Recerca sobre l'Aplicació d'un Sistema Remot en Línia per a l'Eliminació de Defectes en els Contactes dels Dissoldors d'Alta Tensió

Els interruptors d'alta tensió, també coneguts com a commutadors d'isolació o commutadors de cuina, presenten un principi de funcionament simple i una operació còmoda. Com a equipament de commutació d'alta tensió utilitzat de manera habitual, tenen un impacte significatiu en la seguretat operativa de les subestacions, exigint una fiabilitat estricta en les aplicacions pràctiques. El sistema remot en línia per a l'eliminació de defectes als contactes dels interruptors d'alta tensió ofereix avantatges com la facilitat d'ús, els baixos costos d'operació i l'alta estabilitat, fent-lo idoni per a l'eliminació de defectes en línia en l'indústria elèctrica.

1.Resum dels Interruptors d'Alta Tensió
Els interruptors d'alta tensió s'utilitzen més freqüentment en els sistemes elèctrics de les subestacions i les centrals elèctriques i constitueixen un component clau dels aparells de commutació d'alta tensió. Han de ser utilitzats conjuntament amb els interruptors d'alta tensió.

El sistema remot en línia basat en llaser per a l'eliminació de defectes als contactes dels interruptors consta d'una pistola de neteja, un refredador d'aigua, fibra òptica i font de llaser. Es fa servir un llaser quasi continu (QCW) totalment de l'estat sòlid per a proporcionar una sortida de llaser de gran potència, alta eficiència i contínua. Aquest sistema utilitza mòduls laterals de bombament semiconductors d'alta prestació amb xips reflectants per a abordar possibles perillos. La potència de sortida del llaser ha de ser ≥1.000 W, i l'eficiència de couplatge de la fibra ha de superar el 96%. Altres característiques inclouen costos de manteniment zero, mida compacta i adequació per a la integració.

Les fibres òptiques transmisoras d'energia són seleccionades pel seu capacitat autoprotectora durant la transmissió d'energia, amb longituds que normalment oscil·len entre 10 i 15 metres. Les unitats de refrigeració d'aigua de precisió per al llaser i la via òptica permeten un control de temperatura precís i ajustos tempestius de la temperatura ambient.

La funció principal dels interruptors d'alta tensió és proporcionar una isolació elèctrica segura durant la mantinguda de l'equipament i instal·lacions d'alta tensió. No estan dissenyats per interrompre la corrent de càrrega, la corrent de fallada o la corrent de curtcircuït, i només s'han d'utilitzar per a la commutació de corrents capacitatives o inductives petites. Per tant, no disposen de capacitat d'extinció d'arc.

Segons la ubicació de la instal·lació, els interruptors d'alta tensió es classifiquen com a tipus interior o exterior. Segons el nombre de columnes de suport aïllant, es categoritzen com a de un post, doble post o triple post. Les tensions han de ser seleccionades segons les especificacions de l'equipament específic.

Aquests interruptors proporcionen un interval d'isolació visible per a aïllar de manera segura les fonts d'alta tensió durant la mantinguda, assegurant la seguretat del personal. Encara que siguin capaces de commutar corrents petites, no disposen de dispositius dedicats d'extinció d'arc i, per tant, no poden interrompre la corrent de càrrega o de curtcircuït.

2.Sistema Remot en Línia Basat en Llaser per a l'Eliminació de Defectes als Contactes dels Interruptors
Els lasers oferixen una gran direccionalitat i brillantor, permetent la concentració ràpida d'energia en un espai confinat. La neteja amb llaser implica fonamentalment la interacció entre la radiació llaser i els contaminants, produint efectes químics i físics.

Les investigacions mostren que els contaminants de superfície s'adhereixen mitjançant forces capil·lars, atracció electroestàtica, enllaços covalents i forces de van der Waals—les tres últimes són particularment difícils de superar. La neteja amb llaser interromp aquestes forces d'enllaç sense enderrocar la subestructura subjacent.

Existeixen tres mecanismes principals de neteja amb llaser:
(1) Fragmentació i espoliament: Les partícules microscòpiques de contaminants absorbeixen l'energia llaser, expandint-se ràpidament, superant les forces d'aderència superficial i fracturant-se des de la superfície. El pols llaser ultracurt genera ones d'shock explosives que acceleren la separació de les partícules.
(2) Evaporació: Degut a les diferents composicions químiques entre la subestructura i els contaminants, les seves taxes d'absorció llaser varien. Amb la selecció apropiada del tipus de llaser i l'amplada de pols, ~95% de l'energia llaser es reflecteix de la subestructura, protegint-la. Els contaminants absorbeixen ~90% de l'energia, causant un augment instantani de la temperatura i vaporització, eliminant-los sense enderrocar la subestructura.
(3) Ejecció vibracional: Els lasers de pols curt induixen vibracions ultrassòniques a través de l'expansió tèrmica ràpida. Les ones d'shock resultants fragmenten i ejecten les partícules.

El sistema remot en línia per a l'eliminació de defectes concentra una gran quantitat d'energia en una finestra espacial i temporal precisa. Al punt focal, la ionització provoca microexplosions que eliminen immediatament els contaminants. El raig llaser altament direccional es pot modelar en taules ajustables i no uniformes. La intensitat de l'energia llaser es controla amb precisió per assegurar la separació instantània dels contaminants de la subestructura sense enderrocar-la.

3.Defectes Comuns en els Interruptors d'Alta Tensió Durant l'Operació
Es produeixen defectes sovint durant l'operació, per exemple, l'accumulació de pols degut a un mal contacte, o la formació de pel·licules compostes a les superfícies de contacte, augmentant la resistència de contacte. L'anàlisi revela que el disseny deficient, els components subestàndards i l'instal·lació o ajust incorrectes contribueixen a aquests defectes.

3.1 Corrosió dels Components
La exposició prolongada a la pluja, el vent i l'humitat causa la corrosió dels components dels interruptors. Algunes parts utilitzen revestiments galvanitzats, però les reaccions electroquímiques durant l'operació poden portar a una ferrugem severa. Els processos de fabricació defectuosos comprometen encara més la qualitat i el rendiment, accelerant la corrosió. La ferrugem severa reduix la velocitat de transmissió mecànica i pot provocar un fal·ler operatiu.

3.2 Obertura/Clotura Incompletes i Sobrecalentament
Les operacions d'obertura o clotura incorrectes sovint resulten en defectes. Si els contactes no s'enganxen completament mentre el circuit roman energitzat, es produeix un escalfament per resistència, que pot conduir a un incendi o incident de seguretat—afectant el rendiment econòmic i la fiabilitat de l'energia.

El sobrecalentament sever a punts de contacte (degut a la corrent persistent fins i tot quan estan danificats) augmenta la resistència de contacte, creant un cicle viciós: major resistència → major temperatura → increment addicional de la resistència → dany del contacte.

3.3 Mal Hermetisme del Mecanisme Operatiu Que Conduix al Dany del Contacte
La majoria dels interruptors d'alta tensió operen a l'exterior i són vulnerables als factors ambientals. El mecanisme operatiu serveix com a font d'energia; si s'oxida, compromet la funcionalitat.

Per mitigar això, els mecanismes d'operació es col·loquen en caixes tancades durant la instal·lació. No obstant això, un mal tancament permet l'ingrés d'aigua de pluja — especialment durant les estacions húmides — causant oxidació interna. Això compromet l'aislament dels components de control, provocant malfuncionaments. L'augment de la resistència de contacte eleva la temperatura, amb una major corrent (p. ex., >75% de la corrent nominal) exacerbant el sobrecalentament i la degradació del contacte.

3.4 Fractura d'aislants de porcellana
Els aislants de porcellana són components estructurals crítics. Les fractures poden col·lapsar el circuit conductor i inhabilitar el desconnectador. Les causes inclouen:
– Processos de fabricació subestàndards que no asseguren la qualitat de la porcellana;
– Força mecànica excessiva durant el manejament per personal no qualificat.

4.Estratègies per als sistemes de eliminació remota en línia de defectes
Com que la majoria dels defectes provenen de la inexperiència de l'operador o d'un disseny defectuós, són essencials mesures correctores específiques.

4.1 Abordar la corrosió dels components
Assegureu-vos d'un estrict control de qualitat durant l'adquisició i la construcció. Realitzeu manteniments i inspeccions regulars. En regions d'alta humitat, acurteu els intervals d'inspecció basant-se en les condicions ambientals. Les unitats severament corroïdes han de ser reemplaçades promptament.

4.2 Resoldre el tancament incomplet i el sobrecalentament
El contacte deficient durant el tancament sovint resulta d'una comissió inadeguada o ajustos estructurals no conformes. Contracteu tècnics qualificats per manteniment a lloc per assegurar l'alinament adequat i una resistència de bucle acceptable.

Seleccioneu materials de contacte basats en la conductivitat i la resistència mecànica. Utilitzeu claus anticorrosives. Netegeu completament les superfícies de contacte abans d'ajustar la profunditat d'inserció. Reemplaceu les muelles de prensió antigues que hagin perdut tensió, i elimineu els contaminants de superfície per prevenir l'acumulació de resistència i l'arc voltaic.

4.3 Millorar el tancament dels mecanismes d'operació
Milloreu el tancament instal·lant joints als enclosos dels mecanismes. Equipa els enclosos amb sensors d'humitat i deshumidificadors. Activeu la deshumidificació immediatament al detectar humitat elevada per prevenir la corrosió interna i el fracàs de l'aislament.

4.4 Prevenir la fractura d'aislants de porcellana
Imposa inspeccions de qualitat rigoroses durant l'adquisició de porcellana. Maneja els aislants estrictament segons els protocols operatius per evitar força excessiva. Durant les patrullas rutinàries, inspecciona per fissures o fractures i reemplaça les unitats defectuoses immediatament.

5.Estudi de cas: Implementació del sistema de eliminació en línia de defectes
Una central hidroelèctrica municipal — crítica per al control de crecidas, generació d'energia, protecció ecològica i desenvolupament econòmic regional — serveix com a estudi de cas per aplicar el sistema de eliminació remota en línia de defectes a desconectadors d'alta tensió de subestacions.

Les pràctiques clau inclouen:
– Selecció de desconectadors amb una tensió superior a 126 kV, evitant dissenys de braç únic plegable o estructures de contacte de molla no provades; prefereix models amb informes de proves de pujada de temperatura verificats.
– Per a unitats ≥252 kV, realitza l'ensamblat total, ajustos dimensionals i marques abans de l'enviament de la fàbrica.
– Per a unitats ≥72.5 kV, realitza proves de pressió de dits de contacte i proporciona certificats de conformitat.
– Durante la transició, verifica la platja d'argent en els contactes mòbils i estacionaris: grossor >20 μm, duresa >120 HV.
– Després de la instal·lació, mesura la resistència del bucle conductor i compara amb els valors de disseny i fàbrica; només comissiona si està dins de la tolerància.
– Durante l'operació, utilitza termografia infraroja per monitoritzar les juntes conductores — especialment sota condicions de càrrega alta o temperatura elevada — i interveniu promptament si s'observen anomàlies.
– Durante les proves d'interrupció, adhereix-te estrictament als cicles de manteniment. Prova el rendiment de les muelles i els circuits de contacte, reemplaçant les parts no conformes. Re-vefica la pressió de contacte post-manteniment.
– Manté un inventari de peixes de recanvi i eines de neteja amb llaser per habilitar una reparació ràpida en línia de defectes.

6.Conclusió
En resum, el sistema de eliminació remota en línia basat en llaser elimina eficientment la roella i els contaminants dels contactes dels desconectadors, prevenint el sobrecalentament i la cremació, reduint l'us dels equips i millorant la estabilitat del sistema d'energia. Els desconectadors d'alta tensió tenen un gran potencial en la infraestructura moderna d'energia — minimitzant l'ús de consumibles mentre assegura l'operació fiable i estable de la xarxa.