Onderzoek naar de toepassing van een systeem voor het op afstand online elimineren van defecten in contacten van hoogspanningsafbrekers

Hoogspanningsafschakelaars, ook bekend als isolatieschakelaars of mescontacten, hebben een eenvoudig werkprincipe en zijn gemakkelijk te bedienen. Als veelgebruikte hoogspanningsschakelapparatuur hebben ze een significant effect op de operationele veiligheid van elektriciteitscentrales, wat hoge betrouwbaarheid in praktische toepassingen vereist. Het systeem voor het online verwijderen van defecten aan hoogspanningsafschakelaarkontakten op afstand biedt voordelen zoals gemakkelijke bediening, lage exploitatiekosten en hoge stabiliteit, waardoor het goed geschikt is voor online defectverwijdering in de elektriciteitsindustrie.

1.Overzicht van Hoogspanningsafschakelaars
Hoogspanningsafschakelaars worden het meest gebruikt in elektrische systemen van elektriciteitscentrales en energiecentrales en vormen een belangrijk onderdeel van hoogspanningsschakelapparatuur. Ze moeten worden gebruikt in combinatie met hoogspanningskortsluiters.

Het systeem voor het online laserbasiert verwijderen van defecten aan afschakelaarkontakten op afstand bestaat uit een reinigingspistool, een waterkoeler, optische vezels en een lasersource. Een volledig vaste-staats quasi-continue (QCW) laser wordt gebruikt om krachtige, efficiënte en continue laseruitvoer te leveren. Dit systeem maakt gebruik van high-performance halfgeleider zij-injectiemodules met reflectieve chips om potentiële gevaren aan te pakken. De laseruitvoerkracht moet ≥1.000 W zijn, en de vezelkoppelingsefficiëntie moet boven de 96% liggen. Extra kenmerken zijn nul onderhoudskosten, compacte grootte en geschiktheid voor integratie.

Energie-overdragende optische vezels worden geselecteerd vanwege hun zelfbeschermende vermogen tijdens energietransport, met lengtes die meestal variëren van 10 tot 15 meter. Precisie waterkoelunits voor de laser en de optische paden stellen nauwkeurige temperatuurregeling en tijdige aanpassingen van de omgevingstemperatuur mogelijk.

De primaire functie van hoogspanningsafschakelaars is het verschaffen van veilige elektrische isolatie tijdens het onderhoud van hoogspanningsapparatuur en installaties. Ze zijn niet ontworpen om belastingsstroom, foutstroom of kortsluitstroom te onderbreken en mogen alleen worden gebruikt voor het schakelen van kleine capacitaire of inductieve stromen. Daarom hebben ze geen boogdoofmechanismen.

Op basis van de plaats van installatie worden hoogspanningsafschakelaars ingedeeld als binnen- of buitentypen. Afhankelijk van het aantal isolerende steunpalen worden ze geclassificeerd als enkel-, dubbel- of driepaal. Spanningsklassen moeten worden geselecteerd op basis van specifieke apparatuurvereisten.

Deze afschakelaars bieden een zichtbare isolatieopening om hoogspanningsbronnen veilig te isoleren tijdens onderhoud, waarmee de veiligheid van personeel wordt gewaarborgd. Hoewel ze in staat zijn kleine stromen te schakelen, ontbreken er speciale boogdoofapparaten, waardoor ze belastings- of kortsluitstromen niet kunnen onderbreken.

2.Online Lasergebaseerd Defectverwijdersysteem voor Afschakelaarkontakten op Afstand
Lasers bieden hoge richtinggevoeligheid en helderheid, waardoor energie snel kan worden geconcentreerd in een beperkte ruimte. Laserreiniging komt neer op de interactie tussen laserstraling en verontreinigingen, waarbij chemische en fysische effecten worden geproduceerd.

Onderzoek wijst uit dat oppervlakteverontreinigingen zich vasthechten via capillaire krachten, elektrostatische aantrekking, covalente bindingen en van der Waals-krachten—waarvan de laatste drie bijzonder moeilijk te overwinnen zijn. Laserreiniging doorbreekt deze bindkrachten zonder de onderliggende substraat te beschadigen.

Er zijn drie belangrijke mechanismen voor laserreiniging:
(1) Fragmentatie en spallatie: Microscopische verontreinigingsdeeltjes absorberen laserenergie, zetten zich snel uit, overwinnen de oppervlaktaanhechtingskrachten en breken van het oppervlak af. De ultrakorte laserpuls genereert explosieve schokgolven die deeltjesnelheid verhoogt.
(2) Verdamping: Vanwege verschillende chemische samenstellingen tussen de substraat en de verontreinigingen, verschillen hun laserabsorptieratio's. Met de juiste keuze van lasertype en pulsduur reflecteert ~95% van de laserenergie van de substraat, waardoor deze beschermd wordt. Verontreinigingen absorberen ~90% van de energie, veroorzaken een onmiddellijke temperatuurstijging en verdampen, waardoor ze worden verwijderd zonder substraatschade.
(3) Vibratiestoorting: Kortpuls-lasers veroorzaken ultrasone trillingen door snelle thermische uitzetting. De resulterende schokgolven fragmenteren en werpen deeltjes af.

Het online defectverwijdersysteem op afstand concentreert hoge energie binnen een precies tijds- en ruimtelijk venster. Op het brandpunt veroorzaken ionisatie micro-explosies die verontreinigingen onmiddellijk verwijderen. De hooggerichte laserstraal kan worden gevormd in aanpasbare, niet-uniforme vlekken. De intensiteit van de laserenergie wordt precies gereguleerd om onmiddellijke scheiding van verontreinigingen van de substraat te garanderen zonder schade.

3.Geen Defecten in Hoogspanningsafschakelaars Tijdens Bedrijf
Defecten komen vaak voor tijdens bedrijf—bijvoorbeeld, stofopbouw door slechte contacten, of de vorming van verbindingfilms op contactoppervlakken, waardoor de contactweerstand toeneemt. Analyse toont aan dat slecht ontwerp, ondermaatse componenten en onjuiste installatie of instelling allemaal bijdragen aan defecten.

3.1 Componentcorrosie
Lange blootstelling aan regen, wind en vochtigheid veroorzaakt corrosie van afschakelaarcomponenten. Sommige delen gebruiken verzinkte coatings, maar elektrochemische reacties tijdens het gebruik kunnen leiden tot ernstige roestvorming. Slechte productieprocessen verzwakken kwaliteit en prestaties, waardoor corrosie versneld wordt. Ernstige roestvorming vermindert de mechanische transmissiesnelheid en kan leiden tot functioneel falen.

3.2 Onvolledig Openen/Schakelen en Oververhitting
Onjuiste openen of sluiten operaties leiden vaak tot defecten. Als de contacten niet volledig sluiten terwijl het circuit nog onder spanning staat, treedt weerstandsverhitting op, wat kan leiden tot verbranding of veiligheidsincidenten—met impact op economische prestaties en energiebetrouwbaarheid.

Ernstige oververhitting op contactpunten (door persistente stroomstroom zelfs wanneer beschadigd) verhoogt de contactweerstand, wat een vicieuze cirkel creëert: hogere weerstand → hogere temperatuur → verdere weerstandsverhoging → contactbeschadiging.

3.3 Slechte Afdichting van Bedieningsmechanisme Leidt tot Contactbeschadiging
Meeste hoogspanningsafschakelaars werken buiten en zijn kwetsbaar voor omgevingsfactoren. Het bedieningsmechanisme fungeert als de energiebron; als dit wordt aangetast, wordt de functionaliteit beïnvloed.

Om dit te verhelpen, worden bedieningsmechanismen tijdens de installatie in afgesloten behuizingen geplaatst. Echter, slechte afsluiting laat regenwater toevoer—vooral tijdens natte seizoenen—wat interne roest veroorzaakt. Dit ondermijnt de isolatie van besturingscomponenten, wat leidt tot storingen. Verhoogde contactweerstand verhoogt de temperatuur, met grotere stroom (bijv., >75% van de nominale stroom) verergert oververhitting en contactafbraak.

3.4 Fractuur van porseleinen isolator
Porseleinen isolatoren zijn essentiële structuurcomponenten. Fracturen kunnen het geleidende circuit laten instorten en de schakelaar uitschakelen. Oorzaken zijn:
– Substandaard productieprocessen die de kwaliteit van porselein niet waarborgen;
– Excessieve mechanische kracht bij het hanteren door onervaren personeel.

4.Strategieën voor afstandsbedienbare online defecteliminatiesystemen
Aangezien de meeste defecten voortkomen uit onervaren operatoren of ontwerpfouten, zijn gerichte correctieve maatregelen essentieel.

4.1 Aanpak van componentcorrosie
Zorg voor strikte kwaliteitscontrole tijdens aankoop en bouw. Voer regelmatig onderhoud en inspecties uit. In gebieden met hoge luchtvochtigheid, verkort de inspectie-intervallen op basis van omgevingsomstandigheden. Ernstig gecorrodeerde eenheden moeten onmiddellijk vervangen worden.

4.2 Oplossen van onvolledige sluiting en oververhitting
Slecht contact tijdens het sluiten komt vaak voort uit onvoldoende inbedrijfstelling of niet-conforme structurele aanpassingen. Engageer gekwalificeerde technici voor ter plaatse onderhoud om juiste uitlijning en aanvaardbare lusweerstand te waarborgen.

Kies contactmaterialen op basis van geleidbaarheid en mechanische sterkte. Gebruik corrosiebestendige bouten. Reinig contactoppervlakken grondig voordat de invoerdiepte wordt aangepast. Vervang verouderde klemveren die hun spanning hebben verloren, en verwijder oppervlaktevervuilingen om weerstandsopbouw en bogen te voorkomen.

4.3 Verbetering van de afsluiting van bedieningsmechanismen
Versterk de afsluiting door sponzen op mechanismebehuizingen te monteren. Ruit behuizingen uit met vochtigheidsensoren en ontwateraars. Activeer onmiddellijk ontwatering bij het detecteren van verhoogde vochtigheid om interne corrosie en isolatieproblemen te voorkomen.

4.4 Preventie van fractuur van porseleinen isolatoren
Dwing strenge kwaliteitsinspecties af tijdens de aankoop van porselein. Hanteren isolatoren strikt volgens operationele protocollen om excessieve kracht te voorkomen. Tijdens routinepatrouilles inspecteren op scheuren of fracturen en defekte eenheden onmiddellijk vervangen.

5.Casestudy: Implementatie van een online defecteliminatiesysteem
Een gemeentelijke waterkrachtcentrale—cruciaal voor overstromingsbeheersing, energieproductie, ecologische bescherming en regionale economische ontwikkeling—dient als casestudy voor de toepassing van het afstandsbedienbare online defect-eliminatiesysteem op substation hogespanningsontkoppelers.

Belangrijke praktijken omvatten:
– Selecteer otkoppelers boven 126 kV, vermijd enkelarm vouwontwerpen of niet-gevalideerde veerverbindingsstructuren; geef de voorkeur aan modellen met geverifieerde temperatuurstijgingsrapporten.
– Voor eenheden ≥252 kV, voer volledige assemblage, dimensionele aanpassingen en merken uit voordat ze van de fabriek worden verzonden.
– Voor eenheden ≥72.5 kV, voer druktests op contactvingers uit en lever conformiteitscertificaten.
– Tijdens de overdracht, controleer zilverplating op zowel bewegende als vaste contacten: dikte >20 μm, hardheid >120 HV.
– Na installatie, meet de geleidende lusweerstand en vergelijk deze met ontwerp- en fabrieks waarden; alleen in gebruik nemen als binnen de tolerantie.
– Tijdens bedrijf, gebruik infraroodthermografie om geleidende verbindingen te monitoren—vooral onder hoge belasting of hoge temperatuurcondities—anders ingrijpen indien anomalieën worden gedetecteerd.
– Tijdens stilstandstests, houd strikt vast aan onderhoudscyclus. Test veervermogen en contactcircuits, vervang niet-compliant onderdelen. Hercontroleer contactdruk na onderhoud.
– Bewaar een inventaris van reserveonderdelen en laserschoonmaakgereedschap om snelle online defectreparatie mogelijk te maken.

6.Conclusie
Tot slot elimineert het afstandsbedienbare online laserdefectsysteem effectief roest en vervuiling van otkoppelcontacten, wat oververhitting en brandpreventie voorkomt, apparatuurversletsel reduceert en de stabiliteit van het elektriciteitsnetwerk verhoogt. Hogespanningsontkoppelers hebben een enorm potentieel in moderne elektriciteitsinfrastructuur—consumptie minimaliserend terwijl betrouwbaar en stabiel netwerkbedrijf wordt gewaarborgd.