Bescherming van het bedieningsmechanisme van buitenvacuümschakelaars

In de afgelopen jaren hebben middenspanningsvacuümschakelaars aanzienlijke ontwikkeling doorgemaakt en opmerkelijke resultaten bereikt, vooral in de spanningklasse van 12 kV, waar vacuümschakelaars een absoluut voordeel hebben. Momenteel zijn de meest gebruikte bedrijfsmechanismen die worden geïnstalleerd bij 12 kV buitenschakelaars meestal veerbedrijfsmechanismen.

Momenteel richten producten van buitenvacuümschakelaars zich vaak op het ontwerp en de bescherming van het hoofdcircuit van de schakelaar, terwijl de levensduur van het bedrijfsmechanisme tijdens de werking wordt verwaarloosd. Uiteindelijk wordt de hele levensduur van de schakelaar weerspiegeld in de open- en sluitbewegingen van de contacten, en deze bewegingen worden gerealiseerd door het bedrijfsmechanisme. Daarom spelen de werking, betrouwbaarheid en kwaliteit van het bedrijfsmechanisme een cruciale rol in de werking en betrouwbaarheid van de schakelaar.

Hoofdoorzaken van het falen van het veermechanisme

Foutmodi en oorzaken tijdens de werking van de schakelaar

Tijdens de lange-termijnwerking van de schakelaar omvatten de foutmodi van het mechanisme het weigeren van het mechanisme om te openen en te sluiten, evenals onvolledig openen en sluiten. De belangrijkste oorzaken zijn als volgt: schade aan de componenten van de schakelaar en het mechanisme, corrosie van de componenten van de schakelaar en het mechanisme, de kwaliteit van de montage tussen het mechanisme en de schakelaar, en storingen in secundaire elektrische componenten.

• Oorzaken van componentbeschadiging: Ten eerste is de sterkte van de componenten onvoldoende tijdens het ontwerpproces. Ten tweede komen er misoperaties door de operators voor. Ten derde neemt de sterkte van de componenten af door corrosie.

• Componentcorrosie: Corrosie van de componenten van de schakelaar en het mechanisme leidt tot vastloper van de componenten, wat de systeemweerstand verhoogt. In een verroest staat kunnen de open- en sluitkrachten van de schakelaar bij het verlaten van de fabriek niet voldoen aan de vereiste open- en sluitkrachten van de schakelaar, wat resulteert in onvolledig openen en sluiten. Vooral de terugzetveer of trekveer die wijdverspreid wordt gebruikt in het veermechanisme zal door corrosie falen, waardoor het mechanisme defect raakt.

• Montagekwaliteit: De montagekwaliteit van het mechanisme en de schakelaar, met inbegrip van of de bevestigingscomponenten betrouwbaar zijn bevestigd en of de schakelaar goed is afgesteld, beïnvloedt de werking van de schakelaar.

• Storingen in secundaire elektrische componenten: De reisknoppen, hulpknoppen en terminalblokken die worden gebruikt in het veermechanisme. Als de kwaliteit van een van deze componenten slecht is of de contacten onbetrouwbaar zijn, zal dit de normale werking van de schakelaar en de overdracht van signalen beïnvloeden, en kan zelfs leiden tot andere ongelukken. Naast dat ze zelf door vocht corroderen, kunnen secundaire componenten ook niet normaal overschakelen door de corrosie van de mechanismecomponenten en het vastlopen van het mechanisme, wat kan leiden tot de verbranding van de motor of de uitvallers.

Uit de bovenstaande analyse blijkt dat van de vier belangrijkste oorzaken, het corrosieprobleem van het mechanisme drie ervan beïnvloedt. Het corrosieprobleem van het mechanisme is de belangrijkste factor die de lange levensduur en hoge betrouwbaarheid van de schakelaar beïnvloedt.

Hoofdoorzaken van mechanische corrosie

De corrosie van de mechanismecomponenten is de belangrijkste oorzaak van het falen van het veermechanisme. Ernstige corrosie op de oppervlakte van de componenten beïnvloedt ernstig het uiterlijk van het product, vermindert de mechanische sterkte van de overbrengingscomponenten en beïnvloedt de prestaties van het product. De fundamentele oorzaken van componentcorrosie zijn het materiaal van de componenten, de structuurontwerp, de fabricageprocessen en vooral de oppervlaktebehandeling van de componenten, die niet kunnen aansluiten bij strenge omgevings- en klimaatcondities.

• Invloed van de kwaliteit van het metaalmateriaal: De meest gebruikte materialen in het product zijn staal, koper, aluminium en hun legeringen. Staal en koper zijn de belangrijkste materialen in het mechanisme. Het is bewezen dat staalcomponenten die alleen afhankelijk zijn van een 15 μm zinklaag niet langdurig bestand zijn tegen de erosie van vocht. Messing ondergaat dezincificatiecorrosie in een vochtige luchtomgeving, en de koperen bushings die algemeen worden gebruikt in het mechanisme zullen gevuld raken met poeder dat door dezincificatiecorrosie in de pasruimte wordt geproduceerd, waardoor de pen niet kan roteren.

• Invloed van het productontwerp, de componentstructuur en de verwerkingsmethoden: Lagers kunnen door slechte verzegeling corrosie ondergaan, waardoor vocht de lagers binnendringt. Rots kunnen optreden door waterinbreng, condensatie en waterophoping. Bovendien zijn de spleten, hoeken, groeven, ruwe oppervlakken van de componenten, en de verbindingpunten tussen de componenten allemaal gebieden die vatbaar zijn voor corrosie.

• Invloed van metalen oppervlaktebeschermingstechnologie: De meeste componenten van het product zijn bedekt met zink of elektroforetische verf. Tijdens de daadwerkelijke montage van het mechanisme wordt voor de precisie van de overbrenging vaak de oppervlaktecoating opgeofferd, en moet de coating op de passende oppervlakken en de knipoppervlakken worden verwijderd, wat in tegenspraak is met het doel van de oppervlaktebehandeling.

Maatregelen om het probleem van mechanische corrosie op te lossen

Om het probleem van componentcorrosie op te lossen, gebruiken fabrikanten meestal een groot aantal roestvrijstalen componenten en versterken de verzegeling van de schakelaar en het mechanisme. Hoewel het gebruik van roestvrij staal als grondstof de corrosiebestendigheid kan verbeteren, is de prijs van het materiaal relatief hoog, de verwerking van de componenten moeilijk, en is massaproductie niet eenvoudig. De meeste rollagers in de standaardonderdelen zijn gemaakt van staal, wat de eisen van corrosiebestendigheid niet voldoet. Deze methode behandelt alleen de symptomen en niet de oorzaak.

Het aannemen van een dichtheidstructuur vergelijkbaar met die van ZW20A, zonder SF6-gas te vullen, en het gebruik van een samengestelde isolatievorm, gevuld met schoon stikstof om de componenten te beschermen, is een meer ideale keuze.

Conclusie

Samengevat, de nieuwe generatie buitenvacuümschakelaars zou samengestelde isolatie moeten gebruiken om het volume van het schakelaarlichaam te verminderen en aan de behoefte aan miniaturisering te voldoen. Het schakelaarlichaam en de mechanismehuis moeten apart worden verzegeld om de onderhoudsbehoefte van het mechanisme te vergemakkelijken. Schoon stikstof zou moeten worden ingevuld om de componenten te beschermen.