Analiza pogostih napak in ukrepov za srednje napetostne vakuumne preklopnike

Vloga vakuumskih preklopnikov v podstanicah in analiza pogostih napak

Ko se v sistemu podstanice pojavijo napake, igrajo vakuumski preklopniki ključno zaščitno vlogo z prekinjanjem pretokov pri preobremenitvi in kratkih krožnicah, kar zagotavlja varno in stabilno delovanje elektroenergetskega sistema. Ključno je okrepiti redne pregled in vzdrževanje srednje napetostne (MV) vakuumskih preklopnikov, analizirati pogoste vzroke za napake in izvesti učinkove popravilne ukrepe, da se izboljša zanesljivost podstanic, s tem pa prinaša večji gospodarski in družbeni koristi.

1. Struktura vakuumskih preklopnikov

1.1 Osnovni komponenti

Vakuumski preklopnik običajno sestavlja naslednje ključne komponente: mehanizem za delovanje, enota za prekinjanje toka, električni nadzorni sistem, izolacijska podpora in baza.

Mehanizmi za delovanje se lahko razdelijo na elektromagnetske, vrtni, stalnomagnetne, plinske in hidravlične tipe. Glede na relativno lege mehanizma za delovanje in prekinitvenega elementa se vakuumski preklopniki nadalje razvrščajo kot integrirani, viseli, polnoma zaprti modularni, stojni ali podlazični tipi.

1.2 Vakuumski prekinitveni element

Vakuumski prekinitveni element je ključna komponenta, ki omogoča pravilno delovanje vakuumskih preklopnikov. Sestavlja ga izolacijska ovojnica, ščit, mihalka, vodilna palica, gibljivi in fiksni kontakt ter konci.

Za ohranjanje učinkovitega prekinitve loka mora biti notranji vakuum ohranjen - običajno pri tlaku pod 1,33×10⁻² Pa. Naredili so znatne napredek v materialih, proizvodnih postopkih, strukturi, velikosti in zmogljivosti vakuumskih prekinitvenih elementov.

Izolacijska ovojnica je običajno izdelana iz aluminijevske keramike ali stekla. Keramične ovojnici ponujajo boljšo mehansko trdoto in termično stabilnost in so zdaj široko sprejeti. Gibljivi kontakt je na dnu, povezan s vodilno palico. Vodilna rokavica zagotavlja natančno in gladko navpično gibanje.

Za nadzor opadanja kontaktov je na zunanji površini prekinitvenega elementa postavljen marker. Z opazovanjem premika tega markera glede na spodnji konec se lahko oceni stopnja erozije kontakta.

Tok in prekinitve loka se dogajata v kontaktnem prekoraku med gibljivim in fiksnim kontaktom. Kovaški elementi so podprti in zaprti z izolacijsko ovojnico, ki je zavarovana na ščit, kontakte in druge kovine, da se ohrani celost vakuma.

Nerjaveči jeklen ščit, električno plavajoči in obkrožen kontakti, igra ključno vlogo: med prekinitvijo toka zajema metalne pare iz loka, preprečuje njihovo odlaganje na izolator in ohranja notranjo izolacijsko zmogljivost.

2. Pogoste napake v srednje napetostnih vakuumskih preklopnikih

2.1 Zmanjšan vakuum

Izguba vakuma je kritična, a pogosto nezaznana napaka. Mnogi postavljeni sistemi nimajo kvantitativnega ali kvalitativnega opreme za nadzor vakuma, kar otežuje diagnosticiranje.

Degradacija vakuma skrči življenjsko dobo preklopnika, zmanjša zmogljivost prekinitve toka in lahko vodi do katastrofalen odpovedi ali eksplozije. Vzroki vključujejo:

• Slabe mehanske lastnosti, kot so preveliki prehod, poskok kontakta ali fazna asinhronost.

• Preveliko potovanje vezave med delovanjem.

• Proizvodne napake v vakuumskem flašču (npr. slaba zavarovanost ali materialne napake).

• Tecaj v mihalki zaradi utrujenosti ali poškodbe.

2.2 Izolacijska odpoved

Veliko vakuumskih preklopnikov uporablja kompozitno izolacijo, ki vgrajuje prekinitveni element v epoksidni smole. Če pa so visokonapetostne dele ne v celoti zaključene, lahko okoljski dejavniki ogrozijo izolacijo.

Toplota, ki jo generira delovanje, lahko dodatno degradira izolacijsko zmogljivost, kar poveča tveganje za odpoved.

2.3 Preveliki poskok kontakta in asinhrono delovanje

Dolgotrajni poskok kontakta med zapiranjem in asinhrono odpiranjem/zapiranjem lahko nastane zaradi:

• Podstandardne mehanske zmogljivosti preklopnika.

• Defektne izolacijske vlečnice ali nosilne strukture.

• Neskladnost med ravnino kontakta in centralno osjo preklopnika.

2.4 Nepopoln energijski shranjevalec pruzin

Po zapiranju lahko mehanizem pruzin ne uspe v celoti shraniti energije zaradi:

• Premagren odziv shranjevalnega kruga zaradi nepravilne nastavitve mejnega preklopnika.

• Sklizanje ozubenka zaradi težkega nočila.

• Staranje shranjevalnega motorja.

• Visoka pruzinska napetost, ki povzroči nepopoln hod valjka.

2.5 Nepravilno delovanje in odpoved delovanja

• Deformacija kontakta: Mehki kontakti se lahko deformirajo po ponovljenih operacijah, kar vodi do slabe stike in izgube faze.

• Odpoved odpiranja: Zaradi nedostatka zavezanja zadrževalnika, sklizanja pinov, nizega napetosti za odpiranje ali slabe stike pomembnega preklopnika.

• Odpoved zapiranja: Vzrok je nizega napetosti za zapiranje, deformiranih vezavi, napačnih dimenzij zadrževalnika, napak v črtanju ali slabe stike pomembnega preklopnika.

3. Preventivni in popravilni ukrepi za odpovedi

3.1 Preprečevanje degradacije vakuma

Redni pregled vakuumskih flašč je ključnega pomena. Uporabite testni stroj za kvantitativno meritve ali izvedite testi zahtevnosti za kvalitativno oceno. Če zaznamete izgubo vakuma, zamenjajte prekinitveni element in ponovno preverite hod, sinhronizacijo in poskok, da zagotovite skladnost.

3.2 Preprečevanje in reševanje odpovedi izolacije

Uporabite tehnologijo APG (Automated Pressure Gelation) in čvrsto zaprte stolpi, da zaključite prekinitveni element in izhodne terminalne. To zmanjša velikost in ščiti pred okoljskimi vplivi.

Redno preverjajte zmogljivost izolacije in predvidite življenjsko dobo izolacije z uporabo posebne opreme. Sledite strokim postopkom nameščanja, vpeljave v delo in vzdrževanja, da preprečite človeške napake. Redno čistite in pregledujte izolatori in vlečnice, da preprečite odpovedi zaradi prašnine.

3.3 Reševanje poskokov kontakta in asinhronosti

Vstavite raven disk med izolacijsko vlečnico in prenosni lever, da zmanjšate poskok kontakta. Prilagodite navpično poravnavo kontaktnega konca, da zmanjšate poskok.

Za asinhrono delovanje uporabite testni stroj za značilnosti preklopnika, da merite čas poskoka med zapiranjem, čase delovanja treh faz in fazno sinhronizacijo. Na podlagi rezultatov prilagodite dolžino vlečnice znotraj določenih mej hoda in prehoda, da dosežete sinhronizacijo.

3.4 Reševanje nepopolnega shranjevanja pruzin

• Zamenjajte staro shranjevalne motorje.

• Izboljšajte natančnost montaže zadrževalnih in vezalnih komponent.

• Izboljšajte toplotno obdelavo shranjevalnih ozubenkov, da preprečite nočilo in sklizanje.

3.5 Preprečevanje nepravilnega delovanja in odpovedi delovanja

Izboljšajte zanesljivost nadzornih krogov z zavarovanjem stikov pomembnih preklopnikov in optimizacijo vezalnih mehanizmov, da preprečite deformacijo ali neskladnost. Zagotovite zanesljive električne povezave.

Ohranjajte čisto delovno okolje in smešite gibljive dele, da preprečite rust in odpovedi zaradi onesnaženosti.

Za napake v zapiralnem krogu pregledajte podlazični pomembni preklopnik. Uporabite multimeter, da preverite neprekinjenost na sekundarnem priključku. Če je priključek odprt, preverite neprekinjenost med stiki pomembnega preklopnika in priključkom, da najdete napako.

4. Zaključek

Za zagotavljanje zanesljivega delovanja vakuumskih preklopnikov morajo podjetja in osebje identificirati bistvene vzroke za pogoste napake, kot so izguba vakuma, odpoved izolacije, poskok kontakta, težave z shranjevanjem pruzin in nepravilno delovanje, ter izvesti učinkove preventivne in popravilne ukrepe. Proaktivno vzdrževanje in tehnična optimizacija sta ključna za zmanjšanje odpovedi in izboljšanje varnosti, učinkovitosti in dolžine življenja sistemov podstanic.