Beskyttelse af driftsmekanismen for udendørs vakuumkredsløbsbrydere

I de senere år har mellemspændingsvakuumkredsløbsbrydere oplevet betydelig udvikling og opnået bemærkelsesværdige resultater, især i spændingsklassen 12 kV, hvor vakuumkredsløbsbrydere har en absolut fordel. I øjeblikket er det mest almindelige drivmekanisme, der udruster 12 kV udendørs vakuumkredsløbsbrydere, fortrinsvis fjederdrivmekanismer.

I øjeblikket fokuserer udendørs vakuumkredsløbsbryderprodukter ofte på designet og beskyttelsen af kredsløbsbryderens hovedkreds, mens den driftstid, som drivmekanismen har under operation, overses. Til sidst afspejles den samlede driftstid for kredsløbsbryderen i åbne- og lukkeoperationerne, og disse operationer realiseres gennem drivmekanismen. Derfor spiller drivmekanismens arbejdsevne, pålidelighed og kvalitet en afgørende rolle for kredsløbsbryderens arbejdsevne og pålidelighed.

Hovedårsager til fejl i fjedermechanismer

Fejltilstande og -årsager under kredsløbsbryderens operation

Under kredsløbsbryderens længerevarende operation inkluderer mekanismens fejltilstande nej til at åbne eller lukke samt ufuldstændigt åbning og lukning. De vigtigste årsager er følgende: skade på komponenter i både kredsløbsbryderen og mekanismen, korrosion af komponenter i både kredsløbsbryderen og mekanismen, kvaliteten af montering mellem mekanismen og kredsløbsbryderen, samt fejl i sekundære elektriske komponenter.

• Årsager til komponentskade: For det første er styrken af komponenterne utilstrækkelig under designprocessen. For det andet forekommer der fejlhandlinger fra operatørerne. For det tredje bliver styrken af komponenterne reduceret pga. korrosion.

• Komponentkorrosion: Korrosion af komponenter i både kredsløbsbryderen og mekanismen fører til blokering af komponenterne, hvilket øger systemets modstand. I en korroderet tilstand kan åbne- og lukkeoperationerne ikke opfylde de påkrævede åbne- og lukkeoperationer for kredsløbsbryderen, hvilket resulterer i ufuldstændig åbning og lukning. Især vil de omstartstorsionsfjedre eller strækfjedre, der anvendes bredt i fjederdrivmekanismer, mislykkes pga. korrosion, hvilket medfører, at mekanismen mislykkes.

• Monteringens kvalitet: Kvaliteten af montering mellem mekanismen og kredsløbsbryderen, herunder om fastgørelseskomponenterne er pålideligt fastgjort, og om kredsløbsbryderen er ordentlig justeret, vil påvirke kredsløbsbryderens operation.

• Fejl i sekundære elektriske komponenter: Rejseswitcher, hjælpekontakter og terminalblokke, der anvendes i fjederdrivmekanismer. Hvis kvaliteten af nogen af disse komponenter er dårlig eller kontakten er upålidelig, vil det påvirke kredsløbsbryderens normale operation og signaltransmission, og kan endda føre til andre ulykker. Ud over selv at blive korroderet af fugt, kan sekundære komponenter også mislykkes med at switch normalt pga. korrosion af mekanismens komponenter og blokering af mekanismens bevægelse, hvilket kan føre til brændsel af motoren eller trip enheden.

Ud fra ovenstående analyse påvirker blandt de fire hovedårsager korrosionsproblemet med mekanismen tre af dem. Korrosionsproblemet med mekanismen er den hovedlige faktor, der påvirker den lange levetid og høje pålidelighed af kredsløbsbryderen.

Hovedårsager til mekanismekorrosion

Korrosion af mekanismens komponenter er den hovedlige årsag til fiaskoen af fjederdrivmekanismer. Alvorlig korrosion på overfladen af komponenterne påvirker alvorligt produktets udseende, reducerer transmissionskomponenternes mekaniske styrke, og påvirker produktets ydeevne. De grundlæggende årsager til komponentkorrosion er komponenternes materiale, konstruktion, produktionsteknik, og især overfladebehandlingen af komponenterne, som ikke kan tilpasse sig hårde miljø- og klimaforhold.

• Påvirkning af metalmaterialernes kvalitet: De almindeligt anvendte materialer i produktet er stål, kobber, aluminium og deres legemer. Stål og kobber er de hovedmaterialer i mekanismen. Det er blevet bekræftet, at stålkomponenter, der kun regner med en 15 μm zinkbelægning, ikke kan modstå fugts erosion i lang tid. Messing vil gennemgå dezinkningskorrosion i et fugtigt luftmiljø, og de almindelige kobbersleeves, der anvendes i mekanismen, vil blive fyldt med pulver, der genereres af dezinkningskorrosion i pasningsafstanden, hvilket gør, at pinaksen ikke kan rotere.

• Påvirkning af produktets designstruktur, komponentstruktur og bearbejdningsteknik: Kuldegler kan blive korroderet pga. dårlig tæthed, hvilket tillader, at fugt trænger ind i kuldeglerne. Rust kan opstå pga. vandindtrængen, kondensation og vandsamling. Desuden er mellemrum, døde hjørner, grover, rå overflader på komponenterne, og forbindelsespunkter mellem komponenterne alle områder, der er sårbar over for korrosion.

• Påvirkning af metaloverfladebeskyttelsesteknik: De fleste af produktets komponenter er belagt med zink eller elektroforetisk maling. Under den faktiske monteringsproces for mekanismen ofres ofte overfladebelægningen for at sikre transmissionspræcision, og belægningen på passningsfladen og knækkningsfladen skal fjernes, hvilket modsiger formålet med overfladebehandling.

Foranstaltninger til løsning af problemet med mekanismekorrosion

For at løse problemet med komponentkorrosion anvender producenter typisk mange rustfrit stålkomponenter og forstærker tætheden af både kredsløbsbryderen og mekanismen. Selvom anvendelse af rustfrit stål som råmateriale kan forbedre korrosionsbestandigheden, er materialeprisen relativt høj, behandlingen af komponenterne er svær, og det er ikke let at producere i store mængder. De fleste rullekuldegler i standarddele er lavet af stål, hvilket ikke kan opfylde kravene til korrosionsbestandighed. Denne metode behandler kun symptomerne snarere end rodproblemet.

At anvende en tæt struktur, der ligner ZW20A, uden at fylde SF6 gas, og ved hjælp af en kombineret isolationsform, fylde med renskabelig kvælstof for at beskytte komponenterne, er en mere ideel valgmulighed.

Konklusion

I alt væsentligt bør den nye generation af udendørs vakuumkredsløbsbrydere anvende kombineret isolation for at reducere kredsløbsbryderens kropsvolumen og opfylde efterspørgslen efter miniaturisering. Kredsløbsbryderens krop og mekanismekassen bør være separat tæt for at lette vedligeholdelse af mekanismen. Renskabelig kvælstof bør fylles for at beskytte komponenterne.