Έρευνα στην Εφαρμογή ενός Συστήματος Απομακρυσμένης Παραγώγου Διάλειψης Σφαλμάτων για Επαφές Υψηλής Τάσης
Οι υψηλής τάσης αποσυνδέσεις, επίσης γνωστές ως διαχωριστικοί στρόβιλοι ή στρόβιλοι με μαχαίρι, διαθέτουν απλή λειτουργία και βολική λειτουργία. Ως συνηθισμένα χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό υψηλής τάσης, έχουν σημαντική επίδραση στην λειτουργική ασφάλεια των υποσταθμίων, απαιτώντας αυστηρή αξιοπιστία στις πρακτικές εφαρμογές. Το σύστημα απομάκρυνσης ελαττωμάτων υψηλής τάσης σε διαχωριστικούς στρόβιλους μέσω του διαδικτύου προσφέρει πλεονεκτήματα όπως εύκολη λειτουργία, χαμηλό κόστος λειτουργίας και υψηλή σταθερότητα, καθιστώντας το κατάλληλο για την απομάκρυνση ελαττωμάτων online στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής.
1.Επισκόπηση των Διαχωριστικών Στροβίλων Υψηλής Τάσης
Οι διαχωριστικοί στρόβιλοι υψηλής τάσης χρησιμοποιούνται πιο συχνά σε ηλεκτρικά συστήματα υποσταθμίων και ηλεκτροπαραγωγικών εγκαταστάσεων και αποτελούν ένα βασικό στοιχείο του εξοπλισμού υψηλής τάσης. Πρέπει να χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τους διακόπτες υψηλής τάσης.
Το σύστημα απομάκρυνσης ελαττωμάτων μέσω του διαδικτύου με λέιζερ για τους διαχωριστικούς στρόβιλους περιλαμβάνει πυροβολή, ψυγείο, διαγωνιστικό ινδικό καλώδιο και πηγή λέιζερ. Χρησιμοποιείται ένα πλήρως στερεότυπο κατάλληλο για παράλληλη εργασία (QCW) λέιζερ για την παραγωγή υψηλής ισχύος, υψηλής απόδοσης και συνεχούς εξόδου λέιζερ. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί υψηλής απόδοσης πλαισία παροχής ενέργειας με χιπς αντανάκλασης για την αντιμετώπιση πιθανών κινδύνων. Η ισχύς της εξόδου του λέιζερ πρέπει να είναι ≥1.000 W, ενώ η αποδοτικότητα συνδέσεως του ινδικού καλώδιου πρέπει να υπερβαίνει το 96%. Πρόσθετες δυνατότητες περιλαμβάνουν μηδενικό κόστος συντήρησης, μικρές διαστάσεις και καταλληλότητα για ολοκλήρωση.
Επιλέγονται διαγωνιστικοί ινδικοί καλώδιοι για την αυτοπροστασία τους κατά τη μεταφορά ενέργειας, με μήκος που συνήθως κυμαίνεται από 10 έως 15 μέτρα. Ακριβή μονάδες ψύξης για το λέιζερ και τον διαγωνιστικό δρόμο επιτρέπουν ακριβή έλεγχο θερμοκρασίας και εγκαίρια προσαρμογή της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος.
Η κύρια λειτουργία των διαχωριστικών στροβίλων υψηλής τάσης είναι να παρέχουν ασφαλή ηλεκτρική απομόνωση κατά την συντήρηση εξοπλισμού και εγκαταστάσεων υψηλής τάσης. Δεν σχεδιάζονται για την διακοπή φορτίων, σφαλμάτων ή συνδέσμων κατά μήκος, και πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο για την διακοπή μικρών καπασιτικών ή μαγνητικών ροών. Συνεπώς, δεν διαθέτουν δυνατότητες σβήσιμου τόξου.
Βάσει της τοποθεσίας εγκατάστασης, οι διαχωριστικοί στρόβιλοι υψηλής τάσης ταξινομούνται ως εσωτερικοί ή εξωτερικοί. Σύμφωνα με τον αριθμό των στηλών υποστήριξης απόμονωσης, ταξινομούνται ως μονόστηλοι, διστηλοί ή τριστηλοί. Οι βαθμοί τάσης πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις του εξοπλισμού.
Αυτοί οι διαχωριστικοί στρόβιλοι παρέχουν ορατό χάσμα απομόνωσης για την ασφαλή απομόνωση πηγών υψηλής τάσης κατά την συντήρηση, διασφαλίζοντας την ασφάλεια του προσωπικού. Ενώ είναι σε θέση να διακόπτουν μικρές ροές, δεν διαθέτουν ειδικά συστήματα σβήσιμου τόξου και, συνεπώς, δεν μπορούν να διακόψουν φορτία ή ροές κατά μήκος.
2.Σύστημα Απομάκρυνσης Ελαττωμάτων μέσω του Διαδικτύου με Λέιζερ για τους Διαχωριστικούς Στροβίλους
Τα λέιζερ προσφέρουν υψηλή κατευθυνσιότητα και φωτεινότητα, επιτρέποντας την ταχεία συγκέντρωση ενέργειας σε περιορισμένο χώρο. Η καθαρική με λέιζερ βασίζεται θεμελιωδώς στην αλληλεπίδραση μεταξύ της ακτινοβολίας λέιζερ και των ρυπαντών, παράγοντας χημικά και φυσικά εφέ.
Η έρευνα δείχνει ότι οι επιφανειακοί ρυπαντές εντοπίζονται μέσω καπιλάριων δυνάμεων, ηλεκτροστατικής διατροπής, κοινών δεσμών και δυνάμεων van der Waals—τα τελευταία τρία είναι ειδικά δύσκολα να ξεπεραστούν. Η καθαρική με λέιζερ διακόπτει αυτές τις δυνάμεις δέσμευσης χωρίς να βλάπτει την υποκείμενη επιφάνεια.
Υπάρχουν τρεις βασικές μηχανικές καθαρικής με λέιζερ:
(1) Καταστροφή και απόσπαση: Μικροσκοπικά σωματίδια ρυπαντών απορροφούν ενέργεια λέιζερ, επεκτείνονται γρήγορα, ξεπερνούν τις δυνάμεις επιφάνειας και σπάνε από την επιφάνεια. Το υπερβραχύ παλμός λέιζερ παράγει εκρηκτικές σεισμοσταθερές που επιταχύνουν την απόσπαση των σωματιδίων.
(2) Εξατμισμός: Λόγω των διαφορετικών χημικών συνθέσεων μεταξύ της υποκείμενης επιφάνειας και των ρυπαντών, οι ρυθμοί απορρόφησης λέιζερ διαφέρουν. Με την κατάλληλη επιλογή τύπου και πλάτους παλμού λέιζερ, ~95% της ενέργειας λέιζερ αντικατοπτρίζεται από την υποκείμενη επιφάνεια, προστατεύοντάς την. Οι ρυπαντές απορροφούν ~90% της ενέργειας, προκαλώντας αμέσως αύξηση της θερμοκρασίας και εξατμισμό, που τους απομακρύνει χωρίς να βλάπτει την υποκείμενη επιφάνεια.
(3) Βραδυντική εξαγωγή: Οι σύντομοι παλμοί λέιζερ παράγουν υπερήχη μέσω ταχείας θερμικής επέκτασης. Οι προκύπτουσες σεισμοσταθερές σπάνε και εξάγουν τα σωματίδια.
Το σύστημα απομάκρυνσης ελαττωμάτων μέσω του διαδικτύου συγκεντρώνει υψηλή ενέργεια σε ακριβή χωρικό και χρονικό παράθυρο. Στο κέντρο συγκέντρωσης, η ιονοποίηση προκαλεί μικρές εκρήξεις που αμέσως απομακρύνουν τους ρυπαντές. Ο υψηλά κατευθυνόμενος ακτινοβολητής λέιζερ μπορεί να διαμορφωθεί σε προσαρμόσιμες, μη ομοιόμορφες ζώνες. Η ένταση ενέργειας λέιζερ ελέγχεται ακριβώς για να εξασφαλίσει την αμέσως απόσπαση των ρυπαντών από την υποκείμενη επιφάνεια χωρίς να βλάπτει.
3.Κοινά Ελαττώματα στους Διαχωριστικούς Στρόβιλους Υψηλής Τάσης Κατά την Λειτουργία
Τα ελαττώματα συχνά εμφανίζονται κατά την λειτουργία—παράδειγμα, συσσώρευση σκόνης λόγω κακής επαφής, ή δημιουργία συνδυασμένων μεμβρανών στις επιφάνειες επαφής, αυξάνοντας την αντίσταση επαφής. Η ανάλυση αποδεικνύει ότι η κακή σχεδίαση, οι υποδείξεις κακής ποιότητας, και η ανάλογη εγκατάσταση ή προσαρμογή συμβάλλουν όλες στα ελαττώματα.
3.1 Σταλαγμός Συστατικών
Η μακρά έκθεση σε βροχή, άνεμο και υγρασία προκαλεί σταλαγμό των συστατικών των διαχωριστικών στροβίλων. Κάποια στοιχεία χρησιμοποιούν επικάλυψη γαλανόζανκο, αλλά οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις κατά την λειτουργία μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρό σταλαγμό. Κακές διαδικασίες κατασκευής επιπλέον αποδυναμώνουν την ποιότητα και την απόδοση, επιταχύνοντας τον σταλαγμό. Ο σοβαρός σταλαγμός μειώνει την μηχανική ταχύτητα μεταφοράς και μπορεί να προκαλέσει λειτουργική αποτυχία.
3.2 Ανεπαρκής Άνοιγμα/Κλείσιμο και Υπερθέρμανση
Η ανεπαρκής λειτουργία άνοιγμα/κλείσιμο συχνά οδηγεί σε ελαττώματα. Εάν οι επαφές δεν ενσωματώνονται πλήρως ενώ το κύκλωμα παραμένει υπεράρση, προκαλείται θερμοποίηση αντίστασης, που μπορεί να οδηγήσει σε καύση ή ασφαλή περιστατικό—επηρεάζοντας την οικονομική απόδοση και την αξιοπιστία της παροχής ρεύματος.
Η σοβαρή υπερθέρμανση στα σημεία επαφής (λόγω συνεχούς ροής ρεύματος ακόμη και όταν είναι κατεστραμμένα) αυξάνει την αντίσταση επαφής, δημιουργώντας μια κακή σειρά: υψηλότερη αντίσταση → υψηλότερη θερμοκρασία → αύξηση αντίστασης → ζημία επαφής.
3.3 Κακή Σφράγιση του Μηχανισμού Λειτουργίας Οδηγεί σε Ζημία Επαφής
Οι περισσότεροι διαχωριστικοί στρόβιλοι υψηλής τάσης λειτουργούν εξωτερικά και είναι ευάλωτοι σε περιβαλλοντικούς παράγοντες. Ο μηχανισμός λειτουργίας λειτουργεί ως πηγή ενέργειας· εάν σταλαγματίσει, υπονομεύει την λειτουργικότητα.
Για να αντιμετωπιστεί αυτό, τα μηχανήματα λειτουργίας εγκαταλαμβάνονται σε κλειστές καψίδες κατά την εγκατάσταση. Ωστόσο, η κακή σφράγιση επιτρέπει την εισόδου υγρασίας - ειδικά κατά τη διάρκεια των βρεγμένων εποχών - που προκαλεί εσωτερική ράβδωση. Αυτό αντικειμενικά επηρεάζει την απομόνωση των ελεγκτικών συστατικών, οδηγώντας σε δυσλειτουργίες. Η αύξηση της αντίστασης επαφής αυξάνει τη θερμοκρασία, με μεγαλύτερη στροφή (π.χ., >75% της ρυθμιζόμενης στροφής) επιδεινώνοντας την υπερθέρμανση και την επιδείνωση της επαφής.
3.4 Διάσπαση Πορσελάνινων Μεσαίων
Τα πορσελάνινα μεσαία είναι κρίσιμα δομικά συστατικά. Οι διασπάσεις μπορούν να καταρρεύσουν το ηλεκτρικό κύκλωμα και να απενεργοποιήσουν τον αποσυνδέστη. Οι αιτίες περιλαμβάνουν:
– Υποτελείς διαδικασίες παραγωγής που δεν εξασφαλίζουν την ποιότητα του πορσελάνινου;
– Εξαιρετικά μηχανικές δυνάμεις κατά την χειρισμό από μη ειδικευμένο προσωπικό.
4.Στρατηγικές για Συστήματα Απομάκρυνσης Λαθών Σε Πραγματικό Χρόνο
Επειδή τα περισσότερα λάθη προέρχονται από έλλειψη εμπειρίας των τεχνικών ή από λανθασμένη σχεδίαση, απαιτούνται στοχευμένα διορθωτικά μέτρα.
4.1 Αντιμετώπιση της Κατάκορης των Συστατικών
Να εξασφαλίζεται αυστηρή διαχείριση ποιότητας κατά την αγορά και την κατασκευή. Να διεξάγονται τακτικά ελέγχοι και συντήρηση. Σε περιοχές με υψηλή υγρασία, να μειώνονται τα διαστήματα ελέγχου με βάση τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Τα σοβαρά κατεστραμμένα μονάδες πρέπει να αντικαθιστούνται αμέσως.
4.2 Επίλυση Ανεπαρκούς Κλεισίματος και Υπερθέρμανσης
Η κακή επαφή κατά την κλεισίματο συχνά προκαλείται από ανεπαρκή επικίνδυνη διαδικασία ή μη συμβατές δομικές προσαρμογές. Απαιτείται η επέμβαση ειδικευμένων τεχνικών για την επί τόπου συντήρηση, ώστε να εξασφαλίζεται η σωστή στροφή και η αποδεκτή αντίσταση του κύκλου.
Επιλέγετε υλικά επαφής με βάση την ηλεκτρική συμπεριφορά και τη μηχανική αντοχή. Χρησιμοποιείστε βολτσιδές αντικατάκορης. Ξεκαθαρίστε εξολοκλήρου τις επιφάνειες επαφής πριν από την προσαρμογή της βάθους εισαγωγής. Αντικαταστήστε παλαιωμένες εντάσεις κλειδώματος που έχουν χάσει την τάση, και αφαιρέστε επιφανειακές ρύπανσεις για να προληφθεί η αύξηση της αντίστασης και το φωτιστικό.
4.3 Βελτίωση της Σφράγισης των Μηχανημάτων Λειτουργίας
Βελτιώστε τη σφράγιση εγκαταστάσεις πάχνης στις καψίδες των μηχανημάτων. Εξοπλίστε τις καψίδες με αισθητήρες υγρασίας και αποξηραντικά. Ενεργοποιήστε την αποξήρανση αμέσως μετά την ανίχνευση υψηλής υγρασίας για να προληφθεί η εσωτερική ράβδωση και η αποτυχία της απομόνωσης.
4.4 Πρόληψη της Διάσπασης των Πορσελάνινων Μεσαίων
Επιβάλλετε αυστηρούς ελέγχους ποιότητας κατά την αγορά πορσελάνινων. Χειριστείτε τα μεσαία αυστηρά σύμφωνα με τις λειτουργικές διαδικασίες για να αποφευχθεί η υπερβολική δύναμη. Κατά τις συνήθεις περιοδικές επισκέψεις, ελέγξτε για ρωγμές ή διασπάσεις και αντικαταστήστε τα ελλιπή μονάδες αμέσως.
5.Περίπτωση Σπουδής: Εφαρμογή Συστήματος Απομάκρυνσης Λαθών Σε Πραγματικό Χρόνο
Ένας μηνικός υδροηλεκτρικός σταθμός - κρίσιμος για τον έλεγχο των πλημμυρών, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, την οικολογική προστασία και την περιφερειακή οικονομική ανάπτυξη - χρησιμοποιείται ως περίπτωση μελέτης για την εφαρμογή του συστήματος απομάκρυνσης λαθών σε πραγματικό χρόνο σε υψηλής τάσης αποσυνδέστες.
Κύριες πρακτικές περιλαμβάνουν:
– Επιλογή αποσυνδέστες με ρυθμιζόμενη τάση πάνω από 126 kV, αποφεύγοντας μονό-χελικες σχεδιασμένες δομές ή απροσδιόριστες επαφές με ελατηριακή επαφή; προτιμάται τα μοντέλα με επιβεβαιωμένα αναφορικά με την αύξηση της θερμοκρασίας.
– Για μονάδες ≥252 kV, να γίνεται πλήρης συναρμολόγηση, διαστατικές προσαρμογές και σημαντικές πριν από την αποστολή από την εργοστασιακή εγκατάσταση.
– Για μονάδες ≥72.5 kV, να διεξάγονται δοκιμές πίεσης επαφής και να παρέχονται πιστοποιητικά συμμόρφωσης.
– Κατά την παράδοση, να επαληθεύεται το πλατίνιο στις κινητές και στατικές επαφές: πάχος >20 μm, σκληρότητα >120 HV.
– Μετά την εγκατάσταση, να μετρείται η αντίσταση του ηλεκτροδοτικού κύκλου και να συγκρίνεται με τις τιμές σχεδιασμού και εργοστασιακής εγκατάστασης; να επιτρέπεται η επιχείρηση μόνο εάν είναι εντός των ορίων.
– Κατά τη λειτουργία, να χρησιμοποιείται η θερμογραφία υπερθερμίας για την παρακολούθηση των ηλεκτροδοτικών συνδέσεων - ειδικά υπό υψηλής φορτίας ή υψηλής θερμοκρασίας - και να παρεμβαίνεται αμέσως αν ανιχνευθούν ανωμαλίες.
– Κατά την δοκιμή αποσυνδεσμού, να παρακολουθείται αυστηρά ο κύκλος συντήρησης. Δοκιμάστε την απόδοση των ελατηρίων και των επαφών, αντικαθιστώντας τα μη συμμόρφωτα μέρη. Επαναλάβετε την επαλήθευση της πίεσης επαφής μετά τη συντήρηση.
– Διατηρείστε αποθεματικά μέρη και εργαλεία λέιζερ καθαρισμού για την ταχεία απομάκρυνση λαθών σε πραγματικό χρόνο.
6.Συμπέρασμα
Συνοψίζοντας, το σύστημα απομάκρυνσης λαθών σε πραγματικό χρόνο με βάση το λέιζερ αποτελεσματικά απομακρύνει την ράβδωση και τις ρυπαντικές ουσίες από τις επαφές των αποσυνδέστες, προληπτικά την υπερθέρμανση και την καύση, μειώνοντας την εξάντληση των εξοπλισμών και ενισχύοντας τη σταθερότητα του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Οι υψηλής τάσης αποσυνδέστες έχουν μεγάλο δυναμικό στη σύγχρονη υποδομή ηλεκτρικής ενέργειας - μειώνοντας τη χρήση εξαντλητικών πόρων ενώ εξασφαλίζοντας αξιόπιστη και σταθερή λειτουργία του δικτύου.
