Corrosió i pràctiques de protecció dels interruptors d'alta tensió

Els interruptors d'alta tensió s'utilitzen de manera extremadament àmplia, i per tant la gent presta molta atenció als possibles problemes que poden aparèixer amb ells. Entre diversos tipus d'avaries, la corrosió dels interruptors d'alta tensió és una qüestió important. A la vista d'aquesta situació, aquest article analitza la composició dels interruptors d'alta tensió, els tipus de corrosió i les avaries causades per la corrosió. També investiga les causes de la corrosió dels interruptors i estudia les bases teòriques i tècniques pràctiques per a la protecció contra la corrosió.

1. Interruptor d'Alta Tensió i Anàlisi de la Corrosió
1.1 Composició Estructural dels Interruptors d'Alta Tensió
Un interruptor d'alta tensió consta de cinc parts: base d'estructura, part conductora, aïllant, mecanisme de transmissió i mecanisme operatiu. La base d'estructura forma la fundació estructural de l'interruptor, suportant i fixant tots els altres components com una unitat integrada. La part conductora assegura una conducció eficient del corrent en el circuit. Els aïllants proporcionen aïllament elèctric entre les parts sota tensió i les parts connectades a terra. El mecanisme de transmissió opera a través de l'aïllant per transferir el moviment als contactes, permetent les operacions d'obertura i tancament de l'interruptor.

Per garantir la seguretat, els interruptors han de tenir un espai obert clarament visible, i ha d'existir un aïllament fiable entre tots els punts de ruptura. Els interruptors exteriors han de realitzar de manera fiable les operacions d'obertura i tancament sota diverses condicions ambientals com vent, pluja, neu, pols i contaminació atmosfèrica. A més, s'ha d'instal·lar un bloqueig mecànic fiable entre l'interruptor i l'interruptor de terra per assegurar que els operadors segueixin seqüències operatives segures.

Per exemple, els interruptors d'alta tensió no requereixen operació a alta velocitat durant l'obertura o el tancament, per tant poden ser accionats directament per un motor. En canvi, els interruptors automàtics (d'alta o baixa tensió) estan dissenyats per connectar o desconnectar circuits sota càrrega i han d'operar ràpidament; una obertura o tancament lenta o gradual provocaria arcs elèctrics. Per tant, els interruptors automàtics utilitzen motors emmagatzemadors d'energia acoblats amb molles per emmagatzemar energia cinètica, que es allibera instantàniament quan cal.

1.2 Classificació de la Corrosió dels Interruptors
Segons informes, la corrosió dels interruptors d'alta tensió generalment està influenciada per la temperatura i la humitat, contaminants atmosfèrics i pols, propietats dels materials dels components i processos de fabricació. Els metalls reaccionen amb aigua i oxigen a l'atmosfera, i altes temperatures o grans variacions diürnies de temperatura acceleren aquesta reacció. L'alta humitat i temperatura exacerben significativament la corrosió dels metalls, fent que la corrosió sigui particularment severa en aquestes regions.

Els contaminants atmosfèrics contenen substàncies altament corrosives que es combinen amb la humitat sobre les superfícies metàl·liques formant electròlits àcids, accelerant així la corrosió electroquímica. Amb el ràpid desenvolupament de les indústries intensives en energia a la Xina, la contaminació atmosfèrica ha empitjorat, la pluja àcida ha esdevingut més severa i els nivells de contaminants han augmentat, creant un cercle viciós que intensifica la corrosió dels components metàl·lics.

El material en si mateix és un altre factor important que influeix en la corrosió. Alguns metalls són resistents a la corrosió, mentre que d'altres són propensos a la corrosió induïda per la humitat; per tant, la selecció del material determina directament la susceptibilitat a la corrosió. Durant la fabricació, pressions o calor irregulars poden provocar potencials elèctrics no uniformes, accelerant encara més la corrosió. Per exemple, les bigues base dels interruptors sovint es fabriquen mitjançant galvanització per immersió en calent, però la ferrugine d'aquestes bigues és freqüent, relacionada tant amb les condicions ambientals operatives com amb la qualitat de fabricació a la fàbrica.

Components de baixa qualitat poden patir reaccions electroquímiques quan estan exposats a pluja àcida o brolladors salins durant el funcionament, esdevenint fràgils i trencant-se sota esforços externs, podent provocar fractures completes.

1.3 Avaries Causades per la Corrosió dels Components de l'Interruptor
Des d'un punt de vista menor, la corrosió afecta primer l'aparença del producte. La ferrugine severa és el problema més freqüentment reportat pels usuaris, ja que una superfície oxidada crea una impressió psicològica d'inseguretat. A més, la corrosió pot provocar deformació dimensional o reducció dels components metàl·lics, portant a danys o fractures.

Les parts giratòries i cadenes de transmissió poden experimentar obstruccions; qualsevol bloqueig en el mecanisme pot fer que tot el dispositiu s'encalli, fent-lo inoperable en casos greus o fins i tot provocant fractures de connexió.

La corrosió també augmenta la resistència de contacte en certa mesura. Una resistència de contacte més elevada provoca escalfament als punts de contacte, el qual accelera encara més l'oxidació del metall i augmenta el risc de fallada en la conducció elèctrica. Mantenir el dispositiu energitzat durant llargs períodes en aquestes condicions pot provocar cremades severes en el circuit de l'interruptor d'alta tensió, podent desencadenar accidents elèctrics amb conseqüències irreversibles.

2. Anàlisi Teòrica i Pràctica dels Interruptors d'Alta Tensió
2.1 Anàlisi de la Corrosió dels Components
Com que els components principals dels interruptors són metàl·lics, les causes de la corrosió dels interruptors poden entendre's en gran mesura com les causes de la corrosió dels metalls. La corrosió dels metalls està influenciada tant per factors interns com externs.

Teòricament, la temperatura i la humitat ambientals afecten la taxa de corrosió química dels metalls. A més, la composició de les solucions que entren en contacte amb la superfície metàl·lica i el valor de pH d'aquestes solucions juguen papers crítics. Aquests factors estan principalment relacionats amb contaminants i partícules PM2.5 adherides a la superfície metàl·lica procedents de l'atmosfera.

Els factors interns inclouen les propietats fisicoquímiques i la microestructura del material metàl·lic en si mateix. Si un component està fet d'un material propens a la corrosió, cal prendre cura addicional en la instal·lació i ubicació del descodificador, inclosa la selecció atenta de la seva ubicació d'instal·lació. Els metalls reactius perdren electrons fàcilment, provocant una pèrdua de material o corrosió galvànica. Així, la corrosió dels descodificadors de alta tensió és inevitable—només es pot mitigar mitjançant màximes mesures protectoras.

Per exemple, les connexions als dos costats del descodificador de alta tensió han de ser segures i fiables per evitar la corrosió del component. Les connexions entre les parts metàl·liques són fonamentals i crítiques i requereixen especial atenció.

2.2 Approcs teòrics de protecció
Des d'una perspectiva interna, seleccionar materials amb una resistència superior a la corrosió per a components metàl·lics—mentre es compleixen altres requisits de rendiment—proporciona protecció fonamental contra la corrosió.

Des d'una perspectiva externa, s'han de implementar dissenys impermeables i que limitin l'exposició per minimitzar el contacte entre les parts metàl·liques i l'aire humit o altres factors adversos, evitant problemes com l'acumulació d'aigua i l'exposició excessiva a l'atmosfera.

Per al descodificador en general, s'han d'aplicar mesures de sellatge i protecció a les rotacions i rodaments de transmissió per prevenir obstruccions causades per condicions meteorològiques o ingressos d'aigua. S'han d'aplicar cobertures protectoras fiables a les superfícies; s'han de seleccionar diferents cobertures basant-se en el tipus de metall, la funció del component i l'entorn d'aplicació, sempre priorititzant la seguretat, l'eficiència operativa i la viabilitat econòmica.

Les substàncies conductores aplicades externament als descodificadors han de complir les especificacions del component per evitar augmentar la resistència. Quan la corrosió general esdevé greu, s'ha de desmuntar la unitat per manteniment: netejar les superfícies de contacte, ajustar els bolts i reparar o substituir les parts dañades.

Les estratègies teòriques de protecció proporcionen una base sólida per a la prevenció pràctica de la corrosió, amb la teoria i la pràctica estant estretament interrelacionades i reforçant-se progressivament.

2.3 Tècniques pràctiques de protecció contra la corrosió
Normalment, el contacte estacionari està connectat a la font d'energia, i el contacte mòbil a la càrrega. Tanmateix, per als descodificadors instal·lats en quadres de recepció amb alimentació per cable, la font d'energia es connecta al costat del contacte mòbil—una configuració coneguda com a "alimentació inversa."

Durant el manteniment rutinari, s'han de realitzar inspeccions generals regularment. Això constitueix reparacions menors o ad hoc, típicament implementades a través de principis de gestió dinàmica i manteniment rutinari, amb reparacions dirigides programades per defectes o errors identificats.

Durant les revisions majors, es duu a terme un manteniment basat en el desmuntatge, que implica una inspecció completa de l'equipament amb èmfasi particular en les parts metàl·liques propenses a la corrosió. Es substitueixen o es reparen els components dañats utilitzant tècniques adequades.

S'han d'inspeccionar i netejar periòdicament els mecanismes interns. S'han de netejar, polir i lubrificar les palanques i altres enllaços de transmissió. S'han de reaplicar cobertures protectoras a les superfícies externes corroïdes, i s'han d'instal·lar lubrificants i dispositius protectors addicionals als rodaments.

Aquests procediments clau de manteniment han de seguir estrictament les especificacions tècniques i les directrius del fabricant per assegurar que l'equipament restableixi el seu rendiment tècnic original després del servei. Basant-se en les causes de corrosió discutides en aquest article, s'han de realitzar inspeccions rutinàries regularment en les àrees vulnerables, amb revisions majors realitzades a intervals fixos.

3.Conclusió
Els descodificadors de alta tensió juguen un paper significatiu en la vida quotidiana resolent problemes de commutació de circuits. Tanmateix, la corrosió d'aquests descodificadors pot conduir a conseqüències greus. Per tant, s'han de desenvolupar mesures protectoras a través de la recerca teòrica i la implementació pràctica per promoure l'aplicació segura i fiable dels descodificadors de alta tensió.