Tutkimus etäverkossa toimivan vianpoistojarjestelmän soveltamisesta korkean jännitteen erottimen yhteyksiin

Korkean jännitteen eristyskytkimet, joita myös kutsutaan eristyskytkimiksi tai veitsenmuotoisiksi kytkimiksi, toimivat yksinkertaisella periaatteella ja niiden käyttö on mukavaa. Nämä yleisesti käytetyt korkean jännitteen kytkimet vaikuttavat merkittävästi alijärjestysten toiminnalliseen turvallisuuteen, ja niiden käytöstä vaaditaan tiukka luotettavuus käytännön sovelluksissa. Korkean jännitteen eristyskytkimen yhteyksiin tarkoitettu etänä toimiva verkkopohjainen vianpoistojarjestelma tarjoaa etuja kuten helppokäyttöisyys, alhaiset toimintakustannukset ja korkea vakaus, mikä tekee siitä hyvin soveltuvalle vianpoistoon sähköalalla.

1.Korkean jännitteen eristyskytkimien yleiskatsaus
Korkean jännitteen eristyskytkimet ovat yleisiä alijärjestysten sähköjärjestelmissä ja voimaloissa ja ne muodostavat olennaisen osan korkean jännitteen kytkintekniikassa. Niitä on käytettävä yhdessä korkean jännitteen katkaisijoiden kanssa.

Etänä toimiva laseripohjainen vianpoistojarjestelma eristyskytkimen yhteyksille koostuu puhdistuspistoolista, veden jäätehostimesta, optisesta kaapelista ja laserlähteestä. Järjestelmässä käytetään täysin peiteosasta valmistettua quasi-jatkuva-aalto (QCW) -lasera, joka tuottaa suurten tehon, tehokkuuden ja jatkuvan laserin tulostuksen. Järjestelmä käyttää korkeasuorituskykyisiä semanttisten sivupumpattujen moduuleja heijastavilla piireillä mahdollisten vaaratilanteiden hallitsemiseksi. Laserin tulosteen tulee olla ≥1,000 W, ja kaapelivoiman yhdistämistehon tulee ylittää 96 %. Lisäominaisuuksiin kuuluu nollaylläpitokustannukset, pieni koko ja soveltuvuus integrointiin.

Energian siirtämiseen valitut optiset kaapelit on valittu niiden itsensuojautumiskyvyn vuoksi energian siirrossa, ja niiden pituus on yleensä 10-15 metriä. Tarkkojen veden jäätehostimesten avulla laseri- ja optiselle polulle voidaan saavuttaa tarkka lämpötilan hallinta ja ajantasainen ympäristölämpötilan säätö.

Korkean jännitteen eristyskytkimien päärakenteellinen tehtävä on tarjota turvallinen sähköinen eristys korkean jännitteen laitteiden ja asennusten huollossa. Ne eivät ole suunniteltu keskeyttämään kuormituksen, virheen tai lyhytsulun virtaa, ja niitä tulisi käyttää vain pieniä kapasitiivisia tai induktiivisia virtauksia kytkettäessä. Siksi niillä ei ole arkkipoistovälineitä.

Asennussijainnin mukaan korkean jännitteen eristyskytkimet luokitellaan sisä- tai ulkomaalaisiksi tyyppeiksi. Erityyppisyyden mukaan ne luokitellaan yksipylväs-, kaksipylväs- tai kolmipylväs-malleihin. Jänniteluokat on valittava tietylle laitteelle asetetuista vaatimuksista riippuen.

Nämä eristyskytkimet tarjoavat näkyvän eristyseron turvallisen eristämisen korkean jännitteen lähteiltä huollossa, varmistamalla henkilöstön turvallisuuden. Vaikka ne kykenevät kytkemään pieniä virtauksia, niillä ei ole omia arkkipoistovälineitä, joten ne eivät voi keskeyttää kuormituksen tai lyhytsulun virtaa.

2.Etänä toimiva laseripohjainen vianpoistojarjestelma eristyskytkimen yhteyksille
Laserit tarjoavat korkean suuntavaltisuuden ja kirkkauden, mikä mahdollistaa energian nopean keskittymisen rajatulle tilalle. Laseripuhdistus perustuu lasseradiation ja kontaminaattien väliseen vuorovaikutukseen, mikä aiheuttaa kemiallisia ja fysikaalisia vaikutuksia.

Tutkimukset osoittavat, että pinnan kontaminaatit kiinnittyvät kapillaarivoimiin, elektrostaattiseen vetovoimaan, kovalenttisiin siteisiin ja van der Waalsin voimiin – kolme viimeksi mainittua on erityisen vaikea ylittää. Laseripuhdistus hajoittaa nämä sitovat voimat ilman, että vaurioituu tausta-aine.

On olemassa kolme pääasiallista laseripuhdistusmekanismia:
(1) Murtuminen ja irtoaminen: Mikroskooppiset kontaminaattipartikkelit imevät laserin energian, laajenevat nopeasti, ylittävät pinnan kiinnitysvoimat ja murtuvat pois pinnalta. Ultralyhyt laserimpulssi luo räjähdysaalloja, jotka kiihdyttävät partikkelien irtoamista.
(2) Hehkuva: Tausta-aineen ja kontaminaattien eri kemiallinen koostumus aiheuttaa eri laserin absorptiotasot. Kun valitaan sopiva laserityyppi ja impulssileveys, noin 95 % laserin energiaa heijastuu tausta-aineelta, suojaten sitä. Kontaminaatit imevät noin 90 % energiasta, mikä aiheuttaa välittömän lämpötilankohoituksen ja hehkuvuuden, mikä poistaa ne ilman tausta-aineen vahingoittamista.
(3) Värähtelyistä tapahtuva poisto: Lyhytpulssiset laserit aiheuttavat ultraväliäänestä läpi nopean termisen laajenemisen. Syntyvät räjähdysaaltojen fragmentoituvat ja poistavat partikkelit.

Etänä toimiva vianpoistojarjestelma keskittää suuren energiamäärän tarkasti avaruudessa ja ajassa. Tiheydessä ionisaatio aiheuttaa mikro-räjähdyksiä, jotka välittömästi poistavat kontaminaattien. Hyvin suuntainen laserisäde voidaan muokata muodostamaan säätökiintoisia, epäyhtenäisiä pisteitä. Laserin energiantiheyttä ohjataan tarkasti varmistaaksemme kontaminaattien välittömän erottamisen tausta-aineelta ilman vahinkoa.

3.Yleisiä korkean jännitteen eristyskytkimien toiminnassa esiintyviä vikoja
Vikoja usein syntyy toiminnassa – esimerkiksi pölytasoonti huonoissa yhteyksissä tai yhdistelmäfilmit yhteyksien pinnalla, mikä lisää yhteyden vastusta. Analyysi paljastaa, että huono suunnittelu, alamääräiset komponentit ja väärä asennus tai säätö kaikki vaikuttavat vikiin.

3.1 Komponenttien roiskeutuminen
Pitkäaikainen altistuminen sadelle, tuulessa ja kosteudelle aiheuttaa eristyskytkimen komponenttien roiskeutumisen. Joitakin osia käytetään galvanisoituja kateyttä, mutta toiminnassa tapahtuvat electrokemialliset reaktiot voivat johtaa vakavaan roiskeutumiseen. Huonot valmistusprosessit heikentävät laadun ja suorituskyvyn, nopeuttamalla roiskeutumista. Vakava roiskeutuminen vähentää mekaanisen siirtymisen nopeutta ja voi aiheuttaa toiminnallisen epäonnistumisen.

3.2 Epätäydellinen avaaminen/sulkeutuminen ja liian lämpimäksi tulo
Epätäydellinen avaaminen tai sulkeutuminen usein johtaa vikiin. Jos yhteydet eivät kytkeydy täysin, kun piiri on edelleen sähköistetty, resistenttinen lämmitys voi tapahtua, mikä voi johtaa paloon tai turvallisuushäiriöihin – vaikuttaen taloudelliseen suorituskykyyn ja sähköntoimituksen luotettavuuteen.

Vakava yhteyden pisteen liian lämpimäksi tulo (johtuen jatkuvasta virrasta, vaikka se on vaurioitunut) lisää yhteyden vastusta, luoden pahan pyörityksen: suurempi vastus → korkeampi lämpötila → vielä suurempi vastus → yhteyden vaurio.

3.3 Huonosti suljettu toimintamekanismi johtaa yhteyden vaurioitumiseen
Useimmat korkean jännitteen eristyskytkimet toimivat ulkona ja ovat alttiina ympäristötekijöille. Toimintamekanismi toimii energianlähteenä; jos se roiskeutuu, sen toiminta heikkenee.

Tämän lievittämiseksi toimintamekanismit asennetaan tiiviisti suljetuissa koteluissa. Kuitenkin heikko tiivisteys sallii sademäärän pääsyn – erityisesti sateisina vuodenaikoina – mikä aiheuttaa sisäistä ruskettumista. Tämä vaarantaa ohjauskomponenttien eristystä, mikä johtaa virhetilanteisiin. Yhteyksien vastustuksen kasvu nostaa lämpötilaa, ja suurempi virta (esim. >75% suunnitellusta virtasta) pahentaa ylikuumenemista ja yhteyksien huonontumista.

3.4 Porcelaaninen eristimen murtuminen
Porcelaaniset eristimet ovat kriittisiä rakenteellisia komponentteja. Murtuminen voi romuttaa johtavan piirin ja poistaa eristimen toiminnasta. Syitä ovat:
– Ala-arvoiset valmistusprosessit, jotka eivät tue porcelaanin laatua;
– Liian suuri mekaaninen voima käsiteltäessä ammattitaidottomalla henkilöstöllä.

4.Etäverkkojärjestelmän vika-esteiden poistamisen strategiat
Koska useimmat vikat johtuvat operaattoreiden kokemuksen puutteesta tai huonosta suunnittelusta, on tärkeää toteuttaa kohdennettuja korjaustoimenpiteitä.

4.1 Komponenttien ruskettumisen torjuminen
Varmista tiukka laadunvalvonta hankinta- ja rakennusvaiheessa. Suorita säännöllistä ylläpitoa ja tarkastuksia. Korkeasti kosteilla alueilla tulee lyhentää tarkastusvälejä ympäristöolosuhteiden mukaan. Vahvasti ruskettuneet yksiköt on korvattava välittömästi.

4.2 Puutteellisen sulkeutumisen ja ylikuumenemisen ratkaiseminen
Huono yhteys sulkeutuessa johtuu usein riittämättömästä ottoasennuksesta tai epäasianmukaisista rakenteellisista säätelyistä. Käytä päteviä teknikoita paikan päällä oleviin ylläpitotoimiin varmistaaksesi oikean kohdistuksen ja hyväksyttävän silmukan vastusta.

Valitse yhteyksien materiaalit johdavuuden ja mekaanisen vahvuuden perusteella. Käytä anti-ruskettumisen nippuja. Puhdista yhteyden pinnat huolellisesti ennen kuin säädätte syötpituutta. Korvaa vanhat puristuskevyt, jotka ovat menettäneet jännitystään, ja poista pintakontaminantit estääksesi vastustuksen kasvun ja kaareutumisen.

4.3 Toimintamekanismien tiivistyksen parantaminen
Paranna tiivistystä asentamalla tiivisteitä mekanismien koteloille. Varusta koteloilla kosteusantureita ja kosteudenpoistoja. Aktivoi kosteudenpoisto välittömästi havaittuaan korkean ilmankosteuden estääksesi sisäisen ruskettumisen ja eristyksen epäonnistumisen.

4.4 Porcelaanisen eristimen murtumisen ehkäisy
Tee tiukkoja laaduntarkastuksia porcelaanin hankinnassa. Käsittele eristimiä tiukasti operatiivisten protokollien mukaan välttääksesi liian suuren voiman. Säännöllisissä patroileissa tarkista reikiä tai murtumia ja korvaa vialliset yksiköt välittömästi.

5.Tapauskuvaus: Etäverkkojärjestelmän vika-esteiden poistamisen toteuttaminen
Yksi tapauskuvaus koskee kaupungin vesivoiman voimalaa, joka on keskeinen tulvatarkkailuun, sähköntuotantoon, ekologiseen suojaan ja alueelliseen taloudelliseen kehitykseen. Tämä tapaus esittelee etäverkkojärjestelmän soveltamista substation korkeajänniteeristimiin.

Avainkäytännöt ovat:
– Valitse eristimet, jotka ovat yli 126 kV, vältä yksipuolisia taivutusmuotoja tai epävarmoja kevyt-yhteyksien rakenteita; suositaan malleja, joilla on vahvistettu lämpötilan nousun testiraportti.
– Yksiköille ≥252 kV suoritetaan täysi montaaja, mittojen säätö ja merkintä ennen tehtaan lähettämistä.
– Yksiköille ≥72.5 kV suoritetaan yhteyden painepressustestit ja annetaan vastaavuustodistukset.
– Siirtymässä vahvistetaan hopeitus sekä liikkuvilla että kiinteillä yhteyksillä: paksuus >20 μm, kovuus >120 HV.
– Asennuksen jälkeen mitataan johtavan silmukan vastus ja verrataan suunnitelma- ja tehtaan arvoihin; komissionoitiin vain, jos arvot ovat sallittujen rajojen sisällä.
– Toiminnassa käytetään infrapunakuvantamista johtavien yhteyksien seurantaan – erityisesti suuren kuorman tai korkean lämpötilan olosuhteissa – ja puuttutaan välittömästi, jos havaitaan anomaliaa.
– Sammutustesteissä noudatetaan tiukasti ylläpitosyklyjä. Testataan kevyt-suorituskykyä ja yhteyksien piirejä, korvataan ei-vastaavat osat. Uudelleen vahvistetaan yhteyden painetta ylläpidon jälkeen.
– Pidetään varasto varikkeista ja laserpuhdistustyökaluista mahdollistaakseen nopean verkossa olevan vian korjaamisen.

6.Yhteenveto
Yhteenvetona voidaan todeta, että etäverkkojärjestelmän laseriperustainen vika-esteiden poistojärjestelmä poistaa tehokkaasti ruskettumisen ja kontaminaation eristimen yhteyksistä, estäen ylikuumenemisen ja palamisen, vähentäen laitteen kulutusta ja parantamalla sähköverkon vakautta. Korkeajänniteeristimet tarjoavat suuria mahdollisuuksia nykyaikaiseen sähköinfrastruktuuriin – vähentäen kulutustarvikkeiden käyttöä samalla, kun varmistetaan luotettava ja vakaa verkon toiminta.