Zaščita delovanja mehanizma zunanjih vakuumskih preklopnikov

V zadnjih letih so srednje napetostne vakuumne preklopnike doživeli obsežen razvoj in dosegle izjemne rezultate, še posebej v kategoriji napetosti 12 kV, kjer imajo vakuumne preklopniki apsolutno prednost. Trenutno so zunanji vakuumni preklopniki na 12 kV pogosto opremljeni z mehurčnimi delovalniki.

Zdaj se pri proizvodih zunanje vakuumne preklopnike pogosto osredotoča na dizajn in zaščito glavne cirkvite preklopnika, hkrati pa zanemarja življenjsko dobo delovalnika med delovanjem. Končna življenjska doba preklopnika se odraža v odpiralnih in zapiralnih dejanjih kontaktov, ki jih realizira delovalnik. Zato igrajo delovanje, zanesljivost in kakovost delovalnika ključno vlogo pri delovanju in zanesljivosti preklopnika.

Glavni vzroki nezadovoljivega delovanja mehurčnega mehanizma

Načini nezadovoljivosti in vzroki med delovanjem preklopnika

Med dolgoročnim delovanjem preklopnika vključujejo nezadovoljivi načini delovanja mehanizma zanikanje odpiranja in zapiranja ter nepopolno odpiranje in zapiranje. Glavni vzroki so naslednji: poškodbe komponent preklopnika in mehanizma, korozija komponent preklopnika in mehanizma, kakovost montaže med mehanizmom in preklopnikom ter težave s sekundarnimi električnimi komponentami.

• Vzroki poškodb komponent: Prvič, moč komponent ni dovolj velika v fazi načrtovanja. Drugič, pride do napačnega ravnanja operaterjev. Tretjič, moč komponent se zmanjša zaradi korozije.

• Korozija komponent: Korozija komponent preklopnika in mehanizma vodi do zaklepavanja komponent, kar poveča upornost sistema. V stanju korozije odpiralna in zapiralna sila preklopnika, ko zapusti tovarno, ne more ustrezati zahtevani odpiralni in zapiralni sili preklopnika, kar vodi do nepopolnega odpiranja in zapiranja. Še posebej bo zaradi korozije ponastavitveni vrtilni mehuri ali vlečni mehuri, široko uporabljeni v mehurčnem delovalniku, odpovedali, kar bo povzročilo nezadovoljivo delovanje mehanizma.

• Kakovost montaže: Kakovost montaže mehanizma in preklopnika, ki vključuje, ali so pričvrščne komponente zanesljivo pričvrščene in ali je pravilno nastavljen preklopnik, vpliva na delovanje preklopnika.

• Težave s sekundarnimi električnimi komponentami: Potiskni preklopniki, pomožni preklopniki in terminalni bloki, uporabljeni v mehurčnem delovalniku. Če je kakovost katere koli od teh komponent slaba ali če je stik nezanesljiv, to vpliva na normalno delovanje preklopnika in prenos signalov, lahko pa celo vodi do drugih nesreč. Poleg samodejne korozije zaradi vlage lahko sekundarne komponente tudi zaradi korozije komponent mehanizma in zaklepavanja premika mehanizma ne morejo normalno preklopiti, kar lahko vodi do zgorevanja motorja ali spustila.

Iz zgornje analize sledi, da med štirimi glavnimi vzroki korozija mehanizma vpliva na tri. Problem korozije mehanizma je glavni dejavnik, ki vpliva na dolgo življenjsko dobo in visoko zanesljivost preklopnika.

Glavni vzroki korozije mehanizma

Korozija komponent mehanizma je glavni vzrok nezadovoljivega delovanja mehurčnega delovalnika. Težka korozija na površini komponent hudo vpliva na videz izdelka, zmanjša mehansko trdost prenašalnih komponent in vpliva na zmogljivost izdelka. Osnovni vzroki korozije komponent so material komponent, strukturni dizajn, proizvodni postopek in še posebej površinska obdelava komponent, ki ne more prilagoditi težkim okoljskim in vremenskim pogoji.

• Vpliv kakovosti kovinskih materialov: Običajno uporabljena materiala v izdelku so jeklo, bakar, aluminij in njihovi zlitki. Jeklo in bakar sta glavna materiala v mehanizmu. Dokazano je, da komponente iz jekla, ki so samo pokrite s plastjo cinka debelinske 15 μm, ne morejo dolgo časa uporstvovati proti eroziji vlage. Laton bo v vlago v zraku doživel dezincijsko korozijo, in običajno uporabljeni bakarni čevlji v mehanizmu bodo v fitnih razmikih polni praška, ki ga generira dezincijska korozija, zaradi česar valj ne more vrteti.

• Vpliv strukture izdelka, strukture komponent in obratne tehnologije: Kroglice morda korodirajo zaradi slabe zategnutosti, kar omogoča vlago, da se ugriza v kroglice. Rjava morda nastane zaradi ustopa vode, kondenzacije in nakopičitve vode. Poleg tega so praznine, slepe kotice, žlebke, hrube površine komponent in priključne točke med komponentami vse področja, ki so občutljiva na korozijo.

• Vpliv tehnologije za zaščito površin kovin: Večina komponent izdelka je pokrita z cinkom ali elektroforetskim barvom. V dejanskem procesu montaže mehanizma se zaradi točnosti prenosa pogosto žrtvuje površinska pokritja, in treba je odstraniti pokritja na stikajočih površinah in presedljivih površinah, kar je v nasprotju s namenom površinske obdelave.

Merila za reševanje problema korozije mehanizma

Za reševanje problema korozije komponent proizvajalci običajno uporabljajo veliko nerjavečih jeklenih komponent in okrepajo zategnitev preklopnika in mehanizma. Čeprav uporaba nerjavečega jekla kot surovine izboljša odpornost na korozijo, cena materiala je relativno visoka, obratna tehnologija komponent je težka in težko se jo lahko proizvaja v večjih količinah. Večina valjkovih ležajev v standardnih delih je iz jekla, ki ne more ustrezati zahtevam odpornosti na korozijo. Ta metoda le obravnava simptome, ne pa tudi vzroke.

Uporaba hermetične strukture, podobne tisti pri ZW20A, brez polnjenja s plinom SF6, in uporaba kombinirane izolacije, polnjenja z čistem dušikom za zaščito komponent, je boljša izbira.

Zaključek

Zaključno, nova generacija zunanjih vakuumnih preklopnikov bi morala uporabljati kombinirano izolacijo, da zmanjša prostornino telesa preklopnika in ustrezno miniaturizaciji. Teleso preklopnika in skrinjico mehanizma bi morali biti ločeno zategnjeni, da olajšajo vzdrževanje mehanizma. Za zaščito komponent bi se moral polniti čist dušik.