Ochrona mechanizmu działania zewnętrznych wyrzutników próżniowych

W ostatnich latach średnie napięcia próżniowe wyłączniki obwodowe doświadczyły znaczącego rozwoju i osiągnęły imponujące wyniki, szczególnie w klasie napięcia 12 kV, gdzie próżniowe wyłączniki obwodowe mają bezwzględną przewagę. Obecnie, najczęściej stosowanymi mechanizmami napędowymi z 12 kV zewnętrznych próżniowych wyłączników obwodowych są mechanizmy sprężynowe.

Obecnie produkty zewnętrznych próżniowych wyłączników obwodowych często skupiają się na projektowaniu i ochronie głównego obwodu wyłącznika, pomijając przy tym żywotność mechanizmu napędowego podczas eksploatacji. Ostatecznie, cała żywotność wyłącznika odzwierciedla się w otwieraniu i zamykaniu kontaktów, a te działania są realizowane przez mechanizm napędowy. Dlatego pracownicze właściwości, niezawodność i jakość mechanizmu napędowego odgrywają kluczową rolę w pracowniczych właściwościach i niezawodności wyłącznika obwodowego.

Główne przyczyny awarii mechanizmu sprężynowego

Tryby i przyczyny awarii podczas pracy wyłącznika

Podczas długotrwałej eksploatacji wyłącznika, tryby awarii mechanizmu obejmują odmowę otwarcia i zamknięcia mechanizmu, jak również niekompletne otwarcie i zamknięcie. Główne przyczyny to: uszkodzenie komponentów wyłącznika i mechanizmu, korozja komponentów wyłącznika i mechanizmu, jakość montażu między mechanizmem a wyłącznikiem oraz awarie wtórnych elementów elektrycznych.

• Przyczyny uszkodzenia komponentów: Po pierwsze, siła wytrzymałości komponentów jest niewystarczająca w procesie projektowania. Po drugie, występują błędy operacyjne operatorów. Po trzecie, siła wytrzymałości komponentów jest obniżana w wyniku korozji.

• Korozja komponentów: Korozja komponentów wyłącznika i mechanizmu prowadzi do zacięć komponentów, co zwiększa opór systemu. W stanie zakorodowanym siły otwierania i zamykania wyłącznika obwodowego po opuszczeniu fabryki nie spełniają wymaganych sił otwierania i zamykania wyłącznika, co prowadzi do niekompletnego otwierania i zamykania. Szczególnie, powszechnie używane w mechanizmie sprężynowym sprężyny powrotne lub rozciągające ulegają awariom wskutek korozji, co prowadzi do awarii mechanizmu.

• Jakość montażu: Jakość montażu mechanizmu i wyłącznika, obejmująca głównie sprawdzenie, czy komponenty mocujące są solidnie zafiksowane i czy wyłącznik jest prawidłowo dostrojony, wpływa na pracę wyłącznika.

• Awarie wtórnych elementów elektrycznych: Przełączniki przejazdu, pomocnicze przełączniki i bloki końcowe używane w mechanizmie sprężynowym. Jeśli jakość któregoś z tych komponentów jest niska lub kontakt jest niewiarygodny, wpłynie to na normalną pracę wyłącznika i przekazywanie sygnałów, a może nawet prowadzić do innych wypadków. Oprócz samodzielnego korodowania przez wilgoć, wtórne komponenty mogą również nieprawidłowo przełączać się w wyniku korozji komponentów mechanizmu i zacięć ruchu mechanizmu, co prowadzi do spalenia silnika lub urządzenia odłączającego.

Z powyższej analizy wynika, że spośród czterech głównych przyczyn, problem korozji mechanizmu wpływa na trzy z nich. Problem korozji mechanizmu jest głównym czynnikiem wpływającym na długą żywotność i wysoką niezawodność wyłącznika.

Główne przyczyny korozji mechanizmu

Korozja komponentów mechanizmu jest główną przyczyną awarii mechanizmu sprężynowego. Poważna korozja na powierzchni komponentów poważnie wpływa na wygląd produktu, obniża mechaniczną siłę elementów transmisyjnych i wpływa na wydajność produktu. Podstawowe przyczyny korozji komponentów to materiał komponentów, konstrukcyjny projekt, proces produkcji, a szczególnie powierzchniowe traktowanie komponentów, które nie są w stanie przystosować się do surowych warunków środowiskowych i klimatycznych.

• Wpływ jakości materiału metalowego: W produkcie powszechnie stosowane są stal, miedź, aluminium i ich stopione. Stal i miedź są głównymi materiałami w mechanizmie. Udowodniono, że stalowe komponenty polegające jedynie na warstwie cynku o grubości 15 μm nie są w stanie długo odpierać erozji wilgoci. Miedź mosiężna ulega dezincyzacji w wilgotnym środowisku powietrza, a powszechnie używane w mechanizmie mosiężne wkładki zostaną wypełnione proszkiem generowanym przez dezincyzację, uniemożliwiając obrót sztywnemu piniowi.

• Wpływ struktury projektowej produktu, struktury komponentów i technologii obróbki: Łożyska kulkowe mogą ulec korozji z powodu złej szczelności, umożliwiającej penetrację wilgoci do łożysk. Mogą wystąpić rdza w wyniku nawilżenia, kondensacji i nagromadzenia wody. Ponadto przerwy, martwe rogi, rowki, chropawe powierzchnie komponentów i punkty połączeń komponentów są wszystkie obszarami podatnymi na korozję.

• Wpływ technologii ochrony powierzchni metalowej: Większość komponentów produktu jest pokryta cynkiem lub elektroforetyczną farbą. W rzeczywistym procesie montażu mechanizmu, dla celów dokładności przekazu, często poświęca się powłokę powierzchniową, usuwając powłokę z powierzchni stykowych i zgrzewanych, co jest sprzeczne z celem powłoki powierzchniowej.

Środki na rozwiązanie problemu korozji mechanizmu

Aby rozwiązać problem korozji komponentów, producenci zazwyczaj używają dużej ilości komponentów ze stali nierdzewnej i wzmacniają szczelność wyłącznika i mechanizmu. Chociaż użycie stali nierdzewnej jako surowca może poprawić odporność na korozję, cena materiału jest stosunkowo wysoka, obróbka komponentów jest trudna, a produkcja masowa nie jest łatwa. Większość standardowych łożysk toczonych jest wykonana ze stali, która nie spełnia wymagań odporności na korozję. Ta metoda leczy tylko objawy, a nie przyczynę.

Adoptowanie hermetycznej struktury podobnej do ZW20A, bez wypełniania gazem SF6, i użycie formy złożonej izolacji, wypełnienie czystym azotem do ochrony komponentów jest bardziej idealnym wyborem.

Podsumowanie

Podsumowując, nowa generacja zewnętrznych próżniowych wyłączników obwodowych powinna wykorzystywać złożoną izolację, aby zmniejszyć objętość korpusu wyłącznika i spełnić zapotrzebowanie na miniaturyzację. Korpus wyłącznika i skrzynka mechanizmu powinny być osobno zabezpieczone, ułatwiając konserwację mechanizmu. Czysty azot powinien być wypełniony do ochrony komponentów.