การวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ระบบกำจัดข้อบกพร่องทางไกลออนไลน์สำหรับตัวต่อแยกแรงดันสูง

สวิตช์ตัดวงจรแรงสูง หรือที่รู้จักกันในชื่อสวิตช์แยกวงจรหรือสวิตช์ใบมีด มีหลักการทำงานที่ง่ายและสะดวกในการใช้งาน ซึ่งเป็นอุปกรณ์สวิตช์วงจรแรงสูงที่ใช้บ่อย มีความสำคัญอย่างมากต่อความปลอดภัยในการดำเนินงานของสถานีไฟฟ้า ต้องการความเชื่อถือได้อย่างเข้มงวดในการใช้งานจริง ระบบกำจัดข้อผิดพลาดทางออนไลน์ระยะไกลสำหรับตัวต่อสวิตช์ตัดวงจรแรงสูงมีข้อดีหลายประการ เช่น การใช้งานที่ง่าย ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ และความเสถียรภาพสูง ทำให้เหมาะสมสำหรับการกำจัดข้อผิดพลาดทางออนไลน์ในวงการพลังงาน

1.ภาพรวมของสวิตช์ตัดวงจรแรงสูง
สวิตช์ตัดวงจรแรงสูงใช้บ่อยในระบบไฟฟ้าของสถานีไฟฟ้าและโรงไฟฟ้า และเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์สวิตช์วงจรแรงสูง ต้องใช้ร่วมกับสวิตช์ตัดวงจรแรงสูง

ระบบกำจัดข้อผิดพลาดทางออนไลน์ระยะไกลด้วยเลเซอร์สำหรับตัวต่อสวิตช์ตัดวงจรแรงสูงประกอบด้วยปืนทำความสะอาด เครื่องทำความเย็นด้วยน้ำ ไฟเบอร์ออปติก และแหล่งกำเนิดเลเซอร์ โดยใช้เลเซอร์แบบควาซิ-ต่อเนื่อง (QCW) ที่มีโครงสร้างของแข็ง เพื่อให้ได้พลังงานเลเซอร์ที่มีกำลังสูง ประสิทธิภาพสูง และต่อเนื่อง ระบบใช้โมดูลปั๊มด้านข้างที่มีชิปสะท้อนแสงเพื่อแก้ไขอันตรายที่อาจเกิดขึ้น กำลังออกของเลเซอร์ต้อง ≥1,000 W และประสิทธิภาพการคู่มือไฟเบอร์ต้องสูงกว่า 96% พร้อมคุณสมบัติที่ไม่ต้องบำรุงรักษา ขนาดเล็ก และเหมาะสมสำหรับการบูรณาการ

ไฟเบอร์ออปติกที่ส่งพลังงานได้ถูกเลือกเนื่องจากความสามารถในการป้องกันตนเองระหว่างการส่งพลังงาน ความยาวโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 10 ถึง 15 เมตร หน่วยทำความเย็นที่แม่นยำสำหรับเลเซอร์และทางเดินแสงช่วยในการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำและการปรับอุณหภูมิแวดล้อมอย่างทันท่วงที

ฟังก์ชันหลักของสวิตช์ตัดวงจรแรงสูงคือการให้การแยกทางไฟฟ้าที่ปลอดภัยระหว่างการซ่อมบำรุงอุปกรณ์และติดตั้งที่ใช้แรงดันสูง ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อตัดกระแสโหลด กระแสข้อผิดพลาด หรือกระแสลัดวงจร และควรใช้เฉพาะสำหรับการเปลี่ยนกระแสคาปาซิทีฟหรืออินดักทีฟเล็ก ๆ ดังนั้นจึงไม่มีความสามารถในการดับอาร์ก

ตามตำแหน่งการติดตั้ง สวิตช์ตัดวงจรแรงสูงสามารถแบ่งออกเป็นประเภทภายในอาคารหรือภายนอกอาคาร ตามจำนวนเสาสนับฉนวน สามารถแบ่งออกเป็นประเภทเสาเดียว สองเสา หรือสามเสา ระดับแรงดันต้องเลือกตามความต้องการของอุปกรณ์เฉพาะ

สวิตช์เหล่านี้ให้ช่องว่างในการแยกที่มองเห็นได้เพื่อแยกแหล่งไฟฟ้าแรงสูงอย่างปลอดภัยระหว่างการซ่อมบำรุง รับประกันความปลอดภัยของพนักงาน แม้ว่าจะสามารถเปลี่ยนกระแสเล็ก ๆ ได้ แต่ไม่มีอุปกรณ์ดับอาร์กที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นจึงไม่สามารถตัดกระแสโหลดหรือกระแสลัดวงจรได้

2.ระบบกำจัดข้อผิดพลาดทางออนไลน์ระยะไกลด้วยเลเซอร์สำหรับตัวต่อสวิตช์ตัดวงจร
เลเซอร์มีทิศทางและความสว่างสูง ทำให้สามารถรวมพลังงานลงในพื้นที่ที่จำกัดได้อย่างรวดเร็ว การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์มีพื้นฐานจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างรังสีเลเซอร์กับสิ่งปนเปื้อน ทำให้เกิดผลทางเคมีและกายภาพ

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวติดแน่นผ่านแรงดูดแคปิลารี่ แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิต แรงพันธะโคเวเลนต์ และแรงวาเนอร์วาลส์ ซึ่งสามประการหลังเป็นสิ่งที่ยากต่อการเอาชนะ การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ทำลายแรงยึดนี้โดยไม่ทำลายพื้นผิวใต้ฐาน

มีกลไกการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์หลักๆ 3 ประการ:
(1) การแตกและหลุดออก: อนุภาคสิ่งปนเปื้อนขนาดเล็กดูดซับพลังงานเลเซอร์ขยายตัวอย่างรวดเร็ว สามารถเอาชนะแรงยึดบนพื้นผิวและแตกออกจากพื้นผิว พลังงานเลเซอร์ช่วงสั้นทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่ทำให้อนุภาคหลุดออกเร็วขึ้น
(2) การระเหิด: เนื่องจากความแตกต่างขององค์ประกอบเคมีระหว่างฐานและสิ่งปนเปื้อน ทำให้พวกเขามีอัตราการดูดซับเลเซอร์ที่แตกต่างกัน ด้วยการเลือกประเภทเลเซอร์และระยะเวลาช่วงสั้นที่เหมาะสม ประมาณ 95% ของพลังงานเลเซอร์จะสะท้อนออกจากฐาน ปกป้องฐาน สิ่งปนเปื้อนดูดซับพลังงานประมาณ 90% ทำให้เกิดการเพิ่มอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและระเหิด ทำให้สิ่งปนเปื้อนหายไปโดยไม่ทำลายฐาน
(3) การปล่อยออกมาจากการสั่นสะเทือน: เลเซอร์ช่วงสั้นทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกผ่านการขยายตัวทางความร้อนอย่างรวดเร็ว คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นทำให้อนุภาคแตกและปล่อยออกมา

ระบบกำจัดข้อผิดพลาดทางออนไลน์ระยะไกลรวบรวมพลังงานสูงภายในช่วงเวลาและพื้นที่ที่แน่นอน ที่จุดโฟกัส การไอออนทำให้เกิดการระเบิดขนาดเล็กที่ทำให้สิ่งปนเปื้อนหลุดออกไปทันที ลำแสงเลเซอร์ที่มีทิศทางสูงสามารถปรับรูปร่างให้มีขนาดจุดที่ไม่สม่ำเสมอได้ การควบคุมความเข้มของพลังงานเลเซอร์อย่างแม่นยำเพื่อให้สิ่งปนเปื้อนแยกออกจากฐานทันทีโดยไม่ทำลายฐาน

3.ข้อผิดพลาดทั่วไปในสวิตช์ตัดวงจรแรงสูงระหว่างการดำเนินงาน
ข้อผิดพลาดมักเกิดขึ้นระหว่างการดำเนินงาน เช่น การสะสมฝุ่นเนื่องจากการติดต่อที่ไม่ดี หรือการก่อตัวของฟิล์มผสมบนพื้นผิวติดต่อ ทำให้ความต้านทานติดต่อเพิ่มขึ้น การวิเคราะห์พบว่าการออกแบบที่ไม่ดี ส่วนประกอบที่ไม่ได้มาตรฐาน และการติดตั้งหรือปรับแต่งที่ไม่เหมาะสมทั้งหมดมีส่วนทำให้เกิดข้อผิดพลาด

3.1 การกัดกร่อนของส่วนประกอบ
การสัมผัสกับฝน ลม และความชื้นเป็นเวลานานทำให้ส่วนประกอบของสวิตช์ตัดวงจรแรงสูงเกิดการกัดกร่อน บางส่วนใช้ชั้นเคลือบด้วยสังกะสี แต่ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าระหว่างการดำเนินงานสามารถนำไปสู่การสนิมอย่างรุนแรง กระบวนการผลิตที่ไม่ดีทำให้คุณภาพและประสิทธิภาพลดลง ทำให้การกัดกร่อนเร็วขึ้น การสนิมอย่างรุนแรงลดความเร็วในการส่งผ่านทางกลและอาจทำให้เกิดความล้มเหลวในการดำเนินงาน

3.2 การเปิด/ปิดไม่สมบูรณ์และการร้อนเกิน
การดำเนินการเปิดหรือปิดที่ไม่เหมาะสมมักทำให้เกิดข้อผิดพลาด หากตัวต่อไม่ได้ติดต่ออย่างเต็มที่ขณะที่วงจรยังมีไฟฟ้า ความร้อนจากการต้านทานอาจเกิดขึ้น นำไปสู่การไหม้หรือเหตุการณ์ความปลอดภัย—ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและความน่าเชื่อถือของพลังงาน

การร้อนเกินอย่างรุนแรงที่จุดติดต่อ (เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลอย่างต่อเนื่องแม้เมื่อเสียหาย) ทำให้ความต้านทานติดต่อเพิ่มขึ้น สร้างวงจรป้อนกลับ: ความต้านทานสูง → อุณหภูมิสูง → ความต้านทานเพิ่มขึ้น → ความเสียหายต่อตัวต่อ

3.3 การปิดผนึกกลไกการทำงานที่ไม่ดีทำให้ตัวต่อเสียหาย
สวิตช์ตัดวงจรแรงสูงส่วนใหญ่ทำงานกลางแจ้งและไวต่อปัจจัยแวดล้อม กลไกการทำงานเป็นแหล่งพลังงาน ถ้าเกิดการกัดกร่อน จะทำให้การทำงานเสื่อมสภาพ

เพื่อลดผลกระทบนี้ กลไกการทำงานจะถูกติดตั้งอยู่ในเคสปิดสนิท อย่างไรก็ตาม การปิดผนึกที่ไม่ดีอาจทำให้น้ำฝนเข้าสู่ภายใน—โดยเฉพาะในช่วงฤดูฝน—ทำให้เกิดสนิมภายใน ส่งผลให้ฉนวนของส่วนควบคุมเสื่อมสภาพและทำงานผิดพลาด การต้านทานการสัมผัสเพิ่มขึ้นทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น และกระแสไฟฟ้าที่มาก (เช่น >75% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด) จะทำให้เกิดความร้อนสูงขึ้นและส่วนสัมผัสเสื่อมสภาพ

3.4 การแตกของฉนวนเซรามิก
ฉนวนเซรามิกเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญ การแตกอาจทำให้วงจรนำไฟฟ้าล้มเหลวและทำให้สวิตช์ตัดวงจรทำงานไม่ได้ สาเหตุรวมถึง:
– กระบวนการผลิตที่ไม่มาตรฐานทำให้คุณภาพของเซรามิกไม่ดี;
– แรงกลที่มากเกินไปในการจัดการโดยพนักงานที่ไม่มีทักษะ

4. กลยุทธ์สำหรับระบบกำจัดข้อบกพร่องทางออนไลน์ระยะไกล
เนื่องจากข้อบกพร่องส่วนใหญ่มาจากประสบการณ์ของผู้ปฏิบัติงานที่ไม่เพียงพอหรือการออกแบบที่ผิดพลาด จึงจำเป็นต้องมีมาตรการแก้ไขที่เหมาะสม

4.1 การแก้ไขการกัดกร่อนของส่วนประกอบ
ตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวดระหว่างการจัดซื้อและการก่อสร้าง ดำเนินการบำรุงรักษาและตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ ในพื้นที่ที่มีความชื้นสูง ควรลดระยะเวลาการตรวจสอบตามสภาพแวดล้อม หน่วยที่กัดกร่อนอย่างรุนแรงต้องเปลี่ยนทันที

4.2 การแก้ไขปัญหาการปิดไม่สมบูรณ์และการร้อนเกิน
การสัมผัสที่ไม่ดีระหว่างการปิดมักเกิดจากการติดตั้งที่ไม่เหมาะสมหรือการปรับโครงสร้างที่ไม่สอดคล้อง ใช้เทคนิคที่มีคุณสมบัติในการบำรุงรักษาที่ไซต์เพื่อให้แน่ใจว่าการจัดเรียงและต้านทานวงจรป้อนกลับอยู่ในระดับที่ยอมรับได้

เลือกวัสดุสัมผัสตามความสามารถในการนำไฟฟ้าและความแข็งแรงทางกล ใช้สลักเกลียวป้องกันการกัดกร่อน ทำความสะอาดพื้นผิวสัมผัสอย่างละเอียดก่อนปรับความลึกของการแทรก แทนที่สปริงหนีบที่มีอายุการใช้งานยาวนานจนสูญเสียแรงดึง และกำจัดสารปนเปื้อนบนพื้นผิวเพื่อป้องกันการสะสมของต้านทานและการอาร์ก

4.3 การปรับปรุงการปิดผนึกของกลไกการทำงาน
เพิ่มการปิดผนึกโดยติดตั้งแผ่นยางบนเคสกลไก ติดตั้งเซ็นเซอร์ความชื้นและเครื่องดูดความชื้นในเคส กระตุ้นการดูดความชื้นทันทีเมื่อตรวจพบความชื้นสูงเพื่อป้องกันการกัดกร่อนภายในและการเสื่อมสภาพของฉนวน

4.4 การป้องกันการแตกของฉนวนเซรามิก
บังคับใช้การตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวดระหว่างการจัดซื้อเซรามิก จัดการกับฉนวนอย่างเคร่งครัดตามโปรโตคอลการทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงแรงกลที่มากเกินไป ระหว่างการลาดตระเวนประจำ ตรวจสอบรอยแตกหรือการแตกและเปลี่ยนหน่วยที่ชำรุดทันที

5. กรณีศึกษา: การนำไปใช้ระบบกำจัดข้อบกพร่องทางออนไลน์ระยะไกล
โรงไฟฟ้าพลังน้ำเทศบาล—ซึ่งมีความสำคัญในการควบคุมน้ำท่วม การผลิตไฟฟ้า การปกป้องสิ่งแวดล้อม และการพัฒนาเศรษฐกิจในพื้นที่—เป็นกรณีศึกษาในการใช้ระบบกำจัดข้อบกพร่องทางออนไลน์ระยะไกลกับสวิตช์ตัดวงจรแรงดันสูงในสถานีไฟฟ้า

แนวทางปฏิบัติหลักรวมถึง:
– เลือกสวิตช์ตัดวงจรที่มีแรงดันสูงกว่า 126 kV หลีกเลี่ยงการออกแบบที่พับแขนเดียวหรือโครงสร้างสปริงสัมผัสที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ ควรเลือกรุ่นที่มีรายงานทดสอบการเพิ่มอุณหภูมิที่ได้รับการยืนยัน
– สำหรับหน่วย ≥252 kV ทำการประกอบทั้งหมด การปรับขนาด และการทำเครื่องหมายก่อนส่งออกจากโรงงาน
– สำหรับหน่วย ≥72.5 kV ทำการทดสอบแรงกดของปลายนิ้วสัมผัสและให้ใบรับรองการปฏิบัติตาม
– ระหว่างการส่งมอบ ตรวจสอบการเคลือบเงินบนส่วนสัมผัสทั้งที่เคลื่อนไหวและคงที่: ความหนา >20 μm ความแข็ง >120 HV
– หลังจากการติดตั้ง วัดความต้านทานวงจรนำไฟฟ้าและเปรียบเทียบกับค่าออกแบบและค่าจากโรงงาน ให้ดำเนินการเฉพาะเมื่ออยู่ในค่าที่ยอมรับได้
– ระหว่างการทำงาน ใช้การถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดเพื่อตรวจสอบข้อต่อนำไฟฟ้า—โดยเฉพาะภายใต้สภาวะโหลดสูงหรืออุณหภูมิสูง—และดำเนินการทันทีหากพบความผิดปกติ
– ระหว่างการทดสอบขณะหยุดทำงาน ปฏิบัติตามวงจรการบำรุงรักษาอย่างเคร่งครัด ทดสอบประสิทธิภาพของสปริงและวงจรสัมผัส แทนที่ส่วนที่ไม่ปฏิบัติตามมาตรฐาน ตรวจสอบแรงกดสัมผัสใหม่หลังจากการบำรุงรักษา
– รักษาสต็อกของชิ้นส่วนอะไหล่และเครื่องมือทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เพื่อให้สามารถกำจัดข้อบกพร่องทางออนไลน์ได้อย่างรวดเร็ว

6. สรุป
โดยสรุป ระบบกำจัดข้อบกพร่องทางออนไลน์ระยะไกลโดยใช้เลเซอร์สามารถกำจัดสนิมและสิ่งปนเปื้อนออกจากส่วนสัมผัสของสวิตช์ตัดวงจร ป้องกันการร้อนเกินและการไหม้ ลดการสึกหรอของอุปกรณ์ และเพิ่มความมั่นคงของระบบไฟฟ้า สวิตช์ตัดวงจรแรงดันสูงมีศักยภาพสูงในโครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าสมัยใหม่—ลดการใช้วัสดุสิ้นเปลืองในขณะที่รับประกันการดำเนินงานของระบบไฟฟ้าที่เชื่อถือได้และมั่นคง