معالجة الأعطال في فشل فاصل الجهد العالي في الفتح بمحطة كهرباء 110 كيلوفولت

وفقاً للوائح ذات الصلة،يُسمح للمفتاح العازل عالي الجهد بإجراء العمليات التالية:

• تشغيل (فتح/غلق) المحولات الكهربائية العاملة بشكل طبيعي (PTs) ومثبطات الصدمة;

• تشغيل مفتاح العزل الأرضي للمحول الرئيسي في ظروف التشغيل الطبيعية;

• تشغيل الحلقات ذات التيار الصغير لتوازن التيار الدائري.

المفتاح العازل عالي الجهد هو مكون كهربائي ليس لديه قدرة على إطفاء القوس الكهربائي. لذا، يمكن تشغيله فقط عندما يكون في وضع الفتح. تشغيل المفتاح العازل تحت الحمل - أي أثناء وجود المفتاح الكهربائي مغلقاً أو أثناء تزويد الجهاز بالطاقة - يمكن أن يولد أقواساً كهربائية شديدة. وفي الحالات الشديدة، قد يؤدي ذلك إلى حدوث قصر دارة بين الأطوار وتلف المعدات وحتى تهديد سلامة الأفراد.

عندما يكون المفتاح العازل في حالة الفتح، يجب أن يكون هناك فصل واضح ومعتمد بين نقاط التماس المتحركة والسكونية، مما يلبي متطلبات المسافة العازلة. وعلى العكس من ذلك، عندما يكون مغلقاً، يجب أن يتمكن بشكل موثوق من حمل التيار الكهربائي العادي والقصير. الوظيفة الأساسية للمفتاح العازل هي توفير نقطة عزل موثوقة بين الأجزاء الحية ذات الجهد العالي والمصدر الكهربائي أو الشبكة الأم، مما يضمن فصل واضح لأمان صيانة الخطوط غير المزودة بالطاقة.

يمكن استخدام المفاتيح العازلة عالية الجهد أيضاً بالتنسيق مع خطوط نقل محطة التحويل لإجراء عمليات التحويل، وبالتالي تغيير تكوين التشغيل في المحطة. على سبيل المثال، في محطة التحويل التي تعمل بنظام الشبكتين، يمكن نقل الشبكة التشغيلية إلى الشبكة الاحتياطية - أو تبديل المكونات الكهربائية من شبكة إلى أخرى - باستخدام مفتاح ربط الشبكات والمفاتيح العازلة عالية الجهد على جانبي مفتاح ربط الشبكات. ومع ذلك، بسبب العمليات المتكررة للتحويل، قد تحدث أعطال مثل عدم القدرة على فتح أو غلق المفتاح العازل. يجب تشخيص هذه الأعطال وتحليلها بطريقة منهجية. وإذا كانت هناك عيوب داخلية في المفتاح العازل نفسه، فمن الضروري إجراء تحسينات في التصميم.

1. خصائص المفاتيح العازلة

عادة ما يتم تثبيت مفتاح عازل على كل جانب من مفتاح الكهربائي لإنشاء نقطة فصل واضحة - مما يعزز السلامة وييسّر الصيانة. يتم تزويد الطاقة من الشبكة العليا عبر خزانة المفاتيح إلى الخط الناقل. المفتاح العازل الواقع قبل مفتاح الكهربائي يعزل بشكل أساسي مصدر الطاقة. ومع ذلك، قد يتم تزويد الطاقة أحياناً من الجانب السفلي - مثل تدفق الطاقة العكسي من الدارات الأخرى أو المكثفات - مما يتطلب مفتاحاً عازلاً ثانياً بعد مفتاح الكهربائي.

تستخدم محطة تحويل كهربائية بجهد 110 كيلوفولت نوع GW16B/17B-252 من المفاتيح العازلة عالية الجهد. المواصفات التقنية لها مدرجة في الجدول 1. هذا المفتاح العازل هو جهاز خارجي عالي الجهد ثلاثي الأقطاب مصمم للعمليات الخالية من الحمل في محطات التحويل ذات الجهد 110 كيلوفولت، مما يوفر العزل الكهربائي بين المعدات قيد الصيانة والدوائر المزودة بالطاقة.

تشمل الميزات الرئيسية لهذا الفاصل الكهربائي هيكلًا مدمجًا، ومقاومة عالية للأكسدة، واستقرارًا في التشغيل، وأداءً قويًا ضد الزلازل. يعتمد نظام الاتصال الميكانيكي على تصميم بسيط ذراع فردي مرنة، مع وضع أجزاء النقل داخل الأنبوب الموصل لحمايتها من التأثيرات البيئية الخارجية. يتم تثبيت زوج من الربيعات المتوازنة ومجموعة من الربيعات الضاغطة داخل الأنبوب الموصل: الأولى تضمن التوازن الميكانيكي الموثوق به أثناء عمليات الفتح والإغلاق، بينما الثانية توفر ضغط اتصال كافٍ للإغلاق الآمن.

نظرًا لأن الفواصل الكهربائية عادة ما يتم تركيبها في الهواء الطلق، فهي تخضع للتاثيرات الخارجية مثل الرياح والنشاط الزلزالي. لتعزيز موثوقية التشغيل، تم دمج آلية التثبيت في جسم الفاصل الكهربائي لضمان الإغلاق المستقر والأمن. يستخدم كل من الفاصل الكهربائي والمفتاح الأرضي أنابيب موصلة من سبائك الألومنيوم، مع نقاط اتصال متحركة وثابتة مطلية بالفضة أو الذهب لضمان مقاومة البلى والقوة الميكانيكية والاستقرار الكهربائي في المفاصل الدوارة.

يتميز المفتاح الأرضي ببنية ذراع متأرجحة. أثناء الإغلاق، يدور نقطة الاتصال المتحركة أولاً ثم يتحرك بشكل رأسي لأعلى ليتماشى مع نقطة الاتصال الثابتة، مما يمنع القفز أو الرجوع. هذا التصميم يضمن الإغلاق الموثوق به والاستقرار الديناميكي والحراري الثابت تحت ظروف التيار القصير المقنن.

2. البنية ومبدأ التشغيل للفاصل الكهربائي

يتكون عملية تشغيل الفاصل الكهربائي من عملين رئيسيين: العمل الانحنائي والعمل الضاغط.

2.1 العمل الانحنائي

تحت إرشاد آلية الدوران الأفقي، يقوم زوج من التروس المثبتة على العازل الخزفي الدوار بدفع مجموعتين من الروابط ذات الأربعة أذرع لتنفيذ حركة مستوية. تحت هذا الدفع، يدور الأنبوب الموصل السفلي للأمام لإغلاق (عملية الإغلاق) أو للخلف لفتح (عملية الفتح). وبالتالي، يولد القضيب الحركي المرتبط بالأعلى من البرغي العمودي نزوحًا محوريًا بالنسبة للأنبوب الموصل السفلي.

يتم توصيل نهاية القضيب الحركي المرتبط بأعلى مجموعة من التروس والسلاسل. أثناء حركة القضيب، يدور السلسلة، مما يدفع الترس. وهذا يجعل الأنبوب الموصل العلوي -المثبت على محور الترس- يتحرك بالنسبة للأنبوب الموصل السفلي، إما بالتقويس (الإغلاق) أو الانحناء (الفتح).

في الوقت نفسه، أثناء حدوث النزوح المحوري للقضيب الحركي المرتبط، تقوم الربيعات المتوازنة داخل الأنبوب الموصل بتخزين وإطلاق الطاقة بشكل مستمر. وهذا يتعادل بشكل فعال مع عزم الكبح الثقيل، مما يضمن تشغيلًا سلسًا واستقرارًا طوال دورة التحويل الكاملة.

2.2 العمل الضاغط

مع تحرك الفاصل الكهربائي من وضع الفتح نحو وضع الإغلاق ويقترب من التسوية الكاملة (أي، التكوين شبه المستقيم)، يتصل الترس بمcline على صندوق التروس ويستمر في الانزلاق عليها. في هذه المرحلة، تحت تأثير قوة الربيع العائد، يتحرك القضيب الحركي المرتبط بالتروس والسلاسل للأمام.

يتم نقل هذا الحركة للأمام عبر مجمع نقطة الاتصال المتحركة، حيث يقوم قضيب الدفع بتحويل الحركة الخطية إلى عمل ضاغط للأصابع الاتصال. بمجرد قبضة قضيب الاتصال الثابت بشكل آمن، ينزلق الترس قليلاً لأعلى على cline لتحقيق الإغلاق الميكانيكي الكامل.

في هذه المرحلة، يتم ضغط الربيع الضاغط داخل الأنبوب الموصل بشكل أكبر ويقوم بتطبيق قوة على قضيب الدفع، مما يضمن قوة دفع ثابتة تحافظ على ضغط اتصال ثابت وموثوق بين أصابع الاتصال وقضيب الاتصال الثابت.

خلال عملية الفتح، يستمر الترس في التحرك خارج cline حتى يفصل تمامًا. ثم يسحب الربيع العائد قضيب الدفع، مما يؤدي إلى فتح أصابع الاتصال بشكل "V"، مما يكسر الاتصال الكهربائي.

3. دراسة حالة

3.1 ملاحظة وتحليل العطل

في عام معين، خلال عملية التحويل في محطة التحويل ذات الجهد العالي 110 كيلوفولت، فشل فاصل كهربائي عالي الجهد في الفتح. تم إجراء فحص شامل لنظام التأريض، والنظام الموصل الرئيسي، والتوصيلة الميكانيكية، وأنابيب التوصيل العلوية والسفلية، والآلية المحركة. كشفت التحقيق أن الترس الناقل داخل صندوق الآلية المحركة كان م поврежден, и компоненты, такие как оси и соединения, были сломаны. Персонал по эксплуатации и обслуживанию сообщил о дефекте, и в соответствии с годовым графиком технического обслуживания были приняты меры по исправлению.

3.2 تحسينات اتخذت

(1) تحديث المكونات المساعدة
تم استبدال المحاور والروابط بأخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة لمنع التآكل أثناء التشغيل طويل الأمد. تم استخدام بوشات مغلظة بالجرافيت ومعادن مركبة مقاومة للتآكل وذات معاملات احتكاك منخفضة لتحسين كفاءة النقل. تم تغليف جميع الأجزاء الحديدية المكشوفة بالغمس الساخن بالزنك، مما يحسن بشكل كبير من أداء مقاومة التآكل. تؤكد الخبرة الميدانية أن الغمس الساخن بالزنك مناسب جدًا للتطبيقات الخارجية.

(2) تعزيز الآلية المحركة
تم استبدال الآلية المحركة CJ7A الأصلية بنموذج CJ11 الجديد. يظهر صورة الآلية CJ11 المحدثة في الشكل 1.

(3) تصميم مفتاح مساعد متقدم
يعتبر المفتاح المساعد مكونًا ثانويًا مهمًا يوفر إشارات حالة الفتح والإغلاق. يمكن أن يؤدي الفشل إلى إشارات غير صحيحة وخلل في التشغيل. يستخدم التصميم الجديد آلية مفتاح دقيق مسنن دوليًا متقدمًا، مما يضمن التحويل الموثوق به والدوران السلس والحماية من الفشل أثناء انتقالات الفتح والإغلاق.

(4) حماية التحكم في المحرك
بعد إكمال عملية الفتح أو الإغلاق، يتم قطع طاقة المحرك أولاً بواسطة المفتاح المساعد. إذا فشل المفتاح المساعد، تقوم المفاتيح النهائية على الجانبين من الفتح والإغلاق بفصل المحرك. وإذا فشلت هذه أيضًا، فإن المحددات الميكانيكية على الجانبين تنشط مفتاح الحرارة لقطع الطاقة. هذا النظام الثلاثي للحماية يوقف المحرك بشكل موثوق بعد كل عملية، مما يمنع الحركة غير المسيطر عليها والضرر الميكانيكي المحتمل.

(5) نظام النقل الميكانيكي
يتم استخدام نظام ربط بمحمل دودة. المحمل الدودي، الربطات، والمكونات الأخرى لتقليل السرعة مصنوعة بدقة ومحفوظة داخل هيكل من سبائك الألومنيوم. هذا التصميم يضمن تشغيلًا سلسًا، ضوضاء منخفضة، وعدم وجود صدمات تأثير.

(6) النظام الثانوي للتحكم
يتسم لوحة التحكم بتصميم معقول وجذاب بصريًا وببنية باب مفصل، مما يسهل التوصيل والصيانة على الموقع بينما يضمن تشغيلًا آمنًا ومعتمدًا لنظام التحكم الثانوي.

(7) ختم الغلاف
يستخدم غلاف الآلية ختمًا بالهواء على الباب. كلاً من الباب والغطاء العلوي مصنوع من الفولاذ غير القابل للصدأ بسماكة 2.5 مم، بينما يتم استخدام الفولاذ غير القابل للصدأ بسماكة 2 مم للجسم الرئيسي، مما يوفر مقاومة ممتازة للرياح، الرمال، والتآكل.

4. الخاتمة

بناءً على سنوات من الخبرة التشغيلية وتحليل الأعطال لآليات المحركات الفاصلة في هذه المحطة الكهربائية ذات الجهد 110 كيلوفولت، تم ترقية الآلية الأصلية إلى نموذج CJ11 الذي طورته مجموعة Pinggao - وهو آلية تشغيل جديدة مستقلة التصميم بنوع محمل دودة. هذا التصميم المحسن يتغلب على نقاط الضعف السابقة في الهندسة والإنتاج، ويقدم موثوقية تشغيل عالية، حركة سلسة، كفاءة نقل عالية، عدم وجود صدمات قسرية، ضوضاء منخفضة، قابلية تبديل قوية، ومظهر جذاب.

بالإضافة إلى التشغيل الكهربائي المحلي والبعيد، تدعم آلية CJ11 التشغيل اليدوي أيضًا. وقد أثبتت الاختبارات العملية تحت ظروف الحمل المحددة قدرتها على إجراء أكثر من 10000 عملية ميكانيكية بشكل موثوق.