Forskning på bruk av et fjernt styringssystem for fjerneliminering av defekter i høyspenningskontakter

Høyspenningskontakter, også kjent som isolatorer eller knivskruer, har en enkel arbeidsprinsipp og er enkle å bruke. Som ofte brukte høyspenningsbrytere har de stor betydning for driftssikkerheten i transformasjonsstasjoner, med strenge krav til pålitelighet i praksis. Fjerntilstanden for fjerning av defekter i høyspenningskontaktene har fordeler som lett operasjon, lave driftskostnader og høy stabilitет, gjør den egnet for fjerning av defekter i strømbransjen.

1.Oversikt over høyspenningskontakter
Høyspenningskontakter brukes mest i elektriske systemer i transformasjonsstasjoner og kraftverk, og utgjør et viktig komponent i høyspenningsbrytere. De må brukes sammen med høyspenningsbrytere.

Det fjerne laserbaserede systemet for fjerning av defekter i kontaktene består av en rengjøringspistol, vannkjøler, fiber og lasersource. En fullt fastlegget quasi-kontinuerlig (QCW) laser brukes for å gi høy effekt, høy effektivitet og kontinuerlig laserutdata. Dette systemet bruker høypresterende halvlederside-pumpede moduler med refleksjonsspill for å håndtere potensielle farer. Laserens utdataeffekt må være ≥1 000 W, og fiberkoplingseffektiviteten må overstige 96%. Ytterligere funksjoner inkluderer null vedlikeholdsomkostninger, kompakt størrelse og egnethet for integrering.

Energitransporterende optiske fiberer velges for deres selvbeskyttende evne under energioverføring, med lengder som vanligvis ligger mellom 10 og 15 meter. Nøyaktige vannkjølingsenheter for laseren og optiske veier muliggjør nøyaktig temperaturkontroll og tidsmessige justeringer av omgivelsesstemperaturen.

Den primære funksjonen til høyspenningskontakter er å gi trygg elektrisk isolasjon under vedlikehold av høyspenningsutstyr og installasjoner. De er ikke utformet for å bryte belastningsstrøm, feilstrøm eller kortslutningsstrøm, og skal bare brukes for å skifte små kapasitive eller induktive strømmer. Dermed mangler de evnen til å kvæsne bue.

Basert på installasjonssted, deles høyspenningskontakter inn i inendørs- eller utendørstyper. Etter antall isolerende støttekolonner, deles de inn i enkolonne, tokolonne eller trekolonne. Spenningsklasser må velges etter spesifikke utstyrskrav.

Disse kontaktene gir en synlig isolasjonsåpning for trygg isolering av høyspenningskilder under vedlikehold, og sikrer personell sikkerhet. Mens de kan skifte små strømmer, mangler de dedikerte bukvæsningsenheter og kan derfor ikke bryte belastnings- eller kortslutningsstrømmer.

2.Fjerntilstands laserbaseret system for fjerning av defekter i kontaktene
Laserer tilbyr høy retning og lysstyrke, som muliggjør rask koncentrasjon av energi i et begrenset rom. Laserrengjøring handler grunnleggende om interaksjonen mellom laserstråling og forurensninger, som produserer kjemiske og fysiske effekter.

Forskning viser at overflateforurensninger hefter seg ved kapillarkrefter, elektrostatisk attraksjon, kovalente bindinger og van der Waals-bindinger—de tre siste er spesielt vanskelige å overvinne. Laserrengjøring ødelegger disse bindingkreftene uten å skade underliggende substrat.

Tre hovedmekanismer for laserrengjøring eksisterer:
(1) Fragmentering og spalling: Mikroskopiske forurensningspartikler absorberer laserenergi, utvider seg raskt, overkommer overflateheftningskrefter og revner fra overflaten. Den ultrakorte laserimpulsen genererer eksplosive sjokkbølger som akselererer partikkelavskilning.
(2) Fordampning: På grunn av ulike kjemiske sammensetninger mellom substratet og forurensningene, varierer deres laserabsorpsjonsrater. Med riktig valg av lasertype og impulslengde, reflekterer ~95% av laserenergien av substratet, som beskytter det. Forurensninger absorberer ~90% av energien, som fører til øyeblikkelig temperaturstigning og fordampning, som fjerner dem uten skade på substratet.
(3) Vibrasjonsekspulsjon: Kortimpuls-laserer induserer ultralydsvibrasjoner gjennom rask termisk ekspansjon. De resulterende sjokkbølgene fragmenterer og eksploderer partikler.

Det fjerne online-defekteliminerende systemet koncentrerer høy energi innenfor et nøyaktig romlig og temporalt vindu. I fokuspunktet forårsaker ionisering mikroeksplosjoner som øyeblikkelig fjerner forurensninger. Den høyrettede laserstrålen kan formes til justerbare, ujevne plettsider. Laserenergiintensiteten kontrolleres nøyaktig for å sikre øyeblikkelig separasjon av forurensninger fra substratet uten skade.

3.Alminnelige defekter i høyspenningskontakter under drift
Defekter oppstår ofte under drift—for eksempel, støvakkumulering på grunn av dårlig kontakt, eller dannelse av sammensatte filmer på kontaktflater, som øker kontaktmotstand. Analyser viser at dårlig design, understandardkomponenter og feilaktig installasjon eller justering bidrar alle til defekter.

3.1 Komponentkorrosjon
Langvarig utsikt til regn, vind og fuktighet fører til korrosjon av kontaktkomponenter. Noen deler bruker galvaniserte belægninger, men elektrokjemiske reaksjoner under drift kan føre til alvorlig rust. Dårlige produksjonsprosesser svekker ytterligere kvaliteten og yteevnen, og forhaster korrosjon. Alvorlig rust reduserer mekanisk overføringshastighet og kan føre til driftsavbrudd.

3.2 Ufullstendig åpning/lukking og overoppvarming
Feilaktig åpning eller lukking resulterer ofte i defekter. Hvis kontakter ikke engasjerer seg fullstendig mens kretsen er strømførende, oppstår motstandsoveroppvarming, som potensielt kan føre til brenning eller sikkerhetsincidenter—som påvirker økonomisk yteevne og strømtilgjengelighet.

Alvorlig overoppvarming ved kontaktflater (på grunn av vedvarende strømoverføring selv når de er skadet) øker kontaktmotstand, som skaper en ond løkke: høyere motstand → høyere temperatur → ytterligere økning av motstand → kontaktskade.

3.3 Dårlig tettning av driftsmekanisme som fører til kontaktskade
De fleste høyspenningskontakter driftes utendørs og er sårbare for miljøfaktorer. Driftsmekanismen fungerer som kraftkilde; hvis den korroderer, svekker det funksjonaliteten.

For å motvirke dette er driftsmekanismer plassert i tette kabinetter under installasjon. Dårlig tettning tillater imidlertid innstrømning av regnvann—spesielt under fuktige sesonger—som fører til rust på innsiden. Dette svekker isoleringen av kontrollkomponentene, som fører til feilfunksjon. Økt kontaktmotstand øker temperaturen, og høyere strøm (f.eks. >75% av nominell strøm) forverrer overoppvarming og degradering av kontakter.

3.4 Porcelænsisolatorbrudd
Porcelænsisolatorer er viktige strukturelle komponenter. Brudd kan føre til kollaps av ledningskretsen og gjøre avkopleren ufunksjonell. Årsaker inkluderer:
– Understandard produksjonsprosesser som ikke sikrer porcelænets kvalitet;
– For mye mekanisk kraft under håndtering av ukvalifisert personell.

4.Strategier for fjernmonterte online defektempne systemer
Siden de fleste defekter skyldes uerfaring hos operatører eller feilaktig design, er målrettet korrektive tiltak nødvendige.

4.1 Behandling av komponentkorrosjon
Sikre streng kvalitetskontroll under anskaffelse og konstruksjon. Gjennomfør regelmessig vedlikehold og inspeksjoner. I områder med høy luftfuktighet skal inspeksjonsintervaller forkortes basert på miljøforhold. Alvorlig korroderte enheter må erstattes umiddelbart.

4.2 Løsning av ubegrenset lukking og overoppvarming
Dårlig kontakt under lukking skyldes ofte utilstrekkelig justering eller ikke-konforme strukturelle justeringer. Engasjer kvalifiserte teknikere for stedlig vedlikehold for å sikre riktig justering og akseptabel sirkuitmotstand.

Velg kontaktmaterialer basert på ledeevne og mekanisk styrke. Bruk korrosjonsbestandige bolt. Rens kontaktflater grundig før du justerer settdyp. Erstatt aldrig klemmespringer som har mistet spenningen, og fjern overflateforurensninger for å unngå oppbygging av motstand og bueilding.

4.3 Forbedring av tettning av driftsmekanismer
Forbedre tettning ved å installere paklinger på mekanikkabinetter. Utstyr kabinetter med fuktighetssensorer og tørketeknikker. Aktiver tørking umiddelbart når det oppdages økt fuktighet for å forhindre intern korrosjon og isoleringsfeil.

4.4 Forebygging av porcelænsisolatorbrudd
Tving streng kvalitetsinspeksjon under anskaffelse av porcelæn. Håndter isolatorer strengt ifølge driftsprotokoller for å unngå for mye kraft. Under rutinepatruljering, inspiser for sprækker eller brudd og erstatt defekte enheter umiddelbart.

5.Case study: Implementering av online defektempne system
En kommunal vannkraftverk—viktig for flodbekjempelse, kraftproduksjon, økologisk beskyttelse og regional økonomisk utvikling—brukes som case study for bruk av fjernmontert online defektempne system for høyspenningsskilleknapper i en transformasjon.

Nøkkelpunkter inkluderer:
– Velg skilleknapper med en spenning over 126 kV, unngå enarmet foldende design eller usikrede fjærkontaktstrukturer; foretrekke modeller med verifiserte temperaturstigningstestrapporter.
– For enheter ≥252 kV, utfør full montering, dimensjonsjustering og merking før fabrikkutsending.
– For enheter ≥72.5 kV, utfør trykktest på kontaktpinner og gi samsvarsbevis.
– Ved overdragelse, verifiser sølvbelag på både bevegelige og statiske kontakter: tykkelse >20 μm, hardhet >120 HV.
– Etter installasjon, mål ledekretsresistansen og sammenlign med design- og fabrikksverdier; kun godkjenn hvis innen toleranse.
– Under drift, bruk infrarød termografi til å overvåke ledekretsforbindelser—spesielt under høyt belastnings- eller temperaturforhold—and gri i umiddelbar handling hvis anomalier oppdages.
– Under driftsstans, hold deg strengt til vedlikeholdsintervaller. Test fjærprestasjoner og kontaktkretser, erstatt ikke-samsvarende deler. Kontroller kontaktrykk etter vedlikehold.
– Hold lager av reservdelene og laserpenslerensverktøy for å muliggjøre rask online defektkorrigerende handling.

6.Konklusjon
Samlet sett fjerner det fjernmonterte laserbaserte online defektempne systemet effektivt rust og forurensninger fra skilleknappkontakter, forebygger overoppvarming og brenning, reduserer utstyrsslitasje og forbedrer strømsystemets stabilitet. Høy spenningsskilleknapper har enorm potensial i moderne strøminfrastruktur—minimerer forbruk av forbruksgoder samtidig som de sikrer betroelig og stabil nettoperasjon.