزای کلیدی زیر است: مکانیسم عملیاتی، واحد قطع جریان، سیستم کنترل الکتریکی، پشتیبانی عایق و بدنه پایه.

مکانیسم‌های عملیاتی می‌توانند به انواع الکترومغناطیسی، با فنر، مغناطیس دائمی، هوایی و هیدرولیک تقسیم‌بندی شوند. بر اساس موقعیت نسبی مکانیسم عملیاتی و قطع کننده، دیودهای خلاء به گونه‌های یکپارچه، معلق، ماژولی کاملاً بسته، روی پایه یا روی زمین تقسیم‌بندی می‌شوند.

۱.۲ قطع کننده خلاء

قطع کننده خلاء قطعه اصلی است که عملکرد صحیح دیود خلاء را ممکن می‌سازد. این قطع کننده شامل پوشش عایق، سپر، بلوری، میله هادی، تماس‌های متحرک و ثابت و پایانه‌ها است.

برای حفظ خاموشی مؤثر قوس الکتریکی، خلاء داخلی باید حفظ شود - معمولاً در فشار کمتر از ۱.۳۳×۱۰⁻² پاسکال. پیشرفت‌های قابل توجهی در مواد، فرآیندهای تولید، ساختار، اندازه و عملکرد قطع کننده‌های خلاء صورت گرفته است.

پوشش عایق معمولاً از سرامیک آلومینا یا شیشه ساخته می‌شود. پوشش‌های سرامیک دارای مقاومت مکانیکی و پایداری حرارتی بالاتری هستند و حالا به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. تماس متحرک در پایین قرار دارد و به میله هادی متصل است. یک لوله هدایت کننده تضمین می‌کند که حرکت عمودی دقیق و هموار باشد.

برای نظارت بر ارتداد تماس، یک علامت نقطه‌ای روی سطح بیرونی قطع کننده قرار داده می‌شود. با مشاهده جابجایی این علامت نسبت به پایین، میزان ارتداد تماس تخمین زده می‌شود.

مسیر جریان و قطع قوس الکتریکی در فاصله تماس بین تماس‌های متحرک و ثابت اتفاق می‌افتد. قطعات فلزی توسط پوشش عایق پشتیبانی و بسته شده‌اند که به سپر، تماس‌ها و سایر قطعات فلزی جوش داده شده تا تمامیت خلاء حفظ شود.

سپر فولاد ضدزنگ، که الکتریکی شناور و اطراف تماس‌ها قرار دارد، نقش مهمی ایفا می‌کند: در حین قطع جریان، آن می‌تواند بخار فلزی از قوس را جذب کند و از توده‌نشینی آن بر روی عایق جلوگیری کند و قدرت عایق داخلی را حفظ کند.

۲. خطاهای معمول در دیودهای خلاء فشار متوسط

۲.۱ کاهش سطح خلاء

افت خلاء یک خطا بحرانی اما اغلب غیرقابل تشخیص است. بسیاری از نصب‌ها دارای تجهیزات مراقبت کمی یا کیفی خلاء نیستند که تشخیص را پیچیده می‌کند.

کاهش خلاء عمر مفید دیود را کاهش می‌دهد، توانایی قطع جریان را کاهش می‌دهد و ممکن است منجر به خرابی فاجعه‌بار یا انفجار شود. علل عبارتند از:

• مشخصات مکانیکی ضعیف مانند حرکت بیش از حد، ارتجاع تماس یا عدم همزمانی فاز.

• حرکت زیاد مفصل در حین عملیات.

• نقص در تولید فلکون خلاء (مانند بسته‌بندی ضعیف یا نقص مواد).

• تشکیل ریزش در بلوری به دلیل خستگی یا آسیب.

۲.۲ خرابی عایق

بسیاری از دیودهای خلاء از عایق ترکیبی استفاده می‌کنند که قطع کننده را در یک پوشش رزین اپوکسی قرار می‌دهند. اما اگر قطعات فشار بالا به طور کامل در پوشش قرار نگیرند، عوامل محیطی می‌توانند عایق را تحت تأثیر قرار دهند.

گرمای تولید شده در حین عملیات می‌تواند عملکرد عایق را بیشتر کاهش دهد و خطر خرابی را افزایش دهد.

۲.۳ ارتجاع تماس زیاد و عملکرد غیرهمزمان

ارتجاع تماس طولانی در زمان بسته شدن و عملکرد غیرهمزمان در زمان باز شدن/بسته شدن می‌تواند ناشی از:

• عملکرد مکانیکی نامناسب دیود.

• نقص در میله‌های عایق کش یا ساختارهای پشتیبان.

• عدم هم‌خطی بین صفحه تماس و محور مرکزی دیود.

۲.۴ ذخیره‌سازی ناقص انرژی فنر

بعد از بسته شدن، مکانیسم فنر ممکن است نتواند انرژی را به طور کامل ذخیره کند به دلیل:

• قطع زودهنگام مدار ذخیره‌سازی به دلیل تنظیمات نادرست سوئیچ محدودیت.

• لغزش دنده به دلیل ارتداد شدید.

• سن بالای موتور ذخیره‌سازی.

• تنش بالای فنر که باعث حرکت ناقص محور می‌شود.

۲.۵ عملکرد نامناسب و عدم عملکرد

• تغییر شکل تماس: مواد تماس نرم می‌توانند بعد از تکرار عملیات تغییر شکل دهند و منجر به تماس ضعیف و از دست دادن فاز شوند.

• ناتوانی در باز شدن: ناشی از گیر از کم بودن ولتاژ باز شدن، لغزش میله، ولتاژ باز شدن پایین یا تماس ضعیف سوئیچ کمکی.

• ناتوانی در بسته شدن: ناشی از ولتاژ بسته شدن پایین، تغییر شکل صفحات میله‌ای، ابعاد نادرست گیر، خطاهای کابل‌کشی یا تماس ضعیف سوئیچ کمکی.

۳. اقدامات پیشگیری و رفع خطا

۳.۱ جلوگیری از کاهش خلاء

بازرسی منظم فلکون خلاء ضروری است. از یک تست‌کننده خلاء برای اندازه‌گیری کمی یا انجام تست تحمل ولتاژ برای ارزیابی کیفی استفاده کنید. اگر کاهش خلاء شناسایی شد، قطع کننده را تعویض کرده و مجدداً حرکت، همزمانی و ارتجاع را برای تضمین همخوانی آزمایش کنید.

۳.۲ پیشگیری و درمان خرابی عایق

استفاده از فناوری APG (جلب‌سازی خودکار تحت فشار) و ستون‌های قطبی جامد برای پوشش قطع کننده و ترمینال‌های خروجی. این کار اندازه را کاهش می‌دهد و از تأثیرات محیطی محافظت می‌کند.

به طور منظم عملکرد عایق را آزمایش کرده و طول عمر عایق را با استفاده از تجهیزات تخصصی پیش‌بینی کنید. از رویه‌های نصب، راه‌اندازی و نگهداری دقیق پیروی کنید تا از خطا انسانی جلوگیری کنید. به طور منظم عایق‌ها و میله‌های کش را تمیز کرده و بررسی کنید تا از خرابی‌های ناشی از گرد و غبار جلوگیری شود.

۳.۳ رسیدگی به ارتجاع تماس و عدم همزمانی

یک واشر مسطح بین میله کش عایق و دستگاه انتقال قرار دهید تا ارتجاع تماس کاهش یابد. تراز عمودی صفحه تماس را تنظیم کنید تا ارتجاع کاهش یابد.

برای عملکرد غیرهمزمان، از یک تست‌کننده مشخصات سوئیچ برای اندازه‌گیری زمان ارتجاع بسته شدن، زمان‌های عملکرد سه‌فاز و همزمانی استفاده کنید. بر اساس نتایج، طول میله کش را در محدوده حرکت و حرکت بیش از حد مشخص تنظیم کنید تا همزمانی به دست آید.

۳.۴ حل ذخیره‌سازی ناقص فنر

• موتورهای ذخیره‌سازی قدیمی را تعویض کنید.

• دقت مونتاژ قطعات سوئیچ و قفل‌کننده را بهبود بخشید.

• پردازش حرارتی دنده‌های ذخیره‌سازی را بهبود بخشید تا از ارتداد و لغزش جلوگیری شود.

۳.۵ پیشگیری از عملکرد نامناسب و عدم عملکرد

قابلیت اطمینان مدار کنترل را با ایمن‌سازی تماس‌های سوئیچ کمکی و بهینه‌سازی مکانیسم‌های میله‌ای برای جلوگیری از تغییر شکل یا عدم هم‌خطی افزایش دهید. اتصالات کابلی را اطمینان‌بخش کنید.

محیط عملیاتی را تمیز نگه دارید و قطعات متحرک را چرب کنید تا از خرابی‌های ناشی از زنگ‌زدن و آلودگی جلوگیری شود.

برای خرابی‌های مدار بسته شدن، سوئیچ کمکی مونتاژ شده در پایه را بررسی کنید. از یک مالتی‌متر برای بررسی پیوستگی در پلاگ ثانویه استفاده کنید. اگر پلاگ باز باشد، پیوستگی بین ترمینال‌های سوئیچ کمکی و پلاگ را برای یافتن خرابی آزمایش کنید.

۴. نتیجه‌گیری

با کلیت، برای تضمین عملکرد قابل اعتماد دیودهای خلاء، شرکت‌ها و کارکنان باید علل اصلی خطاهای معمول مانند کاهش خلاء، خرابی عایق، ارتجاع تماس، مشکلات ذخیره‌سازی فنر و عملکرد نامناسب را شناسایی کرده و اقدامات پیشگیری و اصلاحی موثر اجرا کنند. نگهداری پیشگیرانه و بهینه‌سازی فنی کلیدی برای کاهش خرابی‌ها و افزایش ایمنی، کارایی و طول عمر سیستم‌های زیرستانسیون هستند.