Частые причины и меры по улучшению для частых отказов разъединителей GN30 в ячейках 10 кВ

1.Анализ конструкции и принципа работы разъединителя GN30
Разъединитель GN30 — это высоковольтное коммутационное устройство,主要用于室内电力系统中在有电压但无负载条件下开合电路。它适用于额定电压为12 kV、交流频率50 Hz或更低的电力系统。GN30隔离开关既可以与高压开关柜配合使用，也可以作为独立单元使用。其结构紧凑、操作简单、可靠性高，在电力、能源、交通和工业领域得到广泛应用。 GN30隔离开关的结构主要由以下部件组成：

• Фиксированные части: включают основание, изоляторы и неподвижные контакты. Основание поддерживает и закрепляет весь выключатель, принимая на себя различные механические нагрузки во время эксплуатации. Изоляторы поддерживают как неподвижные, так и вращающиеся контакты, обеспечивая электрическую изоляцию при работе. Неподвижные контакты соединены с силовой линией и установлены на основании; они не движутся при операциях открытия/закрытия.

• Вращающиеся части: включают вращающийся (подвижный) контакт, вращающийся вал и рычаг. Вращающийся контакт является активным элементом, который выполняет коммутирующее действие путем вращения. Вращающийся вал установлен на основании и служит осью вращения. Рычаг соединяет вращающийся вал с приводным механизмом, передавая движение вращающемуся контакту для выполнения операций открытия и закрытия.

• Приводной механизм: включает ручной и электрический привод. Ручной механизм имеет рукоятку, которая устанавливает разъединитель в положение "рабочее" или "изолированное". Поворот рукоятки вручную приводит выключатель в действие. Также можно установить электрический привод, чтобы обеспечить автоматическое дистанционное управление коммутирующими операциями.

• Заземляющее устройство: Разъединитель GN30 может быть оборудован заземляющим выключателем для обеспечения функции заземления, что повышает безопасность эксплуатации.

• Защитные устройства: Для обеспечения безопасной и надежной работы установлены защитные крышки и ограждения, предотвращающие случайный контакт с токоведущими частями и защищающие персонал.

• Вспомогательные устройства: По требованию пользователя могут быть добавлены дополнительные аксессуары, такие как индикаторы наличия напряжения и системы аварийного оповещения, что повышает интеллектуальность, обеспечивая мониторинг состояния в реальном времени и своевременное обнаружение и устранение неисправностей.

2.Анализ неисправностей разъединителя GN30 в распределительных устройствах 10 кВ

2.1 Классификация и анализ частоты неисправностей разъединителя GN30
Как важное высоковольтное коммутационное устройство, разъединитель GN30 играет ключевую роль в энергосистемах. Однако в ходе длительной эксплуатации могут возникать различные неисправности, влияющие на надежность системы. Для обеспечения безопасной и стабильной работы сети необходимо классифицировать и анализировать частоту неисправностей, чтобы внедрять целевые профилактические и корректирующие меры.

Неисправности разъединителя GN30 можно классифицировать следующим образом:

• Изоляционные неисправности: Самый распространенный тип, включающий пробой изоляторов, старение изоляции и повреждение изоляционных материалов. Эти неисправности нарушают целостность изоляции и угрожают безопасности системы.

• Контактные неисправности: Включают окисление контактов, износ и ослабление, что может привести к неправильному открытию/закрытию и нарушению непрерывности цепи.

• Механические неисправности: Такие как заклинивание вращающихся деталей, разрыв рычага или деформация основания, что приводит к негибкости или отказу в работе.

• Электрические неисправности: Включают отказ двигателя, неисправность контроллера или проблемы с питанием, которые нарушают автоматическое коммутирование и снижают эффективность системы.

• Тепловые неисправности: Возникают вследствие недостаточной теплоотдачи при работе, что приводит к повышению температуры, деформации, старению или даже повреждению компонентов.

• Неисправности, вызванные человеком: Результат ошибок в эксплуатации, неправильного обслуживания или некорректной установки, что может привести к сбоям или аварийным ситуациям.

Для проведения анализа частоты неисправностей необходимо собрать и статистически оценить данные о неисправностях за определенный период. Этот анализ включает:

• Распределение типов неисправностей: Подсчет количества каждого типа неисправности для определения их доли и степени серьезности.

• Анализ первопричин: Определение основных причин, чтобы направить стратегии предотвращения.

• Временное распределение: Анализ, когда происходят неисправности (например, время суток), чтобы связать их с условиями эксплуатации.

• Связь с окружающей средой: Оценка связи между неисправностями и факторами окружающей среды (температура, влажность, пыль).

• Связь с эксплуатацией и обслуживанием: Оценка того, как неправильная эксплуатация или задержки в обслуживании способствуют отказам.

Такой анализ помогает выявить ключевые проблемы в эксплуатации разъединителя GN30, что позволяет внедрять целевые улучшения для повышения надежности и безопасности.

2.2 Анализ и обсуждение общих причин неисправностей
Четыре основные причины, приводящие к отказам разъединителя GN30:

Первая, дефекты в дизайне и производстве. Недостатки в проектировании или низкое качество производственных процессов могут привести к недостаточной прочности конструкции, что в свою очередь приводит к разрушению или деформации деталей. Неправильный выбор материала, например, изоляционные материалы, не обладающие достаточной стойкостью к износу или теплу, также увеличивает риск отказа.

Во-вторых, перегрузка и перенапряжение. Длительная перегрузка вызывает чрезмерный нагрев, что приводит к тепловому расширению или старению изоляции, нарушая функции коммутации и изоляции. Перенапряжения (например, удары молнии или скачки в сети) могут вызвать пробой изоляции или дугу.

В-третьих, неправильная эксплуатация. Ошибки операторов — такие как работа без отключения питания, избыточное усилие на рукоятке, вызывающее механические повреждения, или игнорирование обслуживания (например, неочистка или несмазка) — могут вызвать отказы.

В-четвертых, экологические и природные факторы. Крайне низкие температуры могут вызвать отказ двигателя из-за конденсации влаги или замерзания. Высокие температуры ускоряют старение изоляции и тепловое расширение. Природные бедствия, такие как землетрясения, могут физически повредить или деформировать выключатель.

3.Методы улучшения для устранения неисправностей разъединителя GN30 в ячейках 10 кВ

3.1 Улучшения в проектировании и производстве
Выбор материала является ключевым для производительности и надежности. Для неподвижных и вращающихся контактов следует использовать материалы высокой прочности и стойкости к износу, чтобы выдерживать высокое напряжение и частые операции. Изоляционные материалы должны обладать отличной диэлектрической прочностью и термостойкостью.

Точные производственные процессы обеспечивают точность размеров и качество сборки. Строгий контроль допусков механической обработки предотвращает проблемы с подгонкой или неэффективностью работы.

При проектировании анализ надежности должен учитывать потенциальные стрессоры — скачки напряжения, дуги, локальное перегревание — для выявления и снижения рисков отказов.

Строгий контроль качества и испытания на всех этапах производства, включая проверку сырья, верификацию компонентов и предварительные проверки перед сборкой, являются необходимыми. Испытания должны включать механическую прочность, электрическую производительность, целостность изоляции и плавность работы.

Производители должны внедрять комплексные системы управления качеством, включая протоколы контроля качества, инструкции по процессам и стандарты проверки, чтобы стандартизировать производство, повысить эффективность и снизить уровень отказов.

3.2 Меры по предотвращению перегрузки и перенапряжения
Для проблем, связанных с перегрузкой (например, перегрев контактов, расширение изоляторов), немедленно отключите питание, оцените условия нагрузки и перераспределите энергию, чтобы избежать повторения. Если нагрузку нельзя снизить, используйте резервное оборудование или альтернативные источники питания.

Для случаев перенапряжения (например, пробой изоляции, дуга) отключите питание и проверьте способность изоляции и компонентов выдерживать нагрузку. Незамедлительно замените устаревшие изоляторы или старые компоненты. Установите устройства защиты от перенапряжений, такие как варисторы на основе оксида цинка, чтобы защитить разъединитель от скачков напряжения.

3.3 Улучшенные операционные процедуры
Операторы должны тщательно изучить руководство, понять принципы работы и следовать правильным процедурам. Всегда проверяйте отключение питания перед выполнением операций, чтобы предотвратить аварии.

Служба технического обслуживания должна регулярно выполнять очистку, смазку и осмотры. Очистка удаляет пыль и загрязнения, сохраняя стабильность изоляции. Смазка уменьшает трение для плавного хода. Осмотры помогают выявить ранние признаки износа или повреждений.

Проводите периодические проверки и испытания, включая износ контактов, состояние изоляторов, функциональность механизма и электрическую производительность, чтобы подтвердить соответствие проектным спецификациям и предотвратить серьезные отказы.

3.4 Предотвращение и контроль экологических факторов
Установка защитных кожухов эффективно защищает внутренние компоненты от пыли, дождя, мусора и загрязнений, сохраняя производительность изоляции. Кожухи должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать доступ для эксплуатации и обслуживания.

В условиях низких температур используйте изоляционные материалы, проверенные на холодостойкость, чтобы сохранить механические и электрические свойства и предотвратить хрупкость.

В суровых условиях регулярно проверяйте изоляторы, изоляционные конструкции и электрические компоненты. Проводите испытания на сопротивление изоляции и электрическую производительность по мере необходимости, чтобы своевременно выявлять и устранять проблемы.

4.Заключение
В данной статье проводится глубокий анализ распространенных причин отказов разъединителя GN30 в ячейках 10 кВ и предлагаются ряд мер по улучшению, направленных на повышение его надежности и безопасности для обеспечения стабильной работы энергосистемы. Будущие исследования могут изучить дополнительные влияющие факторы и более эффективные стратегии устранения. Кроме того, практические кейсы могут подтвердить эффективность этих методов, предоставляя богатую теоретическую поддержку для надежной работы энергосистем.