ما هي أنواع وأعطال المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي؟

تعتبر معدات التبديل ذات الجهد العالي جهازًا كهربائيًا حيويًا في أنظمة الطاقة. تدهور ظروف تشغيل معدات التبديل هو أحد الأسباب الرئيسية للفشل في أنظمة الطاقة. فما هي الأعطال الشائعة في معدات التبديل ذات الجهد العالي؟

أ. تصنيف معدات التبديل ذات الجهد العالي

(1) الأنواع الخارجية والداخلية

بناءً على موقع التركيب، يمكن تصنيف معدات التبديل ذات الجهد العالي إلى أنواع خارجية أو داخلية. غالبًا ما تستخدم معدات التبديل الداخلية لأنظمة تصل إلى 10 كيلوفولت وما دون. وفقًا لتكوينات الدائرة الأولية، يمكن تصنيفها بشكل أعمق إلى معدات تبديل خطوط الوارد/المخرج، ومعدات تبديل الربط بالزيت، ومعدات تبديل قسم الحافلة، إلخ. في معدات تبديل الخطوط الواردة/المخرجة بـ 10 كيلوفولت، يتم تركيب قاطع دوائر غامض أو فراغ عادة. هذه القواطع عادة ما تكون مجهزة بآليات تشغيل بقوة الربيع أو الكهرومغناطيسية، رغم أن البعض يستخدم آليات يدوية أو مغناطيسية دائمة. تختلف تصميمات معدات التبديل المختلفة بشكل كبير في الهيكل، مما يؤثر على اختيار وتثبيت المستشعرات.

(2) الأنواع الثابتة والسحب

بناءً على الاستخدام، يمكن تقسيم معدات التبديل ذات الجهد العالي إلى أنواع ثابتة وأنواع سحب (سحب). تاريخيًا، كانت محطات الطاقة تفضل معدات التبديل السحب لنظم الخدمة المحطة، بينما كانت الأنواع الثابتة أكثر شيوعًا في أنظمة إمدادات الطاقة العامة. مع التقدم التكنولوجي وتطوير المنتجات الجديدة، تتطور الممارسات التقليدية. على سبيل المثال، تطورت معدات التبديل السحب المغلفة بالمعادن من معدات التبديل الثابتة التقليدية. هذا النوع يتميز بتصميم مغلق تمامًا مع أقسام وظيفية منفصلة. يوفر السلامة التشغيلية المحسنة، والترابط ضد التشغيل الخاطئ، والصيانة الأسهل، ويحسن بشكل كبير من موثوقية التشغيل.

(3) تطور معدات التبديل ذات الجهد العالي

في السنوات الأخيرة، مع تطور وانتشار قواطع الدوائر الفراغية المدمجة، تقدمت معدات التبديل المتوسطة (وتعرف أيضًا بمعدات التبديل التي يكون فيها قاطع الدائرة مثبتًا في القسم الأوسط) كنوع جديد من معدات التبديل المغلفة بالمعادن والمدرعة والسحب. توفر معدات التبديل المتوسطة العديد من المزايا، أهمها تصغير الوحدة القابلة للسحب وتمكين عملية التصنيع الآلية، مما يؤدي إلى دقة أعلى في تصنيع العربة والمسارات.

بعض الشركات المصنعة تقوم حتى بشحن العربة (بما في ذلك القاطع الرئيسي) ووحدة خزان معدات التبديل بشكل منفصل، مما يتيح التجميع والتشغيل السهل على الموقع مع ضمان الإدخال والإخراج السلس. بسبب التبادلية الممتازة، فإن الأداء يتأثر بشكل طفيف بأحوال الأرض غير المتساوية في الموقع. يوفر هذا النوع من معدات التبديل السحب المغلفة بالمعادن التشغيل الآمن والموثوق به والصيانة المريحة، مما يؤدي إلى زيادة استخدامه في أنظمة إمدادات الطاقة.

ثانياً. تحليل الأعطال الشائعة في معدات التبديل ذات الجهد العالي

يشير تحليل الأعطال إلى أن معظم أعطال معدات التبديل تنبع من مشاكل العزل والتوصيل والهندسة الميكانيكية.

(1) عدم التشغيل أو التشغيل الخاطئ

هذا هو العطل الأكثر شيوعًا في معدات التبديل ذات الجهد العالي، والأسباب تنقسم إلى فئتين. الأولى هي الفشل الميكانيكي في آلية التشغيل ونظام النقل، مثل انسداد الآلية، تشوه المكونات، نقل أو تلف المكونات، فتح أو تعلق الملفات الكهرومغناطيسية للإغلاق/الفتح، وكسر أو تخفيف الأقطاب، وفشل القفل. الفئة الثانية تنشأ من الدوائر الكهربائية والتحكم المساعدة، بما في ذلك اتصال ضعيف في الأسلاك الثانوية، فتحات مفككة، التوصيل الخاطئ، حرق ملفات الإغلاق/الفتح (بسبب انسداد الآلية أو مفاتيح الاختيار المعيبة)، تشغيل مفتاح المساعدة غير المرن، وأعطال في مصادر الطاقة التحكمية، ومفاتيح الإغلاق، ومفاتيح الحدود.

(2) أعطال التبديل والإغلاق

تنشأ هذه الأعطال من قاطع الدائرة نفسه. في قواطع الدوائر الغامضة، تشمل المشاكل الشائعة رش الزيت أثناء حدوث قصر في الدائرة، تلف غرفة القوس، قدرة القطع غير الكافية، والانفجار أثناء الإغلاق. في قواطع الدوائر الفراغية، المشاكل النموذجية هي تسرب المطفأ الفراغي أو المروحة، انخفاض مستوى الفراغ، إعادة التشغيل عند التحويل بين البنوك الكهربائية، وكسر غلاف السيراميك.

(3) أعطال العزل

تشمل أداء العزل موازنة مختلف الجهد (بما في ذلك الجهد التشغيلي الطبيعي والجهد الزائد المؤقت)، والتدابير الوقائية (مثل مانعات الصواعق)، وقوة العزل لتحقيق تصميم آمن واقتصادي. تظهر أعطال العزل بشكل أساسي كالتالي: الانفجار الخارجي للأرض، الانفجار الداخلي للأرض، الانفجار بين الأطوار، الانفجار بواسطة جهد الصواعق، الانفجار، الانفجار الناجم عن التلوث، ثقب أو انفجار الأنابيب السيراميكية أو الكاباستورية، انفجار أو ثقب أو انفجار المحولات الكهربائية (CTs)، وكسر العوازل السيراميكية.

(4) أعطال الحمل الكهربائي

لمعدات التبديل ذات الجهد 7.2-12 كيلوفولت، السبب الرئيسي لأعطال الحمل الكهربائي هو الاتصال السيء في الأعمدة العازلة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وذوبان نقاط الاتصال.

(5) القوى الخارجية والأعطال الأخرى

تشمل هذه الأعطال الاصطدام بالأجسام الخارجية، الكوارث الطبيعية، قصر الدائرة بسبب الحيوانات الصغيرة، والأعطال الخارجية أو العرضية غير المتوقعة الأخرى.