Защита рабочего механизма наружных вакуумных выключателей

В последние годы средневольтные вакуумные выключатели претерпели значительное развитие и достигли заметных результатов, особенно в классе напряжения 12 кВ, где вакуумные выключатели имеют абсолютное преимущество. В настоящее время наиболее часто используемыми механизмами для 12-кВ наружных вакуумных выключателей являются пружинные механизмы.

В настоящее время при проектировании и защите основной цепи выключателя часто игнорируется срок службы механизма во время эксплуатации. В конечном итоге весь срок службы выключателя отражается в операциях включения и отключения контактов, которые осуществляются через механизм. Поэтому рабочие характеристики, надежность и качество механизма играют решающую роль в рабочих характеристиках и надежности выключателя.

Основные причины отказа пружинного механизма

Режимы отказа и их причины при работе выключателя

В ходе длительной эксплуатации выключателя режимы отказа механизма включают отказ механизма от включения и отключения, а также неполное включение и отключение. Основные причины следующие: повреждение компонентов выключателя и механизма, коррозия компонентов выключателя и механизма, качество сборки между механизмом и выключателем, а также неисправности вторичных электрических компонентов.

• Причины повреждения компонентов: Во-первых, прочность компонентов недостаточна на этапе проектирования. Во-вторых, имеют место ошибочные действия операторов. В-третьих, прочность компонентов снижается из-за коррозии.

• Коррозия компонентов: Коррозия компонентов выключателя и механизма приводит к заклиниванию компонентов, что увеличивает сопротивление системы. В корродированном состоянии усилия, необходимые для включения и отключения выключателя, не соответствуют требуемым усилиям, что приводит к неполному включению и отключению. Особенно это касается возвратных винтов или растяжных пружин, широко используемых в пружинных механизмах, которые могут выйти из строя из-за коррозии, вызывая сбои в работе механизма.

• Качество сборки: Качество сборки механизма и выключателя, включая надежность затяжки крепежных элементов и правильную регулировку выключателя, влияет на его работу.

• Неисправности вторичных электрических компонентов: Ходовые переключатели, вспомогательные переключатели и клеммные колодки, используемые в пружинных механизмах. Если качество какого-либо из этих компонентов низкое или контакт ненадежный, это может повлиять на нормальную работу выключателя и передачу сигналов, а также привести к другим авариям. Кроме того, вторичные компоненты могут быть подвержены коррозии из-за влаги, а также могут не переключаться нормально из-за коррозии компонентов механизма и заклинивания движения механизма, что приводит к перегоранию двигателя или устройства защиты.

Из вышеизложенного анализа следует, что среди четырех основных причин коррозия механизма влияет на три из них. Проблема коррозии механизма является главным фактором, влияющим на длительный срок службы и высокую надежность выключателя.

Основные причины коррозии механизма

Коррозия компонентов механизма является основной причиной отказа пружинного механизма. Сильная коррозия на поверхности компонентов серьезно влияет на внешний вид продукта, снижает механическую прочность передаточных компонентов и влияет на производительность продукта. Основными причинами коррозии компонентов являются материал компонентов, конструктивное проектирование, технологический процесс производства и, особенно, поверхностная обработка компонентов, которая не адаптируется к суровым климатическим условиям.

• Влияние качества металлического материала: Обычно используемые материалы в продукте — сталь, медь, алюминий и их сплавы. Сталь и медь являются основными материалами в механизме. Доказано, что стальные компоненты, покрытые только 15 μm слоем цинка, не могут длительное время противостоять воздействию влаги. Латунь подвергается децинкованию в условиях влажного воздуха, и медные втулки, обычно используемые в механизме, заполняются порошком, образованным в результате децинкования, что делает невозможным вращение штифтов.

• Влияние конструктивного дизайна продукта, конструкции компонентов и технологического процесса: Шарикоподшипники могут корродировать из-за плохой герметизации, позволяющей влаге проникать внутрь. Ржавчина может появиться из-за попадания воды, конденсации и скопления влаги. Кроме того, зазоры, углы, пазы, шероховатые поверхности компонентов и точки соединения между компонентами являются областями, подверженными коррозии.

• Влияние технологии защиты металлической поверхности: Большинство компонентов продукта покрыты цинком или электрофоретической краской. В реальном процессе сборки механизма, ради точности передачи, часто жертвуют защитным покрытием, удаляя его с соединительных и фиксирующих поверхностей, что противоречит цели поверхностной обработки.

Меры по решению проблемы коррозии механизма

Для решения проблемы коррозии компонентов производители обычно используют большое количество нержавеющих стальных компонентов и усиливают герметизацию выключателя и механизма. Хотя использование нержавеющей стали в качестве исходного материала может повысить коррозионную стойкость, стоимость материала относительно высока, обработка компонентов затруднена, и массовое производство затруднено. Большинство роликовых подшипников в стандартных деталях изготовлены из стали, что не удовлетворяет требованиям коррозионной стойкости. Этот метод борется с симптомами, а не с причиной.

Применение герметичной конструкции, аналогичной ZW20A, без заполнения газом SF6, и использование композитной формы изоляции, заполненной чистым азотом для защиты компонентов, является более идеальным выбором.

Заключение

В заключение, новое поколение наружных вакуумных выключателей должно использовать композитную изоляцию, чтобы уменьшить объем корпуса выключателя и удовлетворить потребность в миниатюризации. Корпус выключателя и корпус механизма должны быть герметизированы отдельно, что облегчит обслуживание механизма. Для защиты компонентов следует заполнять чистым азотом.