고압 분리 스위치의 기계적 고장 분석 및 개선 기술 연구

현대 사회에서 기계화가 계속해서 발전함에 따라 일상생활에서 전기 에너지의 수요가 크게 증가하고 있습니다. 이 증가하는 수요를 충족시키기 위해 전력 시스템은 더욱 안정적이고 안전하며 실시간 반응성이 필요합니다. 이를 통해 고압 차단기 제조 과정에서의 품질이 중요함을 강조할 수 있습니다.

제조업체는 고압 송전선로의 신뢰성 있는 작동과 고장 빈도의 감소를 보장하기 위해 이러한 책임에 대한 인식을 강화해야 합니다. 비상 상황에서 무부하 상태에서 전기 장비를 안전하게 격리하는 역할을 하는 차단기에 대한 포괄적인 분석과 위험 완화를 위한 대책이 필요합니다.

1. 일반적인 결함 및 고장 분석

고압 송전선로는 정기적인 유지보수가 필요하며, 이를 위해 고압 차단기를 자주 작동하여 전원을 격리하고 유지보수 인원의 안전을 보장해야 합니다. 그러나 설계와 재료의 내재된 결함으로 인해 기계적 고장이 가장 일반적인 고장 유형입니다. 조사 결과, 부적절한 설치, 부족한 조정, 또는 기계적 부식이 도체 회로의 과열, 절연 파손, 심지어 중대한 안전 사고를 초래할 수 있음이 밝혀졌습니다.

특히 위험한 기계적 고장 중 하나는 지지용 세라믹 절연자의 파괴입니다. 이 고장은 가장 높은 위험을 초래하며, 재앙적인 결과를 초래할 수 있습니다. 원인은 다음과 같이 여러 측면에서 분석할 수 있습니다:

• 재질 품질 문제: 제조 관리가 부족하여 저품질의 절연자가 사용되면 심각한 안전 위험이 발생합니다. 파괴된 절연자 검사에서는 항상 내부 불순물, 미세 균열, 접착 품질 저하, 그리고 때때로 충격 흡수층으로 사용되는 아스팔트의 부재가 발견됩니다.

• 설계 및 공정 결함: 내재된 설계 결함, 부적절한 작업, 또는 제조 과정에서 불충분한 소성 처리로 인해 절연자와 플랜지 사이의 접합부가 약해져서 수명과 신뢰성이 감소합니다.

• 환경적 열화: 강한 전자기장, 화학적 부식, 날씨 등 혹독한 환경에 장기간 노출되면 노화가 가속화됩니다.

• 지진 영향: 지진 동안 강한 진동이 구조적 공진이나 기계적 스트레스로 인해 절연기가 파괴될 수 있습니다.

또 다른 일반적인 고장은 차단기의 작동 실패입니다. 부적절한 작동으로 인해 완전히 열리거나 닫히지 않아 (미교정) 접촉이 나빠지고 저항이 증가하여 과열되고 장비 손상이 발생할 수 있습니다. 이러한 요인들은 다음과 같습니다:

• 설계 결함 또는 잘못된 재료 선택: 구조 설계가 부족하거나 적절하지 않은 재료로 성능이 저하됩니다.

• 심각한 부식: 일반적으로 금속으로 만들어진 회전 부품은 야외 환경에 노출됩니다. 높은 습도, 윤활 부족, 장기간 노출로 인해 부식이 가속화되어 작동 유연성이 감소합니다.

• 전기 제어 시스템의 고장: 모터 작동 메커니즘의 전기 구성 요소 결함으로 작동 실패가 발생할 수 있습니다.

• 환경적 요인: 야외 노출로 인해 스위치는 비, 눈, 오염에 노출됩니다. 최근에는 심각한 스모그와 대기 중 습도 증가로 인해 부식이 가속화되었습니다.

• 화학적 부식: 대기 중 먼지와 습기가 반응하여 부식성 전해질을 형성합니다. 이러한 물질이 스위치 표면에 침착되면 전기 화학적 부식이 발생합니다.

• 내부 설계 취약점: 부적절한 밀봉으로 인해 습기가 침입합니다. 부식 저항이 낮은 금속이나 부적절한 방부 도료 선택으로 인해 성능이 저하됩니다. 또한 유지보수와 점검이 부족하면 이러한 요인들이 심각한 기계적 열화를 초래합니다.

2. 기계적 고장 개선 대책

2.1 제조 및 품질 관리

제조업체는 생산 과정에서 설계 사양을 엄격히 준수하고 적절한 재료 선택과 전체적인 품질 관리를 확보해야 합니다. 세라믹 절연기의 파괴를 해결하기 위해서는:

• 스위치 설계가 기술적 및 운영 요구사항을 충족하도록 하십시오.

• 생산 과정에서 품질 관리를 강화하여 고품질 원자재를 조달하십시오.

• 신뢰할 수 있고 기술적으로 적격한 공급업체와만 협력하십시오.

• 공급업체와 품질 보증 계약을 체결하되, 현장 점검 및 제품 테스트를 포함하십시오.

• 생산 과정에서 운영 절차를 엄격히 준수하고, 기술적 오류나 결함이 발생하면 즉시 처리하십시오—강제 작동은 절대 하지 마십시오.

2.2 과열 방지

도체 회로의 과열은 심각한 안전 위험을 초래합니다. 효과적인 대책은 다음과 같습니다:

• 접촉 삽입 깊이를 조정하여 최적의 접촉을 보장하십시오.

• 접촉 면을 청결하게 유지하거나 자기 청정 접촉 설계를 채택하십시오.

• 온도 센서를 설치하여 이상 가열을 모니터링하고 조기에 개입하십시오.

• 대전 청소를 실시하여 유지보수 효율성을 향상시키십시오.

2.3 부식 방지

부식이 기계적 고장의 주요 원인임을 고려할 때:

• 이동 부품에 정기적으로 윤활유를 적용하십시오.

• 스테인리스 스틸이나 기타 부식 저항 재료를 사용하십시오.

• 밀봉을 개선하여 방수성을 향상시키십시오.

• 고품질 방부 도료를 올바르게 적용하십시오.

2.4 유지보수 및 점검

정기적인 점검과 시기적절한 수리는 필수입니다. 그러나 유지보수는 단순히 형식적이거나 의례적인 것이 아니라 의미 있어야 합니다. 겉핥기식 수리는 자원을 낭비하고 안전한 작동을 보장하지 못합니다. 철저하고 상태 기반의 유지보수만이 예기치 않은 고장을 예방할 수 있습니다.

3. 기계적 고장 진단 방법

다양한 진단 기법은 각각의 장점과 한계가 있습니다. 직원들은 실제 조건에 따라 방법을 선택하고, 다양한 접근 방식을 결합하여 정확한 고장 검출을 달성해야 합니다.

• 초음파 검사: 설치 전에 초음파 검사를 통해 세라믹 절연기의 균열을 검출하고 잠재적인 결함을 방지하십시오.

• 응력 모니터링: 설치 후 절연기가 비정상적인 기계적 응력을 받는지 모니터링하십시오.

• 적외선 열화상: 회로의 국소 과열을 검출하십시오. 핫스팟이 발견되면 즉시 수정 조치를 취하십시오.

• 모터 전류 모니터링: 작동 중 모터 전류를 측정하여 스위치 성능을 평가하고 이상을 식별하십시오.

• 변형률 게이지 측정: 저항 변형률 게이지를 사용하여 절연기의 비정상적인 응력을 검출하십시오.

• 신호 분석: 모터 전류 신호를 분석하여 구동 시스템의 건강 상태를 평가하십시오.

4. 결론

모든 진단 검사가 정상 작동과 안전 위험의 부재를 확인한 후에야 차단기를 운용에 투입해야 합니다.

본 논문은 고압 차단기에서 발생하는 일반적인 기계적 고장, 즉 세라믹 절연기 파괴, 비정상적인 응력, 회로 과열, 작동 실패, 금속 부품 부식 등을 분석하였습니다. 현재의 기술적 도전과제를 바탕으로, 목표적인 개선 및 예방 대책을 제안하였습니다. 이러한 권장 사항을 실행함으로써 유지보수 인원은 고압 절연 고장의 예방, 시스템 신뢰성 향상, 그리고 운영 인원의 안전을 보장할 수 있습니다.