Istraživanje primene udaljenog onlajn sistema za uklanjanje defekata kontaktâ visokonaponskih prekidača

Visokonaponski prekidači, takođe poznati kao izolatorski prekidači ili nožni prekidači, imaju jednostavnu način rada i praktičan rad. Kao često korišćena visokonaponska prekidačka oprema, oni značajno utiču na operativnu sigurnost transformatornih stanica, zahtevajući strogu pouzdanost u praktičnoj upotrebi. Sistem udaljenog online uklanjanja defekata kontakata visokonaponskih prekidača nudi prednosti poput lakoće korišćenja, niske troškove održavanja i visoke stabilnosti, što ga čini pogodnim za online uklanjanje defekata u energetskom sektoru.

1.Pregled visokonaponskih prekidača
Visokonaponski prekidači najčešće se koriste u električnim sistemima transformatornih stanica i elektrana i čine ključni deo visokonaponske prekidačke opreme. Moraju se koristiti zajedno sa visokonaponskim prekidnicama.

Udaljeni online laserski sistem uklanjanja defekata kontakata prekidača sastoji se od čistača, hladnjaka vode, optičkih vlakana i laserskog izvora. Koristi se potpuno pečatni kvazi-neprekidni (QCW) laser za dostavljanje visokoenergetskog, visokoefikasnog i neprekidnog laserskog izlaza. Ovaj sistem koristi visokoperformansne poluprovodničke bočne pumpirane module sa reflektivnim čipovima za rešavanje potencijalnih opasnosti. Izlazna laserska snaga mora biti ≥1,000 W, a efikasnost vezivanja vlakana mora premašiti 96%. Dodatne karakteristike uključuju nulte troškove održavanja, kompaktnu veličinu i pogodnost za integraciju.

Optička vlakna za prenos energije su izabrana zbog svoje sposobnosti samozashite tokom prenosa energije, sa dužinama koje obično variraju od 10 do 15 metara. Precizne hladne jedinice za laser i optičku putanju omogućavaju tačnu kontrolu temperature i pravo vremensko podešavanje okružne temperature.

Glavna funkcija visokonaponskih prekidača je da obezbede bezbednu električnu izolaciju tokom održavanja visokonaponske opreme i instalacija. Nisu dizajnirani za prekid strujnog opterećenja, greškog struja ili struje kratkog spoja, i trebalo bi da se koriste samo za prebacivanje malih kapacitivnih ili induktivnih struja. Stoga nemaju sposobnost gasenja lukova.

Na osnovu lokacije instalacije, visokonaponski prekidači se klasifikuju kao unutrašnji ili spoljašnji tip. Po broju izolacionih nosača, klasificirani su kao jednokolonični, dvokolonični ili trokolonični. Snage napona moraju biti izabrane prema specifičnim zahtevima opreme.

Ovi prekidači pružaju vidljivi izolacioni razmak za bezbednu izolaciju visokonaponskih izvora tokom održavanja, obezbeđujući bezbednost osoblja. Iako mogu prebacivati male struje, nemaju posebne uređaje za gasenje luka i stoga ne mogu prekinuti struju opterećenja ili struju kratkog spoja.

2.Udaljeni online laserski sistem uklanjanja defekata kontakata prekidača
Laseri nude visoku smernicu i svetlost, omogućavajući brzo koncentrisanje energije u ograničenoj prostoriji. Lasersko čišćenje temeljno uključuje interakciju između laserskog zračenja i kontaminanata, proizvodeći hemijske i fizičke efekte.

Istraživanja pokazuju da se površinske kontaminante lepe putem kapilarnih sila, elektrostatičke privlačnosti, kovalentnih veza i van der Vaalsih sila—poslednje tri su posebno teško prevazmoći. Lasersko čišćenje prekidaju ove veze bez oštećenja podstave.

Postoje tri glavna mehanizma laserskog čišćenja:
(1) Fragmentacija i otapačenje: Mikroskopske čestice kontaminanata apsorbiraju lasersku energiju, brzo se šire, prevazilaže površinske sile lepljenja i puknu sa površine. Ultrakratki laserski impulsi generišu eksplozivne talasne valove koji ubrzavaju odlaganje čestica.
(2) Isparavanje: Zbog različitih hemijskih sastava između podstave i kontaminanata, njihove stopa apsorpcije lasera se razlikuju. Sa odgovarajućim izborom tipa lasera i širine impulsa, ~95% laserske energije se odbija od podstave, štiti je. Kontaminanti apsorbiraju ~90% energije, uzrokujući trenutno porast temperature i isparavanje, što ih uklanja bez oštećenja podstave.
(3) Vibraciono izbacivanje: Kratki laserski impulsi indukuju ultrazvučne vibracije kroz brzo termičko širenje. Rezultirajući talasni valovi fragmentiraju i izbacuju čestice.

Udaljeni online sistem uklanjanja defekata koncentriše visoku energiju unutar preciznog prostorno-vremenskog prozora. U fokalnoj tački, jonizacija dovodi do mikro-eksplozija koje trenutno skidaju kontaminante. Visoko smerni laserski zrak može biti oblikovan u prilagodljive, neuniformne zone. Intenzitet laserske energije je precizno kontrolisan kako bi se obezbedilo trenutno odvojivanje kontaminanata od podstave bez oštećenja.

3.Česti defekti visokonaponskih prekidača tokom rada
Defekti često nastaju tokom rada—na primer, nakupljanje prašine zbog lošeg kontakta, ili formiranje slojeva spojeva na površinama kontakata, povećavajući otpornost kontakta. Analiza pokazuje da loš dizajn, nedovoljno kvalitetne komponente i nepravilna instalacija ili podešavanja svi doprinose defektima.

3.1 Korozijski defekti komponenti
Dugotrajna izlaganja kiši, vetru i vlazi dovode do korozije komponenti prekidača. Neki delovi koriste galvanizirane poklopce, ali elektrokemijske reakcije tokom rada mogu dovesti do ozbiljnog koroziranja. Loši proizvodni procesi dodatno kompromitiraju kvalitetu i performanse, ubrzavajući koroziju. Ozbiljno koroziranje smanjuje brzinu mehaničkog prenosa i može dovesti do propala u radu.

3.2 Nepotpuna otvaranje/zatvaranje i pregrejavanje
Nepravilna otvaranje ili zatvaranje često dovode do defekata. Ako kontakti ne dovedu do potpunog zatvaranja dok je krug pod napajanjem, javlja se rezistivno zagrejavanje, što može dovesti do izgoranja ili bezbednosnih incidenta—utičući na ekonomsku performansu i pouzdanost snabdijevanja strujom.

Ozbiljno pregrejavanje na tačkama kontakta (zbog stalnog toka struje čak i kada su oštećeni) povećava otpornost kontakta, stvarajući grubi ciklus: viša otpornost → viša temperatura → dalje povećanje otpornosti → oštećenje kontakta.

3.3 Loša zatvaranja mehanizma rada do oštećenja kontakata
Većina visokonaponskih prekidača radi na otvorenom i podložna je uticajima okruženja. Mekhanizam rada služi kao izvor snage; ako se korodira, ometa funkcionisanje.

Da se ovo smanji, operativni mehanizmi su smješteni u zapečaćene okvire tijekom instalacije. Međutim, loše zapečaćenje dozvoljava ulazak kiše—naročito tijekom vlažnih sezona—što dovodi do unutrašnjeg koroziranja. Ovo kompromitira izolaciju kontrolnih komponenti, što dovodi do nepravilnosti. Povećana otpornost kontakata povećava temperaturu, a veći struja (npr., >75% nominale) podrazumeva još veće pregrjevanje i degradaciju kontakata.

3.4 Slom porcelanskih izolatora
Porcelanski izolatori su ključni konstrukcijski elementi. Slomovi mogu dovesti do kolapsa provodnog kruga i onemogućiti rad odsekača. Uzroci uključuju:
– Podstandardne proizvodne procese koji ne osiguravaju kvalitet porcelana;
– Prekomjerna mehanička sila tijekom rukovanja neprofesionalnim osobljem.

4.Strategije za sisteme udaljenog online eliminisanja defekata
Budući da većina defekata potječe od nedostatka iskustva operatora ili neadekvatnog dizajna, ciljane korektivne mjere su nužne.

4.1 Suzbijanje korozije komponenti
Osigurajte strogu kontrolu kvalitete tijekom nabave i građevine. Vodite redovite održavanje i inspekcije. U regionima s visokom vlažnošću, skratite intervali između inspekcija u skladu s okruženjskim uvjetima. Jedince sa teškom korozijom treba zamijeniti bez odgode.

4.2 Rešavanje nepotpunog zatvaranja i pregrjevanja
Lova kontakt tijekom zatvaranja često je posljedica neadekvatne komisije ili neugodne strukturne prilagodbe. Angažirajte kvalifikovano tehničko osoblje za održavanje na terenu kako bi se osigurala pravilna poravnanja i prihvatljiva otpornost petlje.

Izaberite materijale kontakta na osnovu vodljivosti i mehaničke čvrstoće. Koristite boulone protiv korozije. Iscrpljivo očistite površine kontakata prije prilagođavanja dubine umetanja. Zamijenite staro pruge štapića koje su izgubile napetost, i uklonite površinske kontaminate kako bi se spriječilo stvaranje otpora i arkiranje.

4.3 Unapređenje zapečaćenja operativnih mehanizama
Poboljšajte zapečaćenje instaliranjem gumenih prstenova na okvire mehanizama. Oprijedite okvire senzorima vlažnosti i osusivačima. Aktivirajte osusivanje odmah nakon detektovanja povećane vlažnosti kako bi se spriječila unutrašnja korozija i neuspjeh izolacije.

4.4 Sprječavanje sloma porcelanskih izolatora
Provedite rigorozne kvalitetske inspekcije tijekom nabave porcelana. Rukujte izolatorima strogo prema operativnim protokolima kako bi se izbegla prekomjerna sila. Tijekom redovitih patrola, inspektujte za pukotine ili slomove i odmah zamijenite defektne jedinice.

5.Studija slučaja: Implementacija sistema za online eliminisanje defekata
Primjer grada hidroelektrane—koja je ključna za kontrolu poplava, proizvodnju električne energije, ekološku zaštitu i regionalni ekonomski razvoj—služi kao studija slučaja za primjenu udaljenog online sistema eliminisanja defekata na visokonaponskim odsekačima podstacione opreme.

Ključne prakse uključuju:
– Izbor odsekača s nominalnom napetosti iznad 126 kV, izbjegavajući jednoručne savijene dizajne ili nesprovjereni strukture kontaktne pruge; preferirati modele sa verificiranim izvještajima o testiranju povećanja temperature.
– Za jedinice ≥252 kV, obaviti kompletnu montažu, dimenzionijska prilagodba i oznaka prije isporuke sa tvornice.
– Za jedinice ≥72.5 kV, obaviti testiranje pritisnute pruge kontakata i dati ispravke o usklađenosti.
– Tijekom prenosa, verificirati srebrnu plakiranje na pokretnim i statičnim kontaktima: debljina >20 μm, tvrdota >120 HV.
– Nakon instalacije, mjeriti otpornost provodnog kruga i uporediti s projektiranim i fabričnim vrijednostima; komisionirati samo ako su unutar tolerancije.
– Tijekom rada, koristiti infracrvenu termografiju za praćenje provodnih spojeva—naročito pod visokim opterećenjem ili visokim temperaturama—and intervenirati odmah ako se otkriju anomalije.
– Tijekom ispitivanja tijekom isključenja, strogo se držati ciklusa održavanja. Testirati performanse pruge i kontaktne krugove, zamijeniti nedovoljne dijelove. Ponovo verificirati pritisak kontakta nakon održavanja.
– Održavati inventar rezervnih dijelova i laser alata za čišćenje kako bi se omogućio brzi online remedij defekata.

6.Zaključak
Ukratko, udaljeni online laserski sistem eliminisanja defekata efikasno uklanja koroziju i kontamine sa kontakata odsekača, sprečava pregrjevanje i sagorijevanje, smanjuje trošak opreme i poboljšava stabilnost elektroenergetske mreže. Visokonaponski odsekači imaju ogroman potencijal u modernoj infrastrukturi snabdjevanja strujom—smanjujući potrošnju materijala dok se osigurava pouzdan i stabilan rad mreže.