Analiza typowych awarii i środków zaradczych dla średnio-napięciowych wypłaszczalników próżniowych

Rola wyporników próżniowych w systemach stacji transformatorowych i analiza typowych usterek

Gdy występują awarie w systemie stacji transformatorowej, wyporniki próżniowe odgrywają kluczową rolę ochronną, przerzucając obciążenia i prądy przekroczenia, co zapewnia bezpieczne i stabilne działanie systemu energetycznego. Ważne jest wzmocnienie rutynowych kontroli i konserwacji wyporników próżniowych średniego napięcia (MV), analiza typowych przyczyn uszkodzeń oraz wdrożenie skutecznych środków naprawczych, aby zwiększyć niezawodność stacji transformatorowych, co przyniesie większe korzyści ekonomiczne i społeczne.

1. Budowa wyporników próżniowych

1.1 Podstawowe elementy

Wypornik próżniowy składa się z następujących kluczowych komponentów: mechanizm napędowy, jednostka przerzucania prądu, system sterowania elektrycznego, podpora izolacyjna i ramy podstawowej.

Mechanizmy napędowe mogą być klasyfikowane na elektromagnetyczne, sprężynowe, magnesowawe, pneumatyczne i hydrauliczne. W zależności od względnego położenia mechanizmu napędowego i przerzutnika, wyporniki próżniowe są dalej kategoryzowane jako zintegrowane, zawieszone, modułowe całkowicie zamknięte, montowane na podstawie lub na podłodze.

1.2 Przerzutnik próżniowy

Przerzutnik próżniowy to kluczowy komponent umożliwiający prawidłowe działanie wypornika próżniowego. Składa się z obudowy izolacyjnej, osłony, fiszki, pręta przewodzącego, ruchomych i stałych kontaktów oraz nakrętek końcowych.

Aby zachować skuteczne gaszenie łuku, należy utrzymać próżnię wewnątrz—zazwyczaj poniżej 1,33×10⁻² Pa. Zostały dokonane znaczące postępy w materiałach, procesach produkcji, budowie, rozmiarze i wydajności przerzutników próżniowych.

Obudowa izolacyjna jest często wykonana z ceramiki aluminyowej lub szkła. Obudowy ceramiczne oferują lepszą wytrzymałość mechaniczną i termiczna stabilność i są obecnie szeroko stosowane. Ruchomy kontakt znajduje się u dołu, połączony z prętem przewodzącym. Obejmka kierunkowa zapewnia precyzyjny i gładki ruch pionowy.

Aby monitorować zużycie kontaktów, na zewnętrznej powierzchni przerzutnika umieszczany jest marker punktowy. Obserwując przesunięcie tego markera względem dolnego końca, można ocenić stopień erozji kontaktów.

Ścieżka prądu i gaszenie łuku następuje w szczelinie między ruchomymi i stałymi kontaktami. Komponenty metalowe są wspierane i zabezpieczone przez obudowę izolacyjną, która jest spawana do osłony, kontaktów i innych części metalowych, aby zachować integralność próżni.

Stalowa osłona, elektrycznie zafloatowana i otaczająca kontakty, odgrywa kluczową rolę: podczas przerzucania prądu, chwyta pary metaliczne z łuku, zapobiegając ich osadzaniu na izolatorze i zachowując wewnętrzną siłę izolacji.

2. Typowe usterki w wypornikach próżniowych średniego napięcia

2.1 Zmniejszenie poziomu próżni

Utrata próżni to kluczowy, ale często niedostrzegalny defekt. Wiele instalacji brakuje sprzętu do ilościowego lub jakościowego monitorowania próżni, co utrudnia diagnozę.

Degradacja próżni skraca żywotność wypornika, pogarsza zdolność przerzucania prądu i może prowadzić do katastrofalnego uszkodzenia lub eksplozji. Przyczyny obejmują:

• Słabe cechy mechaniczne, takie jak nadmierna przeprawa, odbijanie kontaktów lub asynchronizacja faz.

• Nadmierny ruch dźwigni podczas działania.

• Wady produkcyjne butelki próżniowej (np. słaba szczelność lub wady materiałów).

• Wycie fiszki wynikające z zmęczenia lub uszkodzenia.

2.2 Awaria izolacji

Wielu wyporników próżniowych używa złożonej izolacji, osadzając przerzutnik w obudowie z żywicy epoksydowej. Jeśli jednak części wysokiego napięcia nie są w pełni zakapsułowane, czynniki środowiskowe mogą naruszać izolację.

Ciepło generowane podczas działania może dalej degradować wydajność izolacji, zwiększając ryzyko awarii.

2.3 Nadmierne odbijanie kontaktów i asynchroniczne działanie

Długotrwałe odbijanie kontaktów podczas zamykania i asynchroniczne otwieranie/zamykanie mogą wynikać z:

• Podstandardowej wydajności mechanicznej wypornika.

• Uszkodzonych izolujących prętów napędowych lub konstrukcji nośnych.

• Nieprawidłowego wyrównania płaszczyzny kontaktów względem centralnej osi wypornika.

2.4 Niekompletne magazynowanie energii sprężynowej

Po zamknięciu mechanizm sprężynowy może nie zmagazynować pełnej energii ze względu na:

• Premature disconnection of the storage circuit caused by improper limit switch settings.

• Gear slippage due to severe wear.

• Aging of the storage motor.

• High spring tension causing incomplete shaft travel.

2.5 Błędne działanie i brak działania

• Deformacja kontaktów: Materiały miękkich kontaktów mogą się deformować po wielokrotnym działaniu, prowadząc do złego kontaktu i utraty fazy.

• Awaria trybiku: Powodowana niewystarczającym zaangażowaniem zatrzasku trybiku, przesuwem pinu, niskim napięciem trybiku lub słabym kontaktem przełącznika pomocniczego.

• Awaria zamykania: Wynika z niskiego napięcia zamykania, zdeformowanych płyt dźwigni, nieprawidłowych wymiarów zatrzasku, błędów przewodzenia lub słabego kontaktu przełącznika pomocniczego.

3. Zarządzanie awariami i środki zaradcze

3.1 Zapobieganie degradacji próżni

Regularne kontrole butelki próżniowej są niezbędne. Użyj testera próżniowego do ilościowych pomiarów lub wykonaj testy wytrzymałościowe na napięcie dla oceny jakościowej. Jeśli wykryto utratę próżni, zastąp przerzutnik i ponownie przetestuj przeprawę, synchronizację i odbijanie, aby zapewnić zgodność.

3.2 Zapobieganie i leczenie awarii izolacji

Zastosuj technologię APG (Automated Pressure Gelation) i solid-sealed pole columns, aby zakapsułować przerzutnik i wyjścia. To zmniejsza rozmiar i chroni przed wpływami środowiskowymi.

Regularnie testuj wydajność izolacji i przewidywaj czas życia izolacji przy użyciu specjalistycznego sprzętu. Ścisłe przestrzeganie procedur instalacji, uruchomienia i konserwacji, aby zapobiec błędom ludzkim. Regularnie czyść i inspekcjonuj izolatory i pręty napędowe, aby zapobiec awariom związanych z pyłem.

3.3 Radzenie sobie z odbijaniem kontaktów i asynchronicznym działaniem

Umieść płaską podkładkę między izolującym prętem napędowym a dźwignią przekładnią, aby zmniejszyć odbijanie kontaktów. Dostosuj wyrównanie pionowe końcówki kontaktu, aby zminimalizować odbijanie.

Dla asynchronicznego działania użyj testera charakterystyk przełącznika, aby zmierzyć czas odbijania przy zamykaniu, czasy działania trójfazowego i synchronizację faz. Na podstawie wyników dostosuj długość pręta napędowego w określonych granicach przeprawy i przeprawy nadmiarowej, aby osiągnąć synchronizację.

3.4 Rozwiązywanie problemu niekompletnego magazynowania energii sprężynowej

• Zamień starzejące się silniki magazynujące.

• Popraw precyzję montażu komponentów trybiku i blokady.

• Wzmocnij obróbkę cieplną kółek magazynujących, aby zapobiec zużyciu i poślizgowi.

3.5 Zapobieganie błędnemu działaniu i brakowi działania

Wzmocnij niezawodność obwodu sterującego, zabezpieczając kontakty przełączników pomocniczych i optymalizując mechanizmy dźwigni, aby zapobiec deformacji lub nierównomierności. Upewnij się, że połączenia przewodów są niezawodne.

Utrzymuj czyste środowisko pracy i smaruj części ruchome, aby zapobiec rdzeniowi i awariom spowodowanym zanieczyszczeniami.

W przypadku awarii obwodu zamykającego, sprawdź pomocniczy przełącznik zamontowany na podstawie. Użyj multimetru, aby sprawdzić ciągłość w drugim wtycznym. Jeśli wtycznik jest otwarty, przetestuj ciągłość między terminalami przełącznika pomocniczego a wtycznikiem, aby zlokalizować awarię.

4. Podsumowanie

Podsumowując, aby zapewnić niezawodne działanie wyporników próżniowych, przedsiębiorstwa i personel muszą identyfikować podstawowe przyczyny typowych usterek, takich jak utrata próżni, awaria izolacji, odbijanie kontaktów, problemy z magazynowaniem energii sprężynowej i błędnym działaniem, oraz wprowadzać skuteczne środki zapobiegawcze i naprawcze. Proaktywna konserwacja i optymalizacja techniczna są kluczowe do minimalizacji awarii i zwiększenia bezpieczeństwa, efektywności i długowieczności systemów stacji transformatorowych.