Дослідження аналізу механічних вад та технік їх покращення у високовольтних відключаючих пристроях

З постійним розвитком механізації в сучасному суспільстві потреба у електроенергії в повсякденному житті значно зросла. Для забезпечення того, щоб постачання електроенергії задовольняло цей зростаючий попит, енергетична система має працювати з більшою стабільністю, безпекою та оперативністю. Це підкреслює критичну важливість якості високовольтних відключаючих перемикачів під час виробництва.

Виробники мають посилити свідомість цієї відповідальності, щоб забезпечити надійну роботу високовольтних ліній передачі та зменшити частоту аварій. Необхідно визнати, що відключаючі перемикачі відповідають за безпечне відключення електрообладнання при навантаженні в аварійних ситуаціях. Тому необхідний комплексний аналіз існуючих механічних дефектів, а потім впровадження цілямих рішень для зниження ризиків.

1. Поширені дефекти та аналіз дефектів

Високовольтні лінії передачі потребують регулярного обслуговування, що вимагає частого використання високовольтних відключаючих перемикачів для відключення джерел живлення — забезпечення безпеки обслуговуючого персоналу. Однак через вроджені конструктивні та матеріальні недоліки, механічні дефекти залишаються найпоширенішим типом відмов. Дослідження показують, що неправильний монтаж, недостатнє введення в експлуатацію або механічна корозія часто призводять до надмірної температури в провідній схемі, тріщин у ізоляції та навіть до серйозних аварійних ситуацій.

Особливо небезпечним механічним дефектом є розкол опорних фарфорових ізоляторів. Ця відмова представляє найвищий ризик та може призвести до катастрофічних наслідків. Причини можна проаналізувати з кількох аспектів:

• Проблеми якості матеріалу: Нижчі стандарти якості ізоляторів, спричинені поганим контролем виробництва, вносять серйозні ризики безпеки. Перевірка розбитих ізоляторів постійно виявляє внутрішні забруднення, мікротріщини, погану якість з'єднання та в деяких випадках відсутність асфальту як шару, що поглинає удар.

• Конструктивні та технологічні недоліки: Вроджені конструктивні недоліки, неправильне виконання робіт або недостатні процеси обпалювання під час виробництва можуть призводити до слабких з'єднань між ізолятором та фланцем, що зменшує термін служби та надійність.

• Деградація через довготривалий простій: Довготривале впливове впливу сильних електромагнітних полів, хімічної корозії та погодних умов призводить до прискореного старіння.

• Сейсмічний вплив: Під час землетрусів, сильні вібрації можуть призводити до розколу ізоляторів через резонансну структуру або механічний напруження.

Інший поширений дефект — операційна відмова відключаючого перемикача, коли неправильне управління призводить до неповного відкриття або закриття (несуміщення), що призводить до поганого контакту, збільшення опору, перегріву та потенційного пошкодження обладнання. Фактори, що сприяють цьому, включають:

• Конструктивні недоліки або невірний вибір матеріалу: Недостатній конструктивний проект або непридатні матеріали погіршують продуктивність.

• Сильна корозія: Обертні компоненти, зазвичай виготовлені з металу, знаходяться в зовнішньому середовищі. Висока вологість, відсутність змащення та довготривале вплив призводять до прискореного корозії, що зменшує гнучкість операцій.

• Відмова електричних систем керування: Дефективні електричні компоненти в моторизованих механізмах керування можуть призводити до операційної відмови.

• Екологічні фактори: Зовнішнє вплив призначає перемикачам вплив дощу, снігу та забруднення. У останні роки, сильний смог та збільшення вологісті атмосфери погіршили корозію.

• Хімічна корозія: Атмосферна пил та волога взаємодіють, формуючи корозійні електроліти. Коли ці речовини осідають на поверхні перемикачів, вони призводять до електрохімічної корозії.

• Внутрішні конструктивні слабкості: Погана герметизація дозволяє вологі проникати. Непридатний вибір матеріалів, таких як метали з низькою корозійною стійкістю, або недостатні антикорозійні покриття подальше погіршують продуктивність. Разом з недостатнім обслуговуванням та перевіркою, ці фактори призводять до серйозного механічного виродження.

2. Міри покращення механічних дефектів

2.1 Виробництво та контроль якості

Виробники мають строго дотримуватися технічних специфікацій під час виробництва, забезпечуючи правильний вибір матеріалів та загальний контроль якості. Для вирішення проблеми розколу фарфорових ізоляторів:

• Забезпечте, щоб дизайн перемикача відповідав технічним та експлуатаційним вимогам.

• Посиліть контроль якості виробництва, отримуючи високоякісні первинні матеріали.

• Співпрацюйте лише з авторитетними, технічно кваліфікованими постачальниками.

• Укладіть домовленості про забезпечення якості з постачальниками, включаючи на місцеві перевірки та тестування продукції.

• Строго дотримуйтесь операційних процедур під час виробництва; відразу ж виправляйте будь-які технічні помилки або дефекти — ніколи не насильно виконуйте операції.

2.2 Профілактика перегріву

Перегрів в провідній схемі становить серйозну загрозу безпеці. Ефективні протидії включають:

• Налаштування глибини вставки контакту для забезпечення оптимального контакту.

• Збереження чистоти контактних поверхонь або використання дизайну самочистящихся контактів.

• Встановлення температурних датчиків для моніторингу аномального нагрівання та запуску ранньої інтервенції.

• Впровадження очистки під напругою для підвищення ефективності обслуговування.

2.3 Захист від корозії

Оскільки корозія є одним з основних факторів механічних відмов:

• Застосовуйте регулярне змащення рухомих частин.

• Використовуйте нержавіючу сталь або інші корозійно-стійкі матеріали.

• Покращіть герметизацію для підвищення водостійкості.

• Забезпечте правильне застосування високоякісних антикорозійних покриттів.

2.4 Обслуговування та перевірка

Регулярна перевірка та своєчасний ремонт є необхідними. Проте, обслуговування має бути значущим, а не лише рутинним або формальним. Поверхневі ремонти марно витрачають ресурси та не гарантує безпечну роботу. Лише детальне, залежне від стану обслуговування може запобігти неочікуваним відмовам.

3. Методи діагностики механічних дефектів

Різні методи діагностики мають власні переваги та обмеження. Персонал повинен вибирати методи залежно від реальних умов, комбінувати підходи для досягнення точного виявлення дефектів.

• Ультразвукове тестування: Перед встановленням використовуйте ультразвукову перевірку для виявлення тріщин у фарфорових ізоляторах та запобігання прихованим дефектам.

• Моніторинг напруження: Після встановлення моніторуйте, чи знаходяться ізолятори під аномальним механічним напруженням.

• Інфрачервона термографія: Виявляйте локальний перегрів у схемах. Якщо виявлені гарячі точки, негайно введіть корективні дії.

• Моніторинг струму двигуна: Вимірюйте струм двигуна під час роботи для оцінки продуктивності перемикача та виявлення аномалій.

• Вимірювання датчиками напруження: Використовуйте датчики опору для виявлення аномального напруження на ізоляторах.

• Аналіз сигналів: Аналізуйте сигнали струму двигуна для оцінки здоров'я привідної системи.

4. Висновок

Лише після того, як всі діагностичні перевірки підтвердять нормальне функціонування та відсутність загроз безпеці, відключаючий перемикач може бути введений в експлуатацію.

Ця стаття аналізує поширені механічні дефекти високовольтних відключаючих перемикачів, включаючи розкол фарфорових ізоляторів, аномальне напруження, перегрів схем, операційні відмови та корозію металевих компонентів. На основі поточних технічних викликів, запропоновано цілямих міри покращення та профілактики. Реалізація цих рекомендацій дозволить обслуговуючому персоналу підвищити профілактику відмов високовольтної ізоляції, покращити надійність системи та забезпечити безпеку обслуговуючого персоналу.