پژوهش درباره کاربرد سیستم حذف عیب آنلاین از راه دور برای تماس‌های جداکننده بالاولتر

قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا، که به عنوان سوئیچ جداکننده یا سوئیچ گوه‌ای نیز شناخته می‌شوند، دارای اصل کاری ساده و عملکرد راحت هستند. به عنوان تجهیزات معمولی سوئیچینگ ولتاژ بالا، آنها تأثیر قابل توجهی بر ایمنی عملیاتی زیرстанسیون‌ها دارند و در کاربردهای عملی نیاز به قابلیت اطمینان بالایی دارند. سیستم حذف عیب آنلاین دوردست برای تماس‌های قطع‌کننده ولتاژ بالا مزایایی مانند سهولت استفاده، هزینه‌های کاری کم و پایداری بالا را ارائه می‌دهد که آن را برای حذف عیب آنلاین در صنعت برق مناسب می‌کند.

۱. مروری بر قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا
قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا بیشتر در سیستم‌های الکتریکی زیرستانسیون‌ها و نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند و جزء مهمی از تجهیزات سوئیچینگ ولتاژ بالا هستند. آنها باید با قطع‌کننده‌های مدار ولتاژ بالا همراه استفاده شوند.

سیستم حذف عیب آنلاین دوردست لیزری برای تماس‌های قطع‌کننده شامل تفنگ تمیزکننده، خنک‌کننده آب، فیبر نوری و منبع لیزری است. از یک لیزر کاملاً جامد نیمه‌پیوسته (QCW) برای ارائه خروجی لیزری با قدرت بالا، کارایی بالا و پیوسته استفاده می‌شود. این سیستم از ماژول‌های جانبی پمپ شده با چیپ‌های بازتابنده با عملکرد بالا برای مقابله با خطرات بالقوه استفاده می‌کند. قدرت خروجی لیزر باید ≥۱۰۰۰ وات باشد و کارایی جفت‌کردن فیبر باید بیش از ۹۶٪ باشد. ویژگی‌های اضافی شامل هزینه‌های نگهداری صفر، اندازه کوچک و مناسب برای یکپارچه‌سازی است.

فیبرهای نوری انتقال‌دهنده انرژی برای قابلیت محافظت خود در طول انتقال انرژی انتخاب می‌شوند، با طول‌های معمولاً بین ۱۰ تا ۱۵ متر. واحدهای خنک‌کننده دقیق برای لیزر و مسیر نوری امکان کنترل دما با دقت و تنظیم به موقع دما محیطی را فراهم می‌کنند.

وظیفه اصلی قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا ارائه جداسازی الکتریکی ایمن در حین نگهداری تجهیزات و نصب‌های ولتاژ بالا است. آنها طراحی نشده‌اند تا جریان بار، جریان خطا یا جریان کوتاه را قطع کنند و فقط برای سوئیچینگ جریان‌های خازنی یا القایی کوچک استفاده می‌شوند. بنابراین، آنها قابلیت خاموش کردن قوس الکتریکی ندارند.

بر اساس محل نصب، قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا به دو نوع داخلی و خارجی تقسیم‌بندی می‌شوند. بر اساس تعداد ستون‌های پشتیبانی عایق، آنها به یک ستونه، دو ستونه یا سه ستونه تقسیم‌بندی می‌شوند. رتبه‌بندی ولتاژ باید بر اساس نیازهای تجهیزات خاص انتخاب شود.

این قطع‌کننده‌ها یک شکاف جداسازی قابل مشاهده ارائه می‌دهند تا در حین نگهداری منابع ولتاژ بالا را به ایمنی جداسازی کنند و ایمنی کارکنان را تضمین کنند. اگرچه قادر به سوئیچینگ جریان‌های کوچک هستند، اما آنها دارای دستگاه‌های خاموش کننده قوس الکتریکی اختصاصی نیستند و بنابراین نمی‌توانند جریان بار یا جریان کوتاه را قطع کنند.

سه مکانیسم اصلی تمیزکاری لیزری وجود دارد:
(۱) تجزیه و لغزش: ذرات آلاینده میکروسکوپی انرژی لیزر را جذب می‌کنند، به سرعت گسترش می‌یابند، نیروهای چسبندگی سطحی را غلبه می‌کنند و از سطح تکه‌تکه می‌شوند. ضربه انفجاری پالس لیزر بسیار کوتاه ذرات را با سرعت بیشتری جدا می‌کند.
(۲) تبخیر: به دلیل ترکیبات شیمیایی مختلف بین زیربنای و آلاینده‌ها، نرخ جذب لیزر آنها متفاوت است. با انتخاب مناسب نوع لیزر و پهنای پالس، حدود ۹۵٪ انرژی لیزر از زیربنا بازتاب می‌یابد و آن را محافظت می‌کند. آلاینده‌ها حدود ۹۰٪ انرژی را جذب می‌کنند، که باعث افزایش سریع دما و تبخیر می‌شود و آنها را بدون آسیب رساندن به زیربنا حذف می‌کند.
(۳) اخراج ارتعاشی: لیزرهای پالس کوتاه از طریق گسترش حرارتی سریع ارتعاشات فوق صوتی ایجاد می‌کنند. ضربه‌های ناشی از این ارتعاشات ذرات را تکه‌تکه و اخراج می‌کنند.

سیستم حذف عیب آنلاین دوردست انرژی بالا را در یک پنجره مکانی و زمانی دقیق متمرکز می‌کند. در نقطه کانونی، یونیزاسیون باعث انفجارهای میکروسکوپی می‌شود که آلاینده‌ها را به سرعت جدا می‌کند. پرتو لیزر با جهت‌گیری بالا می‌تواند به اندازه‌های نقطه‌ای غیریکنواخت تنظیم شود. شدت انرژی لیزر با دقت کنترل می‌شود تا جدا شدن آنی آلاینده‌ها از زیربنا بدون آسیب رساندن به آن تضمین شود.

۳. عیوب معمول قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا در حین عملکرد
عیوب معمولاً در حین عملکرد ظاهر می‌شوند—به عنوان مثال، تجمع گرد و غبار به دلیل تماس ضعیف، یا تشکیل فیلم‌های مرکب روی سطوح تماس، که مقاومت تماس را افزایش می‌دهد. تحلیل نشان می‌دهد که طراحی ضعیف، قطعات غیراستاندارد و نصب یا تنظیم نادرست همه به عیوب کمک می‌کنند.

۳.۱ فرسودگی قطعات
آشکارسازی طولانی مدت به باران، باد و رطوبت باعث فرسودگی قطعات قطع‌کننده می‌شود. برخی از قطعات از پوشش‌های روغنی استفاده می‌کنند، اما واکنش‌های الکتروشیمیایی در حین عملکرد می‌تواند منجر به ریزش شدید شود. فرآیندهای تولید ضعیف کیفیت و عملکرد را کاهش می‌دهد و فرسودگی را تسریع می‌کند. ریزش شدید سرعت انتقال مکانیکی را کاهش می‌دهد و ممکن است منجر به خرابی عملکرد شود.

۳.۲ باز شدن/بسته شدن ناقص و گرم شدن شدید
عملیات باز شدن یا بسته شدن نامناسب معمولاً به عیوب منجر می‌شود. اگر تماس‌ها در حالی که مدار هنوز تغذیه شده است به طور کامل با هم تماس نگیرند، گرم شدن مقاومتی رخ می‌دهد که ممکن است به سوختن یا حوادث ایمنی منجر شود—که تأثیر منفی بر عملکرد اقتصادی و قابلیت اطمینان برق دارد.

گرم شدن شدید در نقاط تماس (به دلیل جریان مداوم حتی در صورت آسیب) مقاومت تماس را افزایش می‌دهد و یک چرخه بدی می‌سازد: مقاومت بالاتر → دمای بالاتر → افزایش بیشتر مقاومت → آسیب تماس.

۳.۳ دستگاه عملیاتی ضعیف باعث آسیب تماس می‌شود
بیشتر قطع‌کننده‌های ولتاژ بالا در خارج از ساختمان عمل می‌کنند و به عوامل محیطی آسیب‌پذیر هستند. دستگاه عملیاتی به عنوان منبع تغذیه عمل می‌کند؛ اگر فرسوده شود، عملکرد آن کاهش می‌یابد.

برای کاهش این مشکل، مکانیزم‌های عملیاتی در حین نصب در جعبه‌های بسته قرار می‌گیرند. با این حال، ختم شدن ضعیف اجازه ورود آب باران به داخل را می‌دهد - به ویژه در فصول مرطوب - که منجر به زنگ زدن داخلی می‌شود. این امر عایق بندی اجزای کنترل را تضعیف می‌کند و به اختلالات منجر می‌شود. مقاومت تماس افزایش یافته و دمای آن بالا می‌رود، با جریان بیشتر (به عنوان مثال >75٪ جریان اسمی) گرم شدن و تخریب تماس را تشدید می‌کند.

3.4 شکستن عایق سرامیکی
عایق‌های سرامیکی اجزای سازنده مهم هستند. شکستن آنها می‌تواند مدار رسانا را منهدم کرده و جداکننده را غیرفعال کند. دلایل عبارتند از:
– فرآیندهای تولید زیر استاندارد که کیفیت سرامیک را تضمین نمی‌کنند؛
– نیروی مکانیکی بیش از حد در حین مدیریت توسط کارکنان بدون تخصص.

4. استراتژی‌های سیستم‌های حذف عیب آنلاین دوردست
از آنجا که بیشتر عیوب ناشی از عدم تجربه عملگر یا طراحی ناقص هستند، اقدامات اصلاحی هدفمند ضروری هستند.

4.1 مقابله با فرسودگی اجزا
اطمینان حاصل کنید که کنترل کیفیت صارم در حین خرید و ساخت وجود دارد. نگهداری و بازرسی‌های منظم انجام دهید. در مناطق مرطوب، بازرسی‌ها را بر اساس شرایط محیطی کوتاه‌تر کنید. واحدهای فرسوده شده باید به سرعت تعویض شوند.

4.2 حل بسته شدن ناقص و گرم شدن
عدم تماس مناسب در حین بسته شدن معمولاً ناشی از کم‌کاری در تحویل یا تنظیمات ساختاری غیر مطابق است. فنی‌های ماهر برای نگهداری محلی استخدام کنید تا تراز صحیح و مقاومت حلقه قابل قبول را تضمین کنند.

مواد تماس را بر اساس رسانایی و استحکام مکانیکی انتخاب کنید. پیچ‌های ضد فرسودگی استفاده کنید. سطوح تماس را قبل از تنظیم عمق وارد شدن به خوبی تمیز کنید. فنرهای گیره قدیمی که فشار خود را از دست داده‌اند را تعویض کنید و آلودگی‌های سطحی را برای جلوگیری از افزایش مقاومت و قوس الکتریکی حذف کنید.

4.3 بهبود ختم شدن مکانیزم‌های عملیاتی
با نصب پلاک‌های ختم شدن روی جعبه‌های مکانیزم، ختم شدن را بهبود بخشید. جعبه‌ها را با حسگرهای رطوبت و خشک کن‌ها مجهز کنید. خشک کردن را فوراً بعد از تشخیص رطوبت بالا فعال کنید تا از فرسودگی داخلی و خرابی عایق جلوگیری کنید.

4.4 جلوگیری از شکستن عایق سرامیکی
در حین خرید سرامیک، بازرسی‌های کیفیت دقیق اعمال کنید. عایق‌ها را فقط طبق پروتکل‌های عملیاتی مدیریت کنید تا از نیروی بیش از حد جلوگیری کنید. در طول گشت‌های معمولی، برای ترک یا شکستن بررسی کنید و واحدهای معیوب را فوراً تعویض کنید.

5. مطالعه موردی: اجرای سیستم حذف عیب آنلاین
یک نیروگاه برق آبی شهری - که برای کنترل سیل، تولید برق، محافظت اکولوژیکی و توسعه اقتصادی منطقه حیاتی است - به عنوان مطالعه موردی برای اعمال سیستم حذف عیب آنلاین دوردست به جداکننده‌های فشار بالای زیرстанسیون استفاده می‌شود.

عملکردهای کلیدی شامل:
– انتخاب جداکننده‌های با فشار بالاتر از 126 kV، اجتناب از طرح‌های تک‌پارچه یا ساختارهای تماسی فنری بدون تأیید؛ ترجیح به مدل‌هایی با گزارش‌های تست افزایش دما.
– برای واحدهای ≥252 kV، ترکیب کامل، تنظیم ابعاد و علامت‌گذاری قبل از ارسال از کارخانه انجام دهید.
– برای واحدهای ≥72.5 kV، آزمون فشار انگشتان تماس را انجام دهید و گواهی‌نامه‌های مطابقت ارائه دهید.
– در حین واگذاری، پوشش نقره‌ای روی تماس‌های متحرک و ثابت را تأیید کنید: ضخامت >20 μm، سختی >120 HV.
– بعد از نصب، مقاومت حلقه رسانا را اندازه‌گیری کنید و با مقادیر طراحی و کارخانه مقایسه کنید؛ فقط اگر در محدوده مجاز باشد، مأموریت دهید.
– در حین عملیات، از ترموگرافی فروسرخ برای نظارت بر اتصالات رسانا - به ویژه در شرایط بار بالا یا دمای بالا - استفاده کنید و در صورت تشخیص ناهماهنگی‌ها فوراً مداخله کنید.
– در طول آزمون‌های قطع برق، به چرخه‌های نگهداری صارمی پایبند باشید. عملکرد فنرها و مدارهای تماس را آزمایش کنید و قطعات غیر مطابق را تعویض کنید. فشار تماس را بعد از نگهداری مجدداً تأیید کنید.
– موجودی قطعات یدکی و ابزارهای تمیز کردن لیزری را نگهداری کنید تا امکان حذف سریع عیب آنلاین فراهم شود.

6. نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، سیستم حذف عیب آنلاین دوردست مبتنی بر لیزر به طور موثر روس و آلاینده‌ها را از تماس‌های جداکننده حذف می‌کند، که منجر به جلوگیری از گرم شدن و سوختن، کاهش فرسودگی تجهیزات و افزایش پایداری سیستم برق می‌شود. جداکننده‌های فشار بالا در زیرساخت‌های برق مدرن پتانسیل بسیار زیادی دارند - با کاهش استفاده از مصرف‌پذیرها و تضمین عملکرد قابل اعتماد و پایدار شبکه.