Често срещани причини и мерки за подобряване при често срещащи се дефекти на разключвачите GN30 в 10 кВ щитове

1.Анализ на структурата и принципа на действие на изключвателя GN30
Изключвателят GN30 е високонапрегово свързващо устройство, основно използвано във вътрешни електроенергийни системи за отваряне и затваряне на вериги при напрежение, но без натоварване. Той е подходящ за енергийни системи с номинално напрежение от 12 кВ и честота на пременния ток до 50 Гц или по-ниска. Изключвателят GN30 може да се използва както в комбинация с високонапрегово разпределително устройство, така и като самостоятелна единица. С компактна структура, проста употреба и висока надеждност, той има широко приложение в енергийните, транспортните и индустриалните сектори.

Структурата на изключвателя GN30 се състои главно от следните компоненти:

• Неподвижни части: включват основа, изолатори и неподвижни контакти. Основата поддържа и закрепва целия ключ, поемайки различни механични товари по време на работа. Изолаторите поддържат както неподвижните, така и въртящите се контакти, осигурявайки електрическа изолация по време на служба. Неподвижните контакти са свързани с електроустановката и монтирани на основата; те не се движат по време на операции за отваряне/затваряне.

• Подвижни части: включват въртящ (подвижен) контакт, въртяща се ос и кривошип. Въртящият контакт е активният компонент, който извършва свързващата операция чрез въртене. Въртящата се ос е монтирана на основата и служи като ос за движение. Кривошиптът свързва въртящата се ос с механизма за управление, предавайки движението към въртящият контакт, за да се постигне отваряне и затваряне.

• Механизъм за управление: включва ръчно и електрическо управление. Ръчният механизъм разполага с дръжка за управление, която поставя изключвателя в позиция „работа“ или „изолация“. Ръчното завъртане на дръжката активира ключа. Може да бъде инсталиран и електрически механизъм за управление, за да се осигури автоматично дистанционно управление на свързващите операции.

• Устройство за заземляване: Изключвателят GN30 може да бъде оборудван с ключ за заземляване, за да се предостави функционалността за заземляване, което подобрява безопасността на операциите.

• Защитни устройства: За да се осигури безопасна и надеждна работа, са инсталирани защитни характеристики, като защитни покривки и прегради, за да се предотврати случайно допиране до живи части и за да се защитят персонала.

• Помощни устройства: По желание на потребителите могат да бъдат добавени аксесоари, като индикатори за живо и системи за сигнална тревога, за да се увеличи интелигентността, позволявайки реално време наблюдение на статуса на работата и своевременно откриване и обработка на дефекти.

2.Анализ на дефектите на изключвателя GN30 в 10 кВ разпределително устройство

2.1 Класификация и анализ на честотата на дефектите на изключвателя GN30
Като важен високонапрегов свързващ апарат, изключвателят GN30 играе съществена роля в електроенергийните системи. Но, по време на дългосрочна работа, могат да се случат различни дефекти, които влияят на надеждността на системата. За да се гарантира безопасна и стабилна работа на мрежата, е необходимо да се класифицират и анализират честотите на дефектите, за да се приложат целеви профилактични и корективни мерки.

Дефектите на изключвателя GN30 могат да бъдат класифицирани по следния начин:

• Изолационни дефекти: най-общи тип, включващи пробив на изолатори, остаряване на изолацията и повреда на изолиращите материали. Тези дефекти компрометират целостта на изолацията и заплашват безопасността на системата.

• Контактни дефекти: включват оксидация, износ и ослабяване на контактите, които могат да причинят неправилно отваряне/затваряне и да нарушат непрекъснатостта на веригата.

• Механични дефекти: като закъсняване на въртящите се компоненти, скъсяване на кривошипа или деформация на основата, водещи до негъвчивост или неуспешна работа.

• Електрически дефекти: включващи отказ на двигателя, дефект на контролера или проблеми със захранването, които прекъсват автоматичното свързване и намаляват ефективността на системата.

• Термични дефекти: причинени от недостатъчен отвод на топлина по време на работа, водещ до повишаване на температурата, деформация, остаряване или дори повреда на компонентите.

• Човешки индуцирани дефекти: резултат от оперативни грешки, неправилно поддръжка или неправилна инсталация, които могат да причинят отказ или безопасностни инциденти.

За да се проведе анализ на честотата на дефектите, трябва да се съберат и статистически да се оценят данни за дефектите за определен период. Този анализ включва:

• Разпределение на видовете дефекти: броянето на случаите на всеки вид дефект, за да се определи техният дял и сериозност.

• Анализ на основната причина: идентифицирането на основните причини, за да се насочат стратегии за предотвратяване.

• Времево разпределение: анализирането на кога се случват дефектите (например, час на деня), за да се установи връзка с условията на работа.

• Екологическа корелация: оценяването на връзките между дефектите и екологичните фактори (температура, влажност, прах).

• Корелация на операция/поддръжка: оценяването на това, как неправилната операция или забавената поддръжка допринасят за отказите.

Такъв анализ помага да се идентифицират ключовите проблеми в работата на изключвателя GN30, позволявайки целеви подобрения, за да се увеличи надеждността и безопасността.

2.2 Анализ и обсъждане на общите причини за дефекти
Четири основни причини допринасят за отказите на изключвателя GN30:

Първо, дефекти в проектуването и производството. Лошо проектуване или некачествено производство може да доведе до недостатъчна конструктивна здравина, водеща до пробив или деформация на части. Неподходящо избор на материали – като изолиращи материали, липсващи износоустойчивост или топлоустойчивост – също увеличава риска от отказ.

Второ, условия за прекомерно натоварване и прекомерно напрежение. Дълготрайното прекомерно натоварване причинява прекомерно затопляне, което води до термично разширяване или стареене на изолацията, намалявайки функциите за комутиране и изолация. Събития с прекомерно напрежение (например удари от мълнии или скачания в мрежата) могат да причинят пробив на изолацията или дугове.

Трето, неправилна експлоатация. Грешки на операторите - като работа без деенергиране, прекомерно усилие при използване на дръжка, причиняващо механични повреди, или пренебрегване на поддръжката (например липса на почистване или смазване) - могат да предизвикат дефекти.

Четвърто, екологични и природни фактори. Екстремно студено време може да причини отказ на мотора поради кондензация на влага или замръзване. Високите температури ускоряват стареенето на изолацията и термичното разширяване. Природни бедствия като земетресения могат физически да повредят или деформират ключа.

3.Методи за подобряване на дефектите на GN30 изключвател в 10 кV шкаф

3.1 Подобрения в проектирането и производството
Изборът на материали е критичен за производителността и надеждността. Трябва да се използват материали с висока устойчивост и износостойчивост за фиксирани и ротационни контакти, за да се противодейства на високо напрежение и честа експлоатация. Изоляционните материали трябва да предлагат отлична диелектрична устойчивост и термична стойност.

Точните производствени процеси гарантират точност на размерите и качество на сборката. Строгото контролиране на допуските при обработка предотвратява проблеми с прилагането или неефективност в експлоатацията.

При проектирането анализът на надеждността трябва да вземе предвид потенциални стресори - скачания на напрежението, дуги, локално прекомерно затопляне - за идентифициране и намаляване на рисковете от отказ.

Строги инспекции и тестове през целия процес на производство - включително проверки на суровините, верификация на компонентите и предварителни проверки преди сборка - са необходими. Тестовете трябва да покриват механична устойчивост, електрическа производителност, целост на изолацията и гладкост на експлоатацията.

Производителите трябва да установят комплексни системи за управление на качеството, включително протоколи за контрол на качеството, инструкции за процеси и стандарти за инспекция, за стандартизиране на производството, подобряване на ефективността и намаляване на процентите на откази.

3.2 Мерки за предпазване от прекомерно натоварване и прекомерно напрежение
За проблеми, свързани с прекомерно натоварване (например прекомерно затопляне на контактите, разширяване на изолатора), незабавно откъснете тока, оценете условията на натоварване и преразпределете мощността, за да се избегне повторение. Ако натоварването не може да бъде намалено, използвайте резервно оборудване или алтернативни източници на енергия.

За събития с прекомерно напрежение (например пробив на изолацията, дуги), откъснете тока и проверете издръжливостта на изолацията и компонентите. Незабавно заменете изхабената изолация или остарели компоненти. Инсталирайте устройства за защита от прекомерно напрежение, като арестири за скокове на напрежението, за да защитите изключвателя от скачания на напрежението.

3.3 Подобрени процедурни методи
Операторите трябва да разбират напълно ръководството, да постигнат работните принципи и да следват правилни процедури. Винаги проверявайте дали системата е деенергирана, преди да започнете работа, за да се предотвратят аварии.

Персоналът по поддръжка трябва да извършва регулярно почистване, смазване и инспекции. Почистването премахва прах и контаминанти, за да се поддържа стабилността на изолацията. Смазването намалява триенето за гладка работа. Инспекциите откриват ранни признаци на износ или повреди.

Извършвайте периодични проверки и тестове - включително износ на контактите, състояние на изолаторите, функциониране на механизма и електрическа производителност - за да се провери съответствието с проектните спецификации и за предварително предотвратяване на големи откази.

3.4 Предотвратяване и контрол на екологичните фактори
Инсталирането на защитни облекла ефективно предпазва вътрешните компоненти от прах, дъжд, отпадъци и контаминанти, запазвайки производителността на изолацията. Облеклата трябва да бъдат проектирани, за да позволят достъп за експлоатация и поддръжка.

В условията на ниски температури, използвайте изолационни материали с доказана устойчивост към студ, за да се запазят механичните и електрическите свойства и за да се предотврати хрупкост.

Под строги условия, регулярно инспектирайте изолаторите, изолационните структури и електрическите компоненти. Изпълнявайте тестове на изолационното съпротивление и електрическата производителност, когато е необходимо, за да се откриват и решават проблеми на ранен етап.

4.Заключение
Този труд провежда детайлна анализа на общи причини за откази на изключвателя GN30 в 10 кV шкаф и предлага серия от мерки за подобряване, насочени към повишаване на надеждността и безопасността му, за да се осигури стабилна работа на електроенергийната система. Бъдещи изследвания могат да изследват допълнителни влияещи фактори и по-ефективни стратегии за намаляване. Освен това практически случаи могат да валидират ефективността на тези методи, предоставяйки по-богат теоретичен подкрепа за надеждната работа на електроенергийните системи.