ہائی-ولٹیج SF6 سرکٹ بریکرز کے آپریشن اور مینٹیننس کے بنیادی نکات کا مختصر تجزیہ

1 نظرة عامة

تحت الظروف الطبيعية، يمكن للمفاتيح الكهربائية فصل وربط الدوائر حسب وضع التشغيل. في حالة حدوث عطل، يمكنها أيضًا قطع المعدات المعيبة بسرعة بناءً على إشارات الحماية الثانوية، أو ربط الدائرة لإعادة التغذية بعد القضاء على العطل المؤقت. وهكذا، لديها الوظائف الثنائية للتحكم والحماية. حاليا، هناك أكثر من مائة محطة تحويل في منطقة بينجدين شان. في كل محطة تحويل، تتطلب المفاتيح الكهربائية لكل خط خروج، ولكل جانب دخول، وربط الخطوط الأم العلوية. يتم استخدام المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ على نطاق واسع في محطات التحويل 110 كيلوفولت و220 كيلوفولت بسبب مزاياها مثل قدرة القطع القوية، سرعة العمل السريعة، سهولة الصيانة، والاستقرار العالي.

تتكون المفاتيح الكهربائية عالية الجهد بشكل أساسي من الأطراف المتحركة والأطراف الثابتة، وغرف الإخماد، وأجزاء التوصيل. تقع الأطراف المتحركة والأطراف الثابتة داخل غرف الإخماد وتستخدم لقطع التيار. يبقى الطرف الثابت ثابتًا، ويتم تشغيل الطرف المتحرك بواسطة آلية التشغيل لتمكين المفتاح الكهربائي من إكمال عمليات الفتح والإغلاق. ترتبط آلية التشغيل بالطرف المتحرك عبر آلية النقل وقضيب العزل.

على الرغم من أن أداء المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ الشائعة نسبياً كامل في الوقت الحالي، إلا أنه قد يحدث أعطال أثناء التشغيل بسبب التغيرات في الشبكة الكهربائية، والبيئة الخارجية، والعوامل الداخلية. مع الأخذ في الاعتبار المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ المستخدمة في محطات التحويل 220 كيلوفولت، يناقش هذا المقال بشكل موجز المشاكل الشائعة خلال تشغيلها والإجراءات المناسبة لها.

2 تحليل المشاكل الموجودة ونقاط التركيز في التشغيل والصيانة

تعرض العديد من مكونات المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ مثل آلية التشغيل، وآلية النقل، وأجزاء الإخماد، وأجزاء التوصيل، لأعطال مختلفة أثناء التشغيل. في التشغيل السابق لمحطات التحويل في منطقة بينجدين شان، حدثت الحالات التالية:

• اضطرت المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ إلى التوقف عن العمل بسبب تسرب غاز SF₆.

• حدث قفل الضغط بسبب تسرب النفط الشديد في الآلية الهيدروليكية، أو فشل تخزين الطاقة بسبب اضطرابات في الآلية الربيعية، مما أدى إلى عدم قدرة المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ على قطع التيار بشكل طبيعي.

• رفض المفتاح الكهربائي العمل بسبب مشاكل داخل الآلية نفسها، مثل انقطاع الدائرة التحكمية، مما منعه من استيفاء متطلبات الفتح والإغلاق.

• تضررت المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ بسبب كسر العازل الخزفي.

• أدى التسخين الزائد بسبب مشاكل التوصيل إلى عدم قدرة المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ على العمل بشكل طبيعي.

• تعرض المفتاح الكهربائي لدرجات متفاوتة من التلف ولم يستطع الحفاظ على التشغيل الطبيعي بسبب تأثير البيئة الخارجية أو تلف الجزء العازل.

يمكن لهذه المشاكل أن تسبب تلفًا معينًا للمفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ بدرجات متفاوتة وتؤثر على تشغيلها الطبيعي. أثناء الفحص والصيانة اليومية، يجب الانتباه بشكل أكبر لفحص هذه المكونات للمفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ لتحسين موثوقية التغذية الكهربائية للنظام الكهربائي. فيما يلي تحليل فردي لهذه المشاكل.

2.1 جزء الإخماد

يجب أن يكون للمفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ قدرة كافية على النفخ وقوة تعافي العازل لمنع إعادة الاشتعال عند نقطة الصفر في التيار. عملية الإخماد للمفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ تحدث في غرفة الإخماد، والتي تتكون بشكل أساسي من الأطراف الرئيسية المتحركة والأطراف الثابتة، والأطراف المتحركة والثابتة للإخماد، والفوهات الكبيرة والصغيرة، وسطوة الضغط، والمكبس. تحديدا:

• تحمل الأطراف الرئيسية التيار عندما يعمل المفتاح الكهربائي بشكل طبيعي.

• الأطراف المتحركة والثابتة للإخماد متصلة بالتوازي مع الأطراف الرئيسية، ومدتها أكبر من الأطراف الرئيسية. يمكنها تحمل جميع التآكل الناتج عن قطع التيار أو الإغلاق، وبالتالي حماية الأطراف الرئيسية من التلف.

• تقييد الفوهات اتجاه وسرعة تدفق الغاز لتحقيق أفضل تأثير للنفخ.

• المكبس يقوم بضغط الغاز داخل سطوة الضغط عندما يتحرك الطرف المتحرك، مما يزيد من ضغط الغاز في السطوة ليصل إلى الضغط الأمثل للنفخ.

خلال التشغيل، سيؤثر تسرب غاز SF₆ مباشرة على التشغيل المستقر للمفتاح الكهربائي. عندما ينخفض ضغط الغاز تحت العتبة، سيصدر المفتاح الكهربائي إنذارًا أو سيتم قفله بسبب الضغط المنخفض. في هذه الحالة، قد يحدث عطل، مما قد يؤدي إلى توسيع منطقة الانقطاع الكهربائي.

2.2 الجزء الميكانيكي

تحدد الأداء الميكانيكي للمفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ قدرتها على الإخماد ويؤثر على سرعة وإيقاع الفتح والإغلاق. يمكن تقسيم الجزء الميكانيكي بشكل عام إلى آلية التشغيل وآلية النقل. وفقًا للبيانات الإحصائية حول أعطال المفاتيح الكهربائية، فإن 63.2% من أعطال المفاتيح الكهربائية في الصين تنتج عن آلية التشغيل.

تتم تقسيم آليات التشغيل للمفاتيح الكهربائية SF₆ المستخدمة في محطات التحويل 110 كيلوفولت وما فوق في منطقة بينجدين شان بشكل عام إلى الآليات الهيدروليكية والآليات الربيعية. يتم استخدام الآليات الربيعية على نطاق واسع بسبب مزاياها مثل البساطة في الهيكل الميكانيكي، وسهولة الصيانة، وسرعة الاستجابة، والصداقية للبيئة، والتكلفة المنخفضة. ومع ذلك، مع زيادة وقت التشغيل، ستنخفض مرونة الربيع. قد توجد حالات حيث يفشل المفتاح الكهربائي في قطع تيار العطل بسبب فشل الربيع في تخزين الطاقة، أو يفشل في إعادة الإغلاق بسبب فشل الربيع في تخزين الطاقة أثناء إعادة الإغلاق.

تتميز الآليات الهيدروليكية بمزيد من الموثوقية والأمان والحياة الطويلة. عندما ينخفض الضغط الهيدروليكي تحت العتبة، سيتم تفعيل قفل الضغط الصفر لتجنب الفتح البطيء بسبب فقدان الضغط. سيقوم نظام التحكم بتشغيل المحرك لزيادة الضغط، وبعد فترة زمنية محددة، سيقوم المؤقت الزمني بقطع الدائرة التحكمية للتوقف عن زيادة الضغط.

بالإضافة إلى ذلك، تلعب آليات النقل مثل القضبان المرفقة والذراع الدوار والعمود الدوار دورًا مهمًا في عملية الفتح والإغلاق. عند استلام إشارات الفتح والإغلاق، تقوم الربيعيات بإطلاق الطاقة ودفع الأطراف لإكمال مهام الفتح والإغلاق عبر آليات النقل مثل القضبان المرفقة والذراع الدوار. إذا كانت القضبان المرفقة أو الذراع الدوار أو العمود الدوار متشوهًا أو متصدعًا، فسيؤثر ذلك على النقل الطبيعي أثناء الفتح والإغلاق للمفتاح الكهربائي.

2.3 بيئة التشغيل

يجب أيضًا الانتباه إلى تأثير التغيرات في بيئة التشغيل أثناء تشغيل المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ من النوع الخارجي. على سبيل المثال، في ظروف الرياح القوية، قد تتأرجح الأسلاك بشدة أو قد تعلق عليها الأجسام الغريبة. عند تعرض الشبكة الكهربائية أو نظام التأريض لضربة صاعقة، قد تحدث موجات فائضة للجهد، مما يؤدي إلى قطع المفتاح الكهربائي. في ظروف الأمطار أو الثلوج، تكون سطح المفتاح الكهربائي عرضة للرطوبة، وقد يحدث تفريغ هالة. إذا كان السطح ملوثًا، فقد يحدث تفريغ تلوث أكثر خطورة. في حالة تراكم الثلج أو الجليد، قد يتعرض المفاصل للتسخين الزائد. عند تغير درجة الحرارة فجأة، قد تتغير مستوى الزيت وضغط الغاز للمفتاح الكهربائي فجأة أيضًا، مما يؤدي إلى انخفاض في الأداء العازل ويؤثر على سرعته في الفتح والإغلاق.

2.4 الجزء العازل

يعمل الجزء العازل على عزل المعدات عن الهواء. تشمل المواد العازلة الشائعة العوازل الخزفية والعوازل المركبة والعوازل المصنوعة من السيليكون. حاليًا، يتم استخدام العزل الخارجي للمفاتيح الكهربائية SF₆ في منطقة بينجدين شان بشكل أساسي من الخزف.

خلال التشغيل، قد تنخفض قوة العزل للعوازل الخزفية بشكل كبير أو حتى تفقد بسبب عوامل مثل جودتها السيئة، أو التثبيت غير المناسب، أو تغير درجة الحرارة فجأة، أو الموجات الفائضة للجهد الزائد. إذا تم توزيع العزل الخارجي للمفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ بشكل غير متساوٍ أثناء التثبيت، فقد يزداد تلف العزل الخارجي خلال التشغيل طويل الأمد. وفي الحالات الشديدة، قد يحدث تشققات أو كسور على سطح الخزف.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن لتغير درجة الحرارة الخارجي فجأة أن يقلل بشكل كبير من مقاومة الانحناء والتوتر للمواد العازلة. إذا تم تطبيق قوى ميكانيكية في هذا الوقت، فقد يُتلف الجزء العازل أو حتى يُثقب. عند تعرض العزل الخارجي للجهد الزائد، قد يتم تشغيل التفريغ الجزئي. إذا كان هناك غبار أو أوساخ على سطح العزل الخارجي، وكانت البيئة رطبة، فقد يحدث تفريغ تلوث تحت تأثير مجال كهربائي عالي الجهد.

3 الإجراءات

نظرًا لكثرة الخطوط الخارجيه في محطات التحويل 220 كيلوفولت، ومن ثم عدد كبير من المفاتيح الكهربائية SF₆، لتخفيض حدوث المشاكل المذكورة أعلاه، يجب وضع دورة فحص وصيانة معقولة، وإنشاء عملية معالجة العيوب الكاملة ومعيار قبول المعدات، مع التركيز على الوقاية من الحوادث، وإنشاء نظام إدارة حلقة مغلقة كامل.

3.1 وضع دورة فحص معقولة

يعتمد التشغيل الطبيعي للمفاتيح الكهربائية على الفحص اليومي من قبل الموظفين الذين يقومون بالتشغيل والصيانة. من خلال وضع دورة فحص معقولة، يمكن اكتشاف العيوب في المفاتيح الكهربائية في الوقت المناسب، مما يمنع تطور العيوب وحدوث حوادث. ما يلي يصف بشكل موجز النقاط الأساسية التي يجب مراعاتها أثناء فحص المفاتيح الكهربائية عالية الجهد SF₆ 220 كيلوفولت.

• يجب إجراء فحوصات روتينية على الأقل مرة واحدة في الأسبوع. هذا يشمل بشكل أساسي فحص مظهر المفتاح الكهربائي، والأصوات غير الطبيعية، والتسريبات في المعدات، وبيئة التشغيل، ومتابعة وفحص العيوب والمخاطر المحتملة. يجب الانتباه بشكل خاص إلى فحص ما إذا كان قيمة الضغط ومستوى الزيت للمفتاح الكهربائي عالي الجهد SF₆ ضمن النطاق الطبيعي، وتسجيل قيمة الضغط، ومراقبة ما إذا كان لون الزيت طبيعيًا، وما إذا كان يمكن تخزين الطاقة بشكل طبيعي.

• يجب إجراء فحوصات شاملة على الأقل مرة واحدة في الشهر. بالإضافة إلى الفحوصات الروتينية، يتم فتح أبواب المعدات في المحطة للتفتيش. يتم تسجيل بيانات التشغيل مثل قيمة ضغط الغاز ومستوى الزيت للمفتاح الكهربائي؛ يتم فحص ما إذا كانت أبواب المفتاح الكهربائي مغلقة بإحكام، وما إذا كانت الثقوب مسدودة بشكل جيد، وما إذا كانت أجهزة الترطيب والتحكم في درجة الحرارة تعمل بشكل طبيعي؛ ما إذا كانت ملفات الفتح والإغلاق ملونة بشكل غير طبيعي، أو يوجد رائحة غير طبيعية، أو علامات الاحتراق؛ ما إذا كانت آلية التشغيل وآلية النقل للمفتاح الكهربائي طبيعية؛ وما إذا كانت التوصيلات الثانوية معرضة للتسخين الزائد، أو الاتساع، أو الانقطاع.

• يجب إجراء فحص في الظلام على الأقل مرة واحدة في الشهر. هذا يشير إلى الفحوصات التي تتم في الليل دون الإضاءة، مع التركيز على فحص ما إذا كانت الأسلاك والموصلات والمشابك معرضة للتسخين الزائد، وما إذا كان هناك أي تفريغ على العزل الخارجي.

• يتم إجراء فحوصات خاصة لمنع المفتاح الكهربائي من التصرف الخاطئ، أو الرفض في التشغيل، أو التشوه في الهيكل، أو تلف العزل، أو التفريغ، أو التفريغ التلوثي بسبب التغيرات في البيئة الخارجية أو وضع تشغيل النظام، والتي قد تؤثر على التشغيل الطبيعي للمفتاح الكهربائي. تكون دورة الفحص مختلفة حسب الوضع الخاص.

3.2 وضع دورة صيانة معقولة

تهدف الفحوصات الدورية إلى اكتشاف المشاكل بشكل أفضل، بينما يمكن للصيانة الدورية أن تمنع بشكل أفضل تطور العيوب الصغيرة إلى حوادث كبيرة. فيما يلي بعض البنود الصيانة الشائعة للمفاتيح الكهربائية.

• يتم إجراء صيانة الخزان مرة كل ستة أشهر. يتم التركيز على فحص ما إذا كانت الأشرطة العازلة، ومفصلات باب الخزان، والأدوات متهالكة، وما إذا كان الخزان مصدأ، وما إذا كانت علامات التأريض سليمة.

• يتم إجراء صيانة السدادة مرة واحدة في الشهر. يجب استخدام مواد سدادة مقاومة للحريق للسدادة، وإذا لزم الأمر، يمكن استخدام مواد عازلة مثل الألواح المقاومة للحريق لضمان السدادة بإحكام ومنع سقوط المادة السدادة.

• يتم إجراء صيانة أجهزة الترطيب والتسخين وأجهزة الإضاءة مرة واحدة في الربع. يتم تحديد ما إذا كانت أجهزة الترطيب والتسخين تعمل بشكل طبيعي وفقًا للتغيرات البيئية. في نفس الوقت، يتم فحص ما إذا كانت أجهزة الإضاءة داخل الخزان طبيعية، وما إذا كانت مفاتيح التماس والأسلاك الدائرة متوترة.

3.3 إنشاء عملية معالجة العيوب

يجب تسجيل العيوب التي تم اكتشافها أثناء الفحوصات والصيانة، وإبلاغها في الوقت المناسب وفقًا لخطورتها. لاحقًا، يجب على فنيي الصيانة إجراء التجارب والصيانة بشكل سريع. بعد الصيانة، يكون الموظفون المسؤولون عن التشغيل والصيانة مسؤولين عن قبول المعدات، وتتم إدخال المعدات إلى التشغيل فقط بعد الحصول على القبول. من خلال إدارة الحلقة المغلقة الكاملة لعملية الاكتشاف - التسجيل - الإبلاغ - المعالجة - القبول، لا يمكن فقط تمديد عمر المعدات، ولكن أيضًا تقليل حدوث الحوادث، وتقديم طاقة كهربائية عالية الجودة بشكل أفضل للمستخدمين.

3.4 الاحتياطات للقبول

يجب قبول المفاتيح الكهربائية وإجراء الفحص قبل تشغيلها بعد التثبيت الجديد أو الصيانة. أثناء القبول، يجب التأكد من أن لا توجد بقايا صيانة على المفتاح الكهربائي؛ العوازل الخزفية نظيفة وغير مكسورة؛ مقياس ضغط غاز SF₆ ومقياس مستوى الزيت طبيعيان؛ يمكن للآلية الهيدروليكية أو الربيعية تخزين الطاقة بشكل طبيعي؛ الخزان مغلق بإحكام، والموصلات ليست متوترة أو متشوه؛ ويمكن أن تعمل إشارات الموضع والإشارات الإنذارية بشكل صحيح.

4 الخاتمة

إدارة التشغيل والصيانة للمفاتيح الكهربائية هي عملية ديناميكية. في العمل اليومي، يجب تعزيز الشعور بالمسؤولية لدى الموظفين المسؤولين عن التشغيل والصيانة. يجب عليهم اتباع اللوائح بدقة للتفتيش والصيانة المناسبة، ووضع نظام إدارة حلقة مغلقة معقول للمعدات لضمان التشغيل الطبيعي للمعدات واستقرار التشغيل للشبكة الكهربائية.