میڈیم ولٹیج ویکیوئم سرکٹ بریکرز کے عام خرابیوں کا تجزیہ اور معاون اقدامات

سیستم‌های زیر ایستگاه و تجزیه و تحلیل خطاهای رایج در قطع کننده‌های مدار خلاء

وقتی خطاهای سیستم زیر ایستگاه رخ می‌دهند، قطع کننده‌های مدار خلاء نقش حیاتی در محافظت با قطع بارهای بیش از حد و جریان‌های خوردن دوطرفه ایفا می‌کنند و عملکرد ایمن و پایدار سیستم‌های برق را تضمین می‌کنند. لازم است که بازرسی‌ها و نگهداری‌های معمولی قطع کننده‌های مدار خلاء ولتاژ متوسط (MV) تقویت شود، علل رایج خرابی‌ها تحلیل شود و اقدامات اصلاحی مؤثر اتخاذ شود تا قابلیت اطمینان زیر ایستگاه‌ها افزایش یابد و بهره‌وری اقتصادی و اجتماعی بیشتری فراهم شود.

1. ساختار قطع کننده‌های مدار خلاء

1.1 اجزای اصلی

یک قطع کننده مدار خلاء معمولاً شامل اجزای کلیدی زیر است: مکانیزم عملیاتی، واحد قطع جریان، سیستم کنترل الکتریکی، پشتیبانی عایق و قاب پایه.

مکانیزم‌های عملیاتی می‌توانند به انواع الکترومغناطیسی، به وسیله فنر، مغناطیس دائمی، هواکش و هیدرولیک تقسیم‌بندی شوند. بر اساس موقعیت نسبی مکانیزم عملیاتی و قطع کننده، قطع کننده‌های مدار خلاء به انواع مجتمع، معلق، ماژولار کاملاً بسته، روی پایه‌ای یا ایستاده تقسیم‌بندی می‌شوند.

1.2 قطع کننده مدار خلاء

قطع کننده مدار خلاء اجزای اصلی که عملکرد صحیح یک قطع کننده مدار خلاء را امکان‌پذیر می‌کند شامل پوشش عایق، سایه‌بان، بلور، میله هدایت‌کننده، تماس‌های متحرک و ثابت و سرپایی است.

برای حفظ خاموش کردن موثر قوس الکتریکی، فشار داخلی مدار خلاء باید حفظ شود—معمولاً در فشار کمتر از 1.33×10⁻² Pa. پیشرفت‌های قابل توجهی در مواد، فرآیندهای تولید، ساختار، اندازه و عملکرد قطع کننده‌های مدار خلاء صورت گرفته است.

پوشش عایق معمولاً از سرامیک آلومینا یا شیشه ساخته می‌شود. پوشش‌های سرامیک مقاومت مکانیکی و پایداری حرارتی بالاتری دارند و حالا به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. تماس متحرک در پایین قرار دارد و به میله هدایت‌کننده متصل است. یک محفظه هدایت کننده تضمین می‌کند که حرکت عمودی دقیق و صاف باشد.

برای نظارت بر سایش تماس‌ها، یک علامت نقطه‌ای روی سطح بیرونی قطع کننده قرار داده می‌شود. با مشاهده جابجایی این علامت نسبت به انتهای پایین، می‌توان میزان سایش تماس را تخمین زد.

مسیر جریان و قطع قوس الکتریکی در فاصله تماس بین تماس‌های متحرک و ثابت رخ می‌دهد. اجزای فلزی توسط پوشش عایق پشتیبانی و مهر و موم می‌شوند که به سایه‌بان، تماس‌ها و سایر اجزای فلزی جوش داده شده است تا تمامیت مدار خلاء حفظ شود.

سایه‌بان فولاد ضد زنگ، که الکتریکی شناور و دور تماس‌ها قرار دارد، نقش مهمی ایفا می‌کند: در زمان قطع جریان، آن می‌تواند بخار فلزی از قوس الکتریکی را جذب کند و از توده‌نشینی آن روی عایق جلوگیری کند و قدرت عایق داخلی را حفظ کند.

2. خرابی‌های رایج در قطع کننده‌های مدار خلاء ولتاژ متوسط

2.1 کاهش سطح مدار خلاء

کاهش مدار خلاء یک خرابی بحرانی اما اغلب غیرقابل تشخیص است. بسیاری از نصب‌ها دارای تجهیزات مانیتورینگ کمی یا کیفی مدار خلاء نیستند که تشخیص را پیچیده می‌کند.

کاهش مدار خلاء عمر قطع کننده را کوتاه می‌کند، قابلیت قطع جریان را کاهش می‌دهد و ممکن است منجر به خرابی فاجعه‌بار یا انفجار شود. علل عبارتند از:

• ویژگی‌های مکانیکی ضعیف مانند حرکت بیش از حد، نوسان تماس یا عدم همزمانی فاز.

• حرکت زیاد میان‌گیر در زمان عملیات.

• عیوب تولید در بطری مدار خلاء (مثلاً مهر و موم ضعیف یا عیوب ماده).

• ریزش در بلور به دلیل خستگی یا آسیب.

2.2 خرابی عایق

بسیاری از قطع کننده‌های مدار خلاء از عایق مرکب استفاده می‌کنند که قطع کننده را در یک پوشش رزین اپوکسی قرار می‌دهد. اما اگر بخش‌های ولتاژ بالا به طور کامل پوشش داده نشوند، عوامل محیطی می‌توانند عایق را تضعیف کنند.

گرمای تولید شده در زمان عملیات می‌تواند عملکرد عایق را بیشتر تضعیف کند و خطر خرابی را افزایش دهد.

2.3 نوسان بیش از حد تماس و عملکرد ناهماهنگ

نوسان طولانی تماس در زمان بسته شدن و عملکرد ناهماهنگ در باز کردن/بستن می‌تواند ناشی از علل زیر باشد:

• عملکرد مکانیکی زیراستاندارد قطع کننده.

• عیوب در میله‌های عایق کش یا ساختارهای پشتیبانی.

• عدم تراز بودن صفحه تماس با محور مرکزی قطع کننده.

2.4 ذخیره‌سازی ناقص انرژی فنر

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

• قطع زودرس مدار ذخیره‌سازی به دلیل تنظیمات نامناسب سوئیچ محدوده.

• لغزش دنده به دلیل سایش شدید.

• سنیدن موتور ذخیره‌سازی.

• تنش بالای فنر که باعث حرکت ناقص محور می‌شود.

2.5 عملکرد نادرست و عدم عملکرد

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

• خطای باز شدن: به دلیل تعامل کمتر دستگیره باز شدن، لغزش پین، ولتاژ باز شدن کم و تماس ضعیف سوئیچ کمکی.

• خطای بسته شدن: ناشی از ولتاژ بسته شدن کم، تغییر شکل صفحات میان‌گیر، ابعاد نادرست دستگیره، خطاهای سیم‌کشی یا تماس ضعیف سوئیچ کمکی.

3. اقدامات پیشگیری و رفع خرابی‌ها

3.1 پیشگیری از کاهش مدار خلاء

بازرسی منظم بطری مدار خلاء ضروری است. از یک تست‌کننده مدار خلاء برای اندازه‌گیری کمی یا انجام آزمون تحمل ولتاژ برای ارزیابی کیفی استفاده کنید. اگر کاهش مدار خلاء شناسایی شد، قطع کننده را تعویض کنید و مجدداً حرکت، هماهنگی و نوسان را تست کنید تا مطابقت را تأیید کنید.

3.2 پیشگیری و درمان خرابی عایق

از تکنولوژی APG (Automated Pressure Gelation) و ستون‌های قطبی جامد مهر و موم شده برای پوشش قطع کننده و ترمینال‌های خروجی استفاده کنید. این کار اندازه را کاهش می‌دهد و از اثرات محیطی محافظت می‌کند.

به طور منظم عملکرد عایق را تست کنید و طول عمر عایق را با استفاده از تجهیزات تخصصی پیش‌بینی کنید. از روش‌های نصب، راه‌اندازی و نگهداری دقیق پیروی کنید تا از خطاهای انسانی جلوگیری شود. به طور منظم عایق‌ها و میله‌های کش را تمیز کنید و بازرسی کنید تا از خرابی‌های مربوط به گرد و غبار جلوگیری شود.

3.3 مقابله با نوسان تماس و عدم هماهنگی

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

برای عملکرد ناهماهنگ، از یک تست‌کننده ویژگی سوئیچ برای اندازه‌گیری زمان نوسان بسته شدن، زمان عملیات سه‌فاز و هماهنگی فاز استفاده کنید. بر اساس نتایج، طول میله کش را در محدوده حرکت و حرکت بیش از حد مشخص تنظیم کنید تا هماهنگی حاصل شود.

3.4 حل ذخیره‌سازی ناقص فنر

• موتورهای ذخیره‌سازی قدیمی را تعویض کنید.

• دقت مونتاژ اجزای دستگیره باز شدن و قفل کننده را بهبود بخشید.

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

3.5 پیشگیری از عملکرد نادرست و عدم عملکرد

قابلیت اطمینان مدار کنترل را با تثبیت تماس‌های سوئیچ کمکی و بهینه‌سازی مکانیزم‌های میان‌گیر برای جلوگیری از تغییر شکل یا عدم تراز بودن افزایش دهید. اتصالات سیم‌کشی را مطمئن کنید.

محیط عملیاتی تمیز را حفظ کنید و بخش‌های متحرک را ماس کنید تا از خرابی‌های ناشی از زنگ زدن و آلودگی جلوگیری شود.

برای خرابی‌های مدار بسته شدن، سوئیچ کمکی قاعدگی را بررسی کنید. از یک وولتمتر برای بررسی پیوستگی در پلاگ ثانویه استفاده کنید. اگر پلاگ باز باشد، پیوستگی بین ترمینال‌های سوئیچ کمکی و پلاگ را بررسی کنید تا خرابی را پیدا کنید.

4. نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، برای تضمین عملکرد قابل اعتماد قطع کننده‌های مدار خلاء، شرکت‌ها و کارکنان باید علل اصلی خرابی‌های رایج مانند کاهش مدار خلاء، خرابی عایق، نوسان تماس، مشکلات ذخیره‌سازی فنر و عملکرد نادرست را شناسایی کرده و اقدامات پیشگیری و اصلاح مؤثر اتخاذ کنند. نگهداری پیشگیرانه و بهینه‌سازی فنی کلیدی برای کاهش خرابی‌ها و افزایش ایمنی، کارایی و طول عمر سیستم‌های زیر ایستگاه است.