Ochrana provozního mechanismu venkovních vakuových vypínačů

V posledních letech byly středně napěťové vakuové spínače svědkem významného rozvoje a dosáhly vynikajících výsledků, zejména ve třídě 12 kV, kde vakuové spínače mají absolutní převahu. V současnosti jsou 12 kV venkovní vakuové spínače často vybaveny pružinovými pohonnými mechanismy.

V současné době se produkty venkovních vakuových spínačů často zaměřují na návrh a ochranu hlavního obvodu spínače, zanedbávají však životnost pohonného mechanismu během provozu. Celková životnost spínače je nakonec odrazem otevíracích a zavíracích akcí kontaktů, které jsou realizovány prostřednictvím pohonného mechanismu. Proto má pracovní výkon, spolehlivost a kvalita pohonného mechanismu klíčový vliv na pracovní výkon a spolehlivost spínače.

Hlavní příčiny selhání pružinového mechanismu

Režimy selhání a příčiny během provozu spínače

Během dlouhodobého provozu spínače zahrnují režimy selhání mechanismu odmítání mechanismu otevírat a zavírat, stejně jako neúplné otevírání a zavírání. Hlavní příčiny jsou následující: poškození komponent spínače a mechanismu, koroze komponent spínače a mechanismu, kvalita montáže mezi mechanismem a spínačem a poruchy sekundárních elektrických komponent.

• Příčiny poškození komponent: Za prvé, síla komponent je nedostatečná během návrhu. Za druhé, dochází k nesprávným operacím operátorů. Za třetí, síla komponent je snížena kvůli korozi.

• Koroze komponent: Koroze komponent spínače a mechanismu vedou k ucpaní komponent, což zvyšuje systémový odpor. V korodovaném stavu nelze splnit požadované síly pro otevírání a zavírání spínače, což vede k neúplnému otevírání a zavírání. Zvláště resetovací točivé pružiny nebo tažné pružiny široce používané v pružinovém pohonném mechanismu selžou kvůli korozi, což způsobí nefunkčnost mechanismu.

• Kvalita montáže: Kvalita montáže mechanismu a spínače, včetně toho, zda jsou uzamykací komponenty spolehlivě uzamčeny a zda je spínač správně nastaven, ovlivňuje funkci spínače.

• Poruchy sekundárních elektrických komponent: Cestovní spínače, pomocné spínače a konektory používané v pružinovém pohonném mechanismu. Pokud je jakost kterékoliv z těchto komponent špatná nebo kontakt není spolehlivý, ovlivní to normální funkci spínače a přenos signálů a může dokonce vést k dalším nehodám. Kromě samotné koroze sekundárních komponent vodou mohou tyto komponenty selhat také kvůli korozi komponent mechanismu a ucpaní pohybu mechanismu, což může vést k vyhoření motoru nebo vypínacího zařízení.

Z výše uvedené analýzy lze vyvodit, že z čtyř hlavních příčin má problém s korozí mechanismu vliv na tři z nich. Problém s korozí mechanismu je hlavním faktorem ovlivňujícím dlouhou životnost a vysokou spolehlivost spínače.

Hlavní příčiny koroze mechanismu

Koroze komponent mechanismu je hlavní příčinou selhání pružinového pohonného mechanismu. Závažná koroze na povrchu komponent zásadně ovlivňuje vzhled produktu, snižuje mechanickou sílu přenosových komponent a ovlivňuje výkon produktu. Základní příčiny koroze komponent jsou materiál komponent, konstrukční návrh, výrobní proces a zejména povrchové úpravy komponent, které nejsou schopny adaptovat se na náročné podmínky prostředí a klimatu.

• Vliv kvality kovového materiálu: Běžně používané materiály v produktu jsou ocel, měď, hliník a jejich slitiny. Ocel a měď jsou hlavními materiály v mechanismu. Bylo prokázáno, že ocelové komponenty spoléhající pouze na 15 μm cínovou vrstvu nelze dlouhodobě odolat erozi vlhkosti. Měděná mosaz prochází dezinkující korozi v vlhkém ovzduší a měděné ložiskové trubičky běžně používané v mechanismu budou plné prášku generovaného dezinkující korozi v fitovacím mezery, což znemožní rotaci hrotu.

• Vliv konstrukčního návrhu produktu, struktury komponent a výrobní technologie: Kulové ložisko může být zkorozeno kvůli špatnému uzavření, což umožňuje proniknutí vlhkosti do ložiska. Roste může vzniknout kvůli proniknutí vody, kondenzaci a usazení vody. Kromě toho jsou mezery, slepé rohy, drážky, hrubé povrchy komponent a spojovací body mezi komponenty oblastmi, které jsou náchylné k korozi.

• Vliv povrchové ochrany kovu: Většina komponent produktu je pokryta cínem nebo elektroforézovou barvou. V reálném procesu montáže mechanismu se pro přesnost přenosu často obětuje povrchová vrstva a potřeba odstranit povlak na spárech a zapínacích povrchůch je v rozporu s účelem povrchové úpravy.

Opatření k řešení problému s korozí mechanismu

Aby byl vyřešen problém s korozí komponent, výrobci obvykle používají velké množství nerezových komponent a posilují uzavření spínače a mechanismu. Ačkoli použití nerezové oceli jako suroviny může zlepšit odolnost proti korozi, cena materiálu je relativně vysoká, zpracování komponent je obtížné a nelze je snadno vyrábět v masovém měřítku. Většina valivých ložisek v standardních částech je vyrobená z oceli, což nemůže splnit požadavky na odolnost proti korozi. Tento způsob léčí pouze symptomy, nikoli kořen problému.

Použití hermetické struktury podobné ZW20A, bez naplnění SF6 plynu a použití kompozitní izolace, naplnění čistým dusíkem k ochraně komponent, je více ideální volbou.

Závěr

Na závěr by nová generace venkovních vakuových spínačů měla používat kompozitní izolaci k snížení objemu těla spínače a splnění požadavků na miniaturizaci. Tělo spínače a krabice mechanismu by měly být odděleně uzavřeny, aby byla usnadněna údržba mechanismu. Komponenty by měly být chráněny naplněním čistého dusíku.