Аналіз типових вад і протидії для середньовольтних вакуумних випливаючих автоматів

Роль вакуумних вимикачів у системах підстанцій та аналіз типових вад

При виникненні аварій у системах підстанцій, вакуумні вимикачі грають критичну захисну роль, перериваючи перевантаження та струми короткого замикання, забезпечуючи безпечну та стабільну роботу електроенергетичних систем. Важливо посилити регулярний огляд та обслуговування середньої напруги (MV) вакуумних вимикачів, аналізувати типові причини відмов та впроваджувати ефективні коригувальні заходи для покращення надійності підстанцій, що дозволяє отримати більш значні економічні та соціальні вигоди.

1. Структура вакуумних вимикачів

1.1 Основні компоненти

Вакуумний вимикач зазвичай складається з наступних ключових компонентів: привідний механізм, блок переривання струму, електрична система керування, ізоляційна підтримка та базова рама.

Привідні механізми можуть бути електромагнітними, пружинними, на постійних магнітах, пневматичними або гідравлічними. В залежності від відносного положення привідного механізму та переривача, вакуумні вимикачі поділяються на інтегровані, підвішені, повністю закриті модульні, на підставі чи на підлозі.

1.2 Вакуумний переривач

Вакуумний переривач є ключовим компонентом, який забезпечує правильну роботу вакуумного вимикача. Він складається з ізоляційної оболонки, екрану, гофри, провідної штанги, рухомих та нерухомих контактів, та кінцевих заглушок.

Для збереження ефективного гасіння дуги внутрішній вакуум має бути підтриманий, зазвичай при тиску нижче 1,33×10⁻² Па. Значні досягнення були зроблені в матеріалах, процесах виробництва, структурі, розмірі та характеристиках вакуумних переривачів.

Ізоляційна оболонка зазвичай виготовлена з оксиду алюмінію або скла. Керамічні оболонки мають кращу механічну міцність та термічну стійкість і тепер широко використовуються. Рухомий контакт розташований знизу, з'єднаний з провідною штангою. Направляюча трубка забезпечує точне та плавне вертикальне переміщення.

Для моніторингу зношення контактів на зовнішній поверхні переривача розташовується маркер. Спостерігаючи за переміщенням цього маркера відносно нижнього кінця, можна оцінити ступінь зношення контактів.

Шлях проходження струму та гасіння дуги відбувається в зазорі між рухомим та нерухомим контактами. Металеві компоненти підтримуються та герметизуються ізоляційною оболонкою, яка зварюється з екраном, контактами та іншими металевими частинами, щоб забезпечити цілісність вакууму.

Нержавіюча стальова екрана, яка електрично плаває та оточує контакти, відіграє важливу роль: під час переривання струму вона захоплює металевий пар, що випаровується з дуги, запобігаючи його насипанню на ізолятор та зберігаючи внутрішню ізоляційну міцність.

2. Типові вади середньонапругових вакуумних вимикачів

2.1 Зниження рівня вакууму

Втрата вакууму є критичною, але часто невиявленою вадою. Багато встановлень не мають кількісного або якісного обладнання для моніторингу вакууму, що ускладнює діагностику.

Зниження вакууму скорочує строк служби вимикача, погіршує його здатність переривати струм та може призвести до катастрофічної відмови або вибуху. Причини включають:

• Погані механічні характеристики, такі як надмірне перевищення, підскок контактів або фазова несинхронізація.

• Надмірне переміщення зв'язки під час роботи.

• Виробничі дефекти вакуумної колби (наприклад, погана герметизація або дефекти матеріалу).

• Витікання через гофру через втому або пошкодження.

2.2 Завада ізоляції

Багато вакуумних вимикачів використовують композитну ізоляцію, вбудовуючи переривач у епоксидну смолу. Однак, якщо високовольтні частини не повністю зашифровані, екологічні фактори можуть підривати ізоляцію.

Тепло, виділене під час роботи, може далі погіршувати характеристики ізоляції, збільшуючи ризик відмови.

2.3 Надмірний підскок контактів та асинхронна робота

Тривалий підскок контактів під час замикання та асинхронне відкриття/замикання можуть виникати через:

• Погану механічну продуктивність вимикача.

• Неисправні ізоляційні штанги або опорні конструкції.

• Невідповідність між площиною контактів та центральною віссю вимикача.

2.4 Неповне зберігання енергії пружини

Після замикання, пружинний механізм може не повністю зберігати енергію через:

• Передчасне відключення контуру зберігання через неправильне встановлення лімітера.

• Слідання зубчатого колеса через суттєве зношення.

• Старіння двигуна зберігання.

• Високе напруження пружини, що призводить до неповного переміщення валу.

2.5 Неправильна робота та відмова від роботи

• Деформація контактів: М'які матеріали контактів можуть деформуватися після повторюваних операцій, що призводить до поганого контакту та втрати фази.

• Відмова від відключення: Причинами є недостатня фіксація захисту від відключення, зсув пальця, низьке напруга відключення або погані контакти допоміжного вимикача.

• Відмова від замикання: Причинами є низьке напруга замикання, деформовані пластини зв'язки, неправильні розміри захисту, помилки при проводці або погані контакти допоміжного вимикача.

3. Захист від вад та заходи з виправлення

3.1 Захист від зниження вакууму

Регулярний огляд вакуумної колби є важливим. Використовуйте вакуумний тестер для кількісних вимірювань або виконайте випробування на витривалість напруги для якісної оцінки. Якщо виявлена втрата вакууму, замініть переривач та перевірте переміщення, синхронізацію та підскок, щоб забезпечити відповідність.

3.2 Захист від завад ізоляції та їх лікування

Застосуйте технологію APG (автоматизована полімеризація під тиском) та твердо-герметичні стовпи для зашифровування переривача та вихідних клем. Це зменшує розмір та захищає від екологічних впливів.

Регулярно виконуйте випробування характеристик ізоляції та прогнозуйте тривалість життя ізоляції за допомогою спеціального обладнання. Дотримуйтесь строгих процедур встановлення, налагодження та обслуговування, щоб запобігти людським помилкам. Регулярно чистіть та перевіряйте ізолятори та штанги, щоб запобігти відмовам через пил.

3.3 Вирішення проблем з підскоком контактів та асинхронізацією

Вставте плоску шайбу між ізоляційною штангою та передавальником, щоб зменшити підскок контактів. Відкоректуйте вертикальне вирівнювання кінцевої поверхні контактів, щоб зменшити підскок.

Для асинхронної роботи використовуйте тестер характеристик вимикача для вимірювання часу підскоку при замиканні, часів роботи трьох фаз та фазової синхронізації. На основі результатів, відкоректуйте довжину штанги в межах заданих переміщень та перевищень, щоб досягти синхронізації.

3.4 Вирішення неповного зберігання енергії пружини

• Замініть старільні двигуни.

• Покращте точність зборки компонентів відключення та взаємозв'язку.

• Покращте термічну обробку зубчатих колес, щоб запобігти зношенню та сліданню.

3.5 Захист від неправильної роботи та відмови від роботи

Покращте надійність керуючого контуру, зафіксувавши контакти допоміжного вимикача та оптимізувавши механізми зв'язки, щоб запобігти деформації або невідповідності. Забезпечте надійні з'єднання проводів.

Підтримуйте чисте середовище роботи та змащуєте рухомі частини, щоб запобігти заржавінню та відмовам через забруднення.

Для вад в контурі замикання перевірте допоміжний вимикач, встановлений на основі. Використовуйте мультиметр для перевірки сполучності на вторинному раз'ємі. Якщо раз'єм відкритий, перевірте сполучність між контактами допоміжного вимикача та раз'ємом, щоб визначити ваду.

4. Висновок

У підсумку, для забезпечення надійної роботи вакуумних вимикачів, підприємства та персонал повинні визначити кореневі причини типових вад, таких як втрата вакууму, завади ізоляції, підскок контактів, проблеми з зберіганням енергії пружини та неправильна робота, та впровадити ефективні запобіжні та коригувальні заходи. Прогресивне обслуговування та технічна оптимізація є ключовими для мінімізації відмов та підвищення безпеки, ефективності та тривалості роботи систем підстанцій.