Forskning i anvendelsen af et fjern-onlinedefekteliminationsystem for højspændingsafbrydere

Højspændingsafbrydere, også kendt som isolatorer eller knivskalder, har en simpel arbejdsmåde og er nemme at bruge. Som ofte anvendt højspændingsafbrydning udstyr har de en betydelig indflydelse på driftssikkerheden i forsyningsanlæg, og der kræves streng pålidelighed i praktisk anvendelse. Det fjerne online defekteliminationsystem til højspændingsafbryderkontakter byder på fordele som nem brug, lave driftsomkostninger og høj stabilitи. Dette gør det velegnet til online defektelimination i energisektoren.

1.Oversigt over højspændingsafbrydere
Højspændingsafbrydere anvendes mest i elektriske systemer i forsyningsanlæg og kraftværker og udgør en vigtig del af højspændingsafbrydningsudstyr. De skal anvendes sammen med højspændingskredsløbsbrydere.

Det fjerne online laserbaserede defekteliminationsystem for afbryderkontakter består af en rengøringspistol, en vandkøler, et fiber og en lasersource. En fuldt fasttilstand quasi-kontinuerlig (QCW) laser anvendes for at levere høj effekt, høj effektivitet og kontinuerlig laserafvigelse. Systemet benytter højeffektive halvlederside-pumpede moduler med reflekterende chips for at håndtere potentielle farer. Laserafvigelseseffekten skal være ≥1.000 W, og fiberkoplingseffektiviteten skal overstige 96%. Yderligere fordele inkluderer ingen vedligeholdelsesomkostninger, kompakt størrelse og egnethed til integration.

Energioverførende fibere vælges for deres selvbeskyttende evne under energioverførsel, med længder, der typisk varierer mellem 10 og 15 meter. Præcise vandkølingsenheder til laseren og optiske stier gør præcis temperaturkontrol og tidsbegrænset omgivelserjustering mulig.

Den primære funktion af højspændingsafbrydere er at give sikker elektrisk isolation under vedligeholdelse af højspændingsudstyr og -installationer. De er ikke designet til at afbryde belastningsstrøm, fejlstrøm eller kortslutningsstrøm, og de bør kun bruges til skift af små kapacitive eller induktive strømme. Derfor mangler de ark kvælende evner.

Baseret på installationssted klassificeres højspændingsafbrydere som indendørs eller udendørs typer. Efter antallet af isolerende støttekolonner inddeles de som enkelt-stolpe, dobbelt-stolpe eller tre-stolpe. Spændingsklasser skal vælges i henhold til specifikke udstyrskrav.

Disse afbrydere giver en synlig isolationskløft for at sikre højspændingskilder under vedligeholdelse, hvilket sikrer personalesikkerhed. Selvom de kan skifte små strømme, mangler de dedikerede ark kvælende enheder og kan derfor ikke afbryde belastnings- eller kortslutningsstrømme.

2.Fjern online laserbaserede defekteliminationsystem for afbryderkontakter
Lasere tilbyder høj retning og lysstyrke, hvilket gør det muligt hurtigt at koncentrere energi i et begrænset rum. Laserrensning indebærer i grundlæggende forstand interaktionen mellem laserstråling og forurenende stoffer, der producerer kemiske og fysiske effekter.

Forskning viser, at overfladeforurening fastholder sig via kapillarstyrker, elektrostatisk tiltrækning, kovalente bindinger og van der Waals-bindinger – de sidste tre er særligt svære at overvinde. Laserrensning ødelægger disse bindende kræfter uden at skade den underliggende substrat.

Der findes tre primære laserrensning mekanismer:
(1) Fragmentering og splittelse: Mikroskopiske forurenende partikler absorberer laserenergi, udvider hurtigt, overkommer overfladebindinger og brister fra overfladen. Den ultrakorte laserimpuls genererer eksplosive chokbølger, der accelererer partikelafskillelse.
(2) Forvanding: På grund af forskellige kemiske sammensætninger mellem substratet og forurenende stoffer, varierer deres laserabsorptionsrater. Med passende lasertype og impulsbredde reflekterer ~95% af laserenergien af substratet, beskytter det. Forurenende stoffer absorberer ~90% af energien, hvilket fører til øjeblikkelig temperaturstigning og forvanding, der fjerner dem uden at skade substratet.
(3) Vibrationsudskydning: Kortpulse lasere inducerer ultralydsvibrationer gennem hurtig termisk udvidelse. De resulterende chokbølger fragmenterer og udskyder partikler.

Det fjerne online defekteliminationsystem koncentrerer høj energi inden for en præcis rumlig og tidsmessig vindue. I fokuspunktet forårsager ionisering mikroeksplosioner, der øjeblikkeligt fjerner forurenende stoffer. Den højt rettede laserstråle kan formes til justerbare, ulige punktstørrelser. Laserenergiintensiteten er præcist kontrolleret for at sikre øjeblikkelig separation af forurenende stoffer fra substratet uden skade.

3.Almindelige defekter i højspændingsafbrydere under drift
Defekter opstår ofte under drift – for eksempel støvakkumulering pga. dårlig kontakt, eller dannelse af sammensatte filmer på kontaktflader, der øger kontaktmodstanden. Analyse viser, at dårlig design, lav standard komponenter og forkert installation eller justering alle bidrager til defekter.

3.1 Komponentkorrosion
Langvarig udsættelse for regn, vind og fugtighed forårsager korrosion af afbryderkomponenter. Nogle dele anvender galvaniserede belægninger, men elektrokemiske reaktioner under drift kan føre til alvorlig rust. Dårlige produktionsprocesser underminerer yderligere kvalitet og ydeevne, hvilket forskynder korrosion. Alvorlig rust reducerer mekanisk transmissionshastighed og kan forårsage driftsfejl.

3.2 Ufuldstændig åbning/lukning og overophedning
Ukorrekt åbning eller lukning resulterer ofte i defekter. Hvis kontakter ikke fuldt ud engageres, mens kredsløbet fortsat er aktiveret, finder resistiv opvarmning sted, hvilket potentielt kan føre til brand eller sikkerhedsulykker – dette påvirker økonomisk ydeevne og strømrelabilitet.

Alvorlig overophedning på kontaktsteder (på grund af vedvarende strømoverførsel, selv når skadet) øger kontaktmodstanden, hvilket skaber en ond cirkel: højere modstand → højere temperatur → yderligere stigning i modstand → kontakt skade.

3.3 Dårlig tæthed af driftmekanisme, der fører til kontakt skade
De fleste højspændingsafbrydere opererer udendørs og er sårbare over for miljøfaktorer. Driftmekanismen fungerer som kraftkilde; hvis den korrodérer, forringes dens funktion.

For at mindske dette, er installationsmekanismer placeret i tætte omslutninger under installation. Dog tillader dårlig tæthed indtrængen af regnvand – især under de våde sæsoner – hvilket forårsager rust inde i systemet. Dette kompromitterer isoleringen af styrekomponenterne, hvilket fører til fejl. Øget kontaktmodstand øger temperaturen, og større strøm (f.eks. >75% af den nominale strøm) forværre overophedning og nedbrydning af kontakter.

3.4 Porcelænsisolator brud
Porcelænsisolatorer er vigtige strukturelle komponenter. Brud kan sammenstykke den ledende kredsløb og deaktivere afkobleren. Årsagerne inkluderer:
– Understandard produktionssprocesser, der ikke sikrer porcelænskvaliteten;
– For meget mekanisk kraft under håndtering af ukyndig personale.

4.Strategier for fjernede online defektfjernelsessystemer
Eftersom de fleste defekter skyldes operatørers manglende erfaring eller fejlbehæftet design, er målrettede korrektive foranstaltninger afgørende.

4.1 Bekæmpelse af komponentkorrosion
Sikr høj kvalitetskontrol under indkøb og konstruktion. Udfør regelmæssig vedligeholdelse og inspektioner. I områder med højt luftfugtighed, forkort inspektionsintervaller baseret på miljøforhold. Alvorligt korroderede enheder skal erstattes hurtigt.

4.2 Løsning af ufuldstændig lukning og overophedning
Dårlig kontakt under lukning resulterer ofte fra utilstrækkelig indkøring eller ikke-konform strukturel justering. Anvend kvalificerede teknikere til stedlige vedligeholdelsesarbejde for at sikre korrekt justering og acceptable sløjfe modstand.

Vælg kontaktmaterialer baseret på ledrate og mekanisk styrke. Brug rostfri skruer. Rens kontaktflader grundigt inden justering af indsætningsdybde. Erstat ældre klemfedere, der har mistet spænding, og fjern overfladeforureninger for at forebygge modstandsopbygning og bueildning.

4.3 Forbedring af tætheden af driftsmekanismer
Forbedr tætheden ved at installere tætpakninger på mekanismens omslutninger. Udrust omslutninger med fugtighedssensorer og fuktighedsfjernere. Aktiver fuktighedsfjerning umiddelbart, når der opdages høje fugtighedsniveauer, for at undgå intern korrosion og isoleringsfejl.

4.4 Forebyggelse af porcelænsisolator brud
Gennemfør strenge kvalitetsinspektioner under porcelænsindkøb. Håndter isolatorer strikt ifølge driftsprotokoller for at undgå overdreven kraft. Under rutinerede patruljer, inspicer for sprækker eller brud og erstat defekte enheder straks.

5.Fallstudie: Implementering af et online defektfjernelsessystem
En kommunal vandkraftværk – vigtig for oversvømmelseskontrol, strømfremstilling, økologisk beskyttelse og regional økonomisk udvikling – fungerer som en fallstudie for anvendelsen af det fjernede online defektfjernelsessystem til højspændingsafkoblere i transformatorstationer.

Nøglepraksisser inkluderer:
– Vælg afkoblere med en effekt over 126 kV, undgå enarmet folderdesign eller ubeviste fjederkontaktstrukturer; foretræk modeller med bekræftede temperaturstigningsrapporter.
– For enheder ≥252 kV, udfør fuld montering, dimensionelle justeringer og mærkning før fabrikudsendelse.
– For enheder ≥72.5 kV, udfør kontaktfingertrykstests og lever kvitteringer for overholdelse.
– Ved overdragelse, verificér sølvbelægning på både bevægelige og statiske kontakter: tykkelse >20 μm, hårdhed >120 HV.
– Efter installation, mål ledningsloopmodstanden og sammenlign med design- og fabrikværdier; kun indkør hvis inden for tolerancen.
– Under drift, brug infrarød termografi til at overvåge ledningsforbindelser – især under højt belastning eller høje temperaturer – og griber ind straks, hvis anomalier opdages.
– Under standstilltest, overhold strengt vedligeholdelsescykler. Test fjederperformance og kontaktkredsløb, erstat ikke-overholdende dele. Genverificér kontakttryk efter vedligeholdelse.
– Fasthold lagerbestand af reserveenheder og laserrensningstools for at muliggøre hurtig online defektkorrektion.

6.Konklusion
Samlet set, fjerner det fjernede online laserbaserede defektfjernelsessystem effektivt rust og forurenende stoffer fra afkoblernes kontakter, hvilket forebygger overophedning og udbrenning, reducerer udstyrsslitage og forbedrer strømsystems stabilitet. Højspændingsafkoblere har enorm potentiel i moderne strøminfrastruktur – minimere forbrug mens man sikrer pålidelig, stabil netdrift.