Исследование методов анализа механических неисправностей и техник улучшения высоковольтных разъединителей

С постоянным развитием механизации в современном обществе потребность в электрической энергии в повседневной жизни значительно возросла. Чтобы обеспечить соответствие поставок электроэнергии этому растущему спросу, система электропитания должна работать с большей стабильностью, безопасностью и оперативностью. Это подчеркивает критическую важность качества высоковольтных разъединителей при их производстве.

Производители должны укрепить свое осознание этой ответственности, чтобы гарантировать надежную работу высоковольтных линий электропередачи и снизить частоту отказов. Необходимо признать, что разъединители отвечают за безопасное изолирование электрического оборудования при безнагрузочном режиме в чрезвычайных ситуациях. Поэтому необходимо провести всесторонний анализ существующих механических неисправностей, а затем предложить целевые решения для снижения рисков.

1. Общие дефекты и анализ неисправностей

Высоковольтные линии электропередачи требуют регулярного обслуживания, что требует частого использования высоковольтных разъединителей для изоляции источников питания — обеспечивая безопасность персонала, выполняющего обслуживание. Однако, из-за врожденных конструктивных и материальных недостатков, механические неисправности остаются наиболее распространенным типом отказа. Исследования показывают, что неправильная установка, недостаточная наладка или механическая коррозия часто приводят к избыточному нагреву проводящего контура, растрескиванию изоляции и даже серьезным авариям.

Особенно опасной механической неисправностью является разрушение опорных фарфоровых изоляторов. Этот отказ представляет наибольший риск и может привести к катастрофическим последствиям. Причины можно проанализировать с нескольких сторон:

• Проблемы с качеством материала: Некачественные изоляторы, вызванные плохим контролем производства, вносят серьезные риски безопасности. Исследование разрушенных изоляторов постоянно выявляет внутренние примеси, микротрещины, низкое качество соединений и, в некоторых случаях, отсутствие асфальта как ударопоглощающего слоя.

• Дефекты дизайна и технологии: Врожденные конструктивные недостатки, неправильное выполнение работы или недостаточная обработка при производстве могут привести к слабым соединениям между изолятором и фланцем, снижая срок службы и надежность.

• Экологическое старение: Длительное воздействие суровых условий, включая сильные электромагнитные поля, химическую коррозию и погодные условия, ускоряет старение.

• Сейсмическое воздействие: Во время землетрясений интенсивные вибрации могут вызвать разрушение изолятора из-за резонанса или механического напряжения.

Другой распространенной неисправностью является эксплуатационный отказ разъединителя, когда неправильная эксплуатация приводит к неполному открытию или закрытию (несовпадению), что вызывает плохой контакт, увеличение сопротивления, перегрев и потенциальное повреждение оборудования. Среди факторов, способствующих этому, можно выделить:

• Конструктивные недостатки или неправильный выбор материала: Недостаточная конструкция или неподходящие материалы снижают производительность.

• Сильная коррозия: Вращающиеся компоненты, обычно изготовленные из металла, подвергаются воздействию внешней среды. Высокая влажность, отсутствие смазки и длительное воздействие ускоряют коррозию, снижая гибкость эксплуатации.

• Неисправность электрических систем управления: Дефектные электрические компоненты в моторизированных механизмах могут вызвать эксплуатационный отказ.

• Экологические факторы: Внешнее воздействие подвергает выключатели дождю, снегу и загрязнению. В последние годы тяжелые смог и повышенная атмосферная влажность усилили коррозию.

• Химическая коррозия: Атмосферная пыль и влага реагируют, образуя коррозионные электролиты. Когда эти вещества оседают на поверхностях выключателей, они вызывают электрохимическую коррозию.

• Внутренние конструктивные слабости: Плохое уплотнение позволяет проникновению влаги. Неподходящий выбор материалов, таких как металлы с низкой коррозионной стойкостью, или недостаточные антикоррозионные покрытия еще больше ухудшают производительность. В сочетании с недостаточным обслуживанием и проверкой эти факторы приводят к серьезному механическому износу.

2. Меры по улучшению механических неисправностей

2.1 Производство и контроль качества

Производители должны строго соблюдать технические спецификации при производстве, обеспечивая правильный выбор материалов и общий контроль качества. Для решения проблемы разрушения фарфоровых изоляторов:

• Убедитесь, что дизайн выключателя соответствует техническим и эксплуатационным требованиям.

• Усиливайте контроль качества в производстве, используя высококачественное сырье.

• Сотрудничайте только с надежными, технически квалифицированными поставщиками.

• Заключайте соглашения о гарантии качества с поставщиками, включая на месте проверки и испытания продукции.

• Строго следуйте эксплуатационным процедурам при производстве; немедленно устраняйте любые технические ошибки или дефекты — никогда не насилуйте оборудование.

2.2 Предотвращение перегрева

Перегрев проводящих цепей представляет серьезную опасность. Эффективные меры включают:

• Регулировка глубины вставки контактов для обеспечения оптимального контакта.

• Поддержание чистоты контактных поверхностей или использование самоочищающихся контактных конструкций.

• Установка температурных датчиков для мониторинга аномального нагрева и своевременного вмешательства.

• Применение очистки под напряжением для повышения эффективности обслуживания.

2.3 Защита от коррозии

Так как коррозия является основным фактором механического отказа:

• Проводите регулярную смазку движущихся частей.

• Используйте нержавеющую сталь или другие коррозионностойкие материалы.

• Улучшайте герметичность для повышения водонепроницаемости.

• Обеспечьте правильное нанесение высококачественных антикоррозионных покрытий.

2.4 Обслуживание и проверка

Регулярная проверка и своевременный ремонт являются необходимыми. Однако обслуживание должно быть значимым, а не просто рутинным или формальным. Поверхностные ремонты расходуют ресурсы и не обеспечивают безопасной эксплуатации. Только тщательное, основанное на состоянии, обслуживание может предотвратить неожиданные отказы.

3. Диагностические методы для механических неисправностей

Различные диагностические методы предлагают свои преимущества и ограничения. Персонал должен выбирать методы на основе фактических условий, комбинируя подходы для достижения точного обнаружения неисправностей.

• Ультразвуковое тестирование: До установки используйте ультразвуковую инспекцию для обнаружения трещин в фарфоровых изоляторах и предотвращения скрытых дефектов.

• Мониторинг напряжений: После установки контролируйте, находятся ли изоляторы под аномальным механическим напряжением.

• Инфракрасная термография: Обнаруживайте локальный перегрев в цепях. Если обнаружены горячие точки, немедленно принимайте корректирующие меры.

• Мониторинг тока двигателя: Измеряйте ток двигателя во время работы для оценки производительности выключателя и выявления аномалий.

• Измерение с помощью тензодатчиков: Используйте резистивные тензодатчики для обнаружения аномального напряжения на изоляторах.

• Анализ сигналов: Анализируйте сигналы тока двигателя для оценки состояния приводной системы.

4. Заключение

Только после того, как все диагностические проверки подтвердят нормальную работу и отсутствие рисков для безопасности, разъединитель можно ввести в эксплуатацию.

В данной статье анализируются общие механические неисправности высоковольтных разъединителей, включая разрушение фарфоровых изоляторов, аномальные напряжения, перегрев цепей, эксплуатационные отказы и коррозию металлических компонентов. На основе текущих технических проблем предложены целевые меры по улучшению и предотвращению. Реализация этих рекомендаций позволит персоналу по обслуживанию повысить предотвращение отказов высоковольтной изоляции, улучшить надежность системы и обеспечить безопасность эксплуатационного персонала.