Forskning om tillämpningen av ett fjärranslutet online-system för utrotande av defekter i högspänningskopplingar

Högspegelavkopplare, även kända som isoleringsbrytare eller knivbrytare, har en enkel arbetsprincip och är bekväma att använda. Som vanligt förekommande högspänningsbrytare spelar de en viktig roll för driftsäkerheten i ombordsspänningsstationer, vilket kräver strikt tillförlitlighet i praktiska tillämpningar. Det fjärrstyrda online-defekteliminerande systemet för högspegelavkopplares kontakter erbjuder fördelar som lättanvändhet, låga driftskostnader och hög stabilitетet, vilket gör det väl lämpat för online defekteliminering inom energisektorn.

1.Översikt över högspegelavkopplare
Högspegelavkopplare används mest i elsystem i ombordsspänningsstationer och kraftverk och utgör en viktig komponent i högspänningsutrustning. De måste användas tillsammans med högspänningsbrytare.

Det fjärrstyrda online-laserbaserade defekteliminerande systemet för avkopplingskontakter består av en rengöringspistol, vattenkylare, optisk fiber och laserskälla. Ett fullständigt halvledarbasert quasi-kontinuerligt (QCW) laseranordning används för att leverera högeffektiv, högeffektiv och kontinuerlig laserutmatning. Systemet använder högpresterande halvledarsidpumpmoduler med reflekterande chip för att hantera potentiella risker. Laserutmatningskraften måste vara ≥1 000 W, och fiberkopplingseffekten måste överstiga 96%. Ytterligare funktioner inkluderar nollunderhållskostnader, kompakt storlek och lämplighet för integrering.

Energioverförande optiska fibrer väljs för sin självsäkerhet under energioverföring, med längder som vanligtvis ligger mellan 10 och 15 meter. Noggranna vattenkylningsenheter för lasern och optiska vägar möjliggör exakt temperaturkontroll och tidig justering av omgivande temperatur.

Högspegelavkopplarnas huvudsakliga funktion är att erbjuda säker elektrisk isolering under underhåll av högspänningsekipment och installationer. De är inte utformade för att avbryta belastningsström, felström eller kortslutningsström, och bör endast användas för att växla små kapacitiva eller induktiva strömmar. Därför saknar de bågnedsläckande egenskaper.

Beroende på installationsplats klassificeras högspegelavkopplare som inomhus- eller utomhusmodeller. Beroende på antalet isolerande stödstolpar delas de in i enstols-, tvåstols- eller trestolsmodeller. Spänningsklasserna måste väljas enligt specifika utrustningskrav.

Dessa avkopplare ger en synlig isoleringslucka för att säkert isolera högspänning under underhåll, vilket garanterar personalens säkerhet. Medan de kan växla små strömmar saknar de dedikerade bågnedsläckande enheter och kan därför inte avbryta belastnings- eller kortslutningsströmmar.

2.Fjärrstyrda online-laserbaserade defekteliminerande system för avkopplingskontakter
Laser erbjuder hög riktning och ljusstyrka, vilket möjliggör snabb koncentration av energi i ett begränsat utrymme. Laserrengöring grundar sig i interaktionen mellan laserstrålning och föroreningar, vilket producerar kemiska och fysiska effekter.

Forskning visar att ytföroreningar håller fast genom kapillärkrafter, elektrostatisk attraktion, kovalenta bindningar och van der Waals-krafter—de tre senare är särskilt svåra att övervinna. Laserrengöring bryter dessa bindningskrafter utan att skada den underliggande substraten.

Tre huvudsakliga mekanismer för laserrengöring finns:
(1) Fragmentering och avskiljning: Mikroskopiska föroreningspartiklar absorberar laserenergi, expanderar snabbt, övervinner ytadhesionen och frakturerar från ytan. Den ultrakorta laserpulsen genererar explosiva chockvågor som accelererar partikelavskiljningen.
(2) Förångning: På grund av olika kemiska sammansättningar mellan substratet och föroreningarna varierar deras laserabsorptionshastigheter. Med rätt vald lasertyp och pulsbredd återspeglas ~95% av laserenergin från substratet, vilket skyddar det. Föroreningar absorberar ~90% av energin, vilket leder till snabb temperaturökning och förångning, vilket tar bort dem utan skada på substratet.
(3) Vibrationsutkastning: Kortpulsiga laser inducerar ultraljudsvibrationer genom snabb termisk expansion. De resulterande chockvågorna fragmenterar och utkastar partiklar.

Det fjärrstyrda online-defekteliminerande systemet koncentrerar hög energi inom ett precist rumsligt och tidsmässigt fönster. I fokuspunkten orsakar jonisation mikroexplosioner som omedelbart avlägsnar föroreningar. Den högriktade laserstrålen kan formas till justerbara, ojämna fläckstorlekar. Laserenergiintensiteten styrs noggrant för att säkerställa omedelbar separering av föroreningar från substratet utan skada.

3.Vanliga defekter i högspegelavkopplare under drift
Defekter uppstår ofta under drift—till exempel dammackumulering på grund av dålig kontakt, eller bildning av sammansatta filmer på kontaktytor, vilket ökar kontaktresistansen. Analys visar att dålig design, undermåliga komponenter och felaktig installation eller justering bidrar till defekter.

3.1 Komponentkorrosion
Långvarig exponering för regn, vind och fukt orsakar korrosion av avkopplingskomponenter. Vissa delar använder galvaniserade beläggningar, men elektrokemiska reaktioner under drift kan leda till allvarlig rost. Dåliga tillverkningsprocesser förvärrar kvalitet och prestanda, vilket accelererar korrosion. Allvarlig rost minskar mekanisk transmissionshastighet och kan orsaka driftfel.

3.2 Ofullständig öppning/stängning och överhettning
Felaktig öppning eller stängning ofta leder till defekter. Om kontakterna inte fullt ut engageras medan kretsen fortfarande är energiserad inträffar resistiv uppvärmning, vilket kan leda till bränning eller säkerhetsincidenter—vilket påverkar ekonomisk prestanda och elnätets tillförlitlighet.

Allvarlig överhettning vid kontaktplatser (på grund av beständig strömförsörjning även när de är skadade) ökar kontaktresistansen, vilket skapar en ondskefull cirkel: högre resistans → högre temperatur → ytterligare resistansökning → kontakt skada.

3.3 Dålig täthet av driftmekanism leder till kontakt skada
De flesta högspegelavkopplare fungerar utomhus och är sårbara för miljöfaktorer. Driftmekanismen fungerar som energikälla; om den rostar, impederar det dess funktionalitet.

För att minska detta placeras driftmekanismer i sägla behållare under installation. Dock kan dålig sälgning tillåta regnvatteninträngande—särskilt under våttäck—vilket leder till inre rost. Detta påverkar isoleringen av styrkomponenter, vilket orsakar funktionsfel. Ökad kontaktmotstånd ökar temperaturen, och större ström (t.ex. >75% av nominalström) förvärrar överhettning och kontaktdegradering.

3.4 Porcelänisolatorers sprickbildning
Porcelänisolatorer är kritiska strukturella komponenter. Sprickor kan kollapsa den ledande kretsen och inaktivera kopplingen. Orsaker inkluderar:
– Undermåliga tillverkningsprocesser som inte garanterar porcelänkvaliteten;
– För stor mekanisk kraft under hantering av oskilled personal.

4.Strategier för fjärrstyrd online-defektröjningssystem
Eftersom de flesta defekter beror på operatörens brist på erfarenhet eller felaktig design, är riktade åtgärder nödvändiga.

4.1 Hantering av komponentens korrosion
Säkerställ strikt kvalitetskontroll vid inköp och konstruktion. Genomför regelbunden underhåll och inspektioner. I regioner med hög fuktighet bör inspektionsintervall kortas beroende på miljöförhållanden. Allvarligt korroderade enheter måste ersättas snabbt.

4.2 Lösning av ofullständig stängning och överhettning
Dålig kontakt under stängning beror ofta på otillräcklig kommissionering eller icke-kompatibla strukturella justeringar. Använd kvalificerade tekniker för platsunderhåll för att säkerställa korrekt justering och godtagbar sluten kretsresistans.

Välj kontaktmaterial baserat på ledningsförmåga och mekanisk styrka. Använd rostfria skruvar. Torka kontaktytorna grundligt innan du justerar infogningsdjup. Ersätt åldrade klampringar som har förlorat spänningen, och ta bort ytvämningar för att förhindra resistansuppbyggnad och bågar.

4.3 Förbättring av driftmekanismernas sälgning
Förbättra sälgningen genom att installera packningar på mekanismbehållare. Utrusta behållare med fuktighetssensorer och avfuktare. Aktivera avfuktning omedelbart när upphöjt fuktighetsinnehåll upptäcks för att förhindra inre korrosion och isoleringsfel.

4.4 Förhindrande av porcelänisolatorers sprickbildning
Tvinga fram rigorösa kvalitetsinspektioner under porceläninköp. Hantera isolatorer strikt enligt driftprotokoll för att undvika för stor kraft. Under rutinpatruller, kontrollera efter sprickor eller sprickbildning och ersätt defekta enheter omedelbart.

5.Fallstudie: Implementering av online-defektröjningssystem
En kommunal vattenkraftverksanläggning—viktig för flodkontroll, energiproduktion, ekologisk skydd och regional ekonomisk utveckling—fungerar som fallstudie för tillämpning av det fjärrstyrda online-defektröjningssystemet på substationens högspänningskopplingar.

Nyckelpraktiker inkluderar:
– Välj kopplingar med ett spänningsnivå över 126 kV, undvik enarmade veckdesigner eller obefintliga fjädringskontakter; föredra modeller med verifierade temperaturhöjningstestrapporter.
– För enheter ≥252 kV, utför full montering, dimensionsjusteringar och märkning innan leverans från fabriken.
– För enheter ≥72.5 kV, utför kontaktfingertryckstester och ge efterlevnadscertifikat.
– Vid överlämning, verifiera silverplätering på både rörliga och fasta kontakter: tjocklek >20 μm, hårdhet >120 HV.
– Efter installation, mät ledande sluten kretsresistans och jämför med design- och fabriksvärden; kommission endast om inom tolerans.
– Under drift, använd infraröd termografi för att övervaka ledande anslutningar—särskilt under högbelastning eller högtemperaturförhållanden—andra in snabbt om anomalier upptäcks.
– Under driftstopp, håll dig strikt till underhållscykler. Testa fjädringsprestanda och kontaktkretsar, ersätt icke-kompatibla delar. Verifiera kontakttryck efter underhåll.
– Håll lager av reservdelar och laserrensningss verktyg för att möjliggöra snabb online-defektbehandling.

6.Slutord
I sammandrag effektivt tar det fjärrstyrda online-laserbaserade defektröjningssystemet bort rost och föroreningar från kopplingskontakter, förhindrar överhettning och uppbränning, minskar utrustningsnötning och förbättrar elsystemets stabilitet. Högspänningskopplingar har enorm potential i modern elinfrastruktur—minimerar förbrukningsmaterialanvändning samtidigt som de säkerställer tillförlitlig och stabil nätverksdrift.