Korozní a ochranné praktiky vysokovoltových odpojovacích přepínačů

Vysokovoltové vypínače jsou extrémně široce používány, proto se lidem velmi připadá pozornost potenciálním problémům, které s nimi mohou nastat. Mezi různými vadami je koroze vysokovoltových vypínačů hlavním zájmem. Vzhledem k této situaci článek analyzuje složení vysokovoltových vypínačů, typy koroze a vady způsobené korozí. Také zkoumá příčiny koroze vypínačů a studuje teoretické základy a praktické techniky ochrany před korozí.

1.Vysokovoltové vypínače a analýza koroze
1.1 Konstrukční složení vysokovoltových vypínačů
Vysokovoltový vypínač se skládá ze pěti částí: podpůrné základny, vodiče, izolátoru, přenosového mechanismu a ovládacího mechanismu. Podpůrná základna tvoří konstrukční základ vypínače, podporuje a fixuje všechny ostatní komponenty jako integrovanou jednotku. Vodič zajišťuje efektivní vedení proudu v obvodu. Izolátory poskytují elektrickou izolaci mezi živými a zazemlenými částmi. Přenosový mechanismus funguje prostřednictvím izolátoru a přenáší pohyb na kontakty, což umožňuje otevírání a zavírání vypínače.

Pro zajištění bezpečnosti musí vypínače mít jasně viditelnou otevřenou mezera a mezi všemi oddělujícími body musí existovat spolehlivá izolace. Venkovní vypínače musí spolehlivě provádět operace otevírání a zavírání za různých povětrnostních podmínek, jako jsou vítr, dešť, sníh, prach a ovzdušné znečištění. Kromě toho musí být mezi vypínačem a zazemlovacím vypínačem nainstalován spolehlivý mechanický interlock, aby bylo zajištěno, že operátoři dodržují bezpečné operační postupy.

Například vysokovoltové vypínače nevyžadují rychlé otevírání nebo zavírání, takže je lze přímo pohánět motorem. Naopak vypínací relé (vysokovoltová nebo nízkovoltová) jsou navrženy k připojení nebo odpojení obvodů za zatížení a musí pracovat rychle - pomalé nebo postupné otevírání/zavírání by způsobilo obloukové zapalování. Proto vypínací relé používají motory ukládající energii spojené s pružinami, které ukládají kinetickou energii, která je okamžitě uvolněna, když je to nutné.

1.2 Klasifikace koroze vypínače
Podle zpráv je koroze vysokovoltových vypínačů obecně ovlivněna teplotou a vlhkostí, atmosférickými znečišťujícími látkami a prachem, materiálovými vlastnostmi komponent a výrobními procesy. Kovy reagují s vodou a kyslíkem ve vzduchu a vysoké teploty nebo velké denní teplotní výkyvy tuto reakci urychlují. Vysoká vlhkost a teplota značně zhoršují korozi kovů, což dělá korozi v těchto oblastech zvláště závažnou.

Atmosférické znečišťující látky obsahují velmi koroziaktivní látky, které se spojují s vlhkem na povrchu kovu a tvoří kyselé elektrolyty, což urychlí elektrochemickou korozi. S rychlým rozvojem energeticky náročných průmyslů v Číně se atmosférické znečištění zhoršilo, kyselé dešti se staly závažnější a hladiny znečišťujících látek se zvýšily, což vytváří záporný cyklus, který zhoršuje korozi kovových komponent.

Materiál sám o sobě je dalším hlavním faktorem ovlivňujícím korozi. Některé kovy jsou odolné proti korozi, zatímco jiné jsou k ní náchylné kvůli vlhkosti; tedy výběr materiálu přímo určuje náchylnost k korozi. Během výroby mohou nerovnoměrné tlaky nebo teplo způsobit nerovnoměrné elektrodové potenciály, což dále urychlí korozi. Například nosné tyče vypínačů jsou často vyrobeny pomocí horkého cínění, přesto se tyče často rdousí - což je spojeno jak s provozními podmínkami, tak i s kvalitou výroby v továrně.

Kvalitativně špatné komponenty mohou během provozu procházet elektrochemickými reakcemi, když jsou expozovány kyselému dešti nebo solnému spršení, což je může způsobit britvení a trhliny pod vnějšími stresy, což může vést k úplnému zlomení.

1.3 Vady způsobené korozi komponent vypínače
Z menší perspektivy koroze nejprve ovlivňuje vzhled produktu. Závažné rdění je nejčastěji hlášeným problémem uživatelů, protože rděný exteriér vytváří psychologický dojem nesafety. Kromě toho může koroze způsobit deformaci rozměrů nebo snížení kovových komponent, což může vést k poškození nebo zlomení.

Otočné části a přenosové řetězy mohou zaznamenávat blokádu; jakákoli blokáda v mechanismu může způsobit, že celé zařízení zaseknutí, v extrémních případech může být nezpůsobilé k použití nebo dokonce může způsobit zlomení vazeb.

Koroze také do určité míry zvyšuje kontaktní odpor. Vyšší kontaktní odpor vede k ohřevu v místech kontaktu, což dále urychlí oxidaci kovu a zvýší riziko selhání elektrického vedení. Dlouhodobé napájení za těchto podmínek může vést k závažnému shoření obvodu vysokovoltového vypínače, což může vyústit v elektrické bezpečnostní nehody s nevratnými důsledky.

2.Teoretická a praktická analýza vysokovoltových vypínačů
2.1 Analýza koroze komponent
Jelikož hlavní komponenty vypínačů jsou kovové, příčiny koroze vypínačů lze do značné míry chápat jako příčiny koroze kovů. Koroze kovů je ovlivněna jak interními, tak externími faktory.

Teoreticky ovlivňují teplota a vlhkost prostředí rychlost chemické koroze kovů. Kromě toho hraje klíčovou roli složení roztoků, které přicházejí do kontaktu s povrchem kovu, a pH hodnota těchto roztoků. Tyto faktory jsou především souvisejí s kontaminanty a částicemi PM2.5, které se přilnou na povrch kovu z atmosféry.

Interní faktory zahrnují fyzikálně-chemické vlastnosti a mikrostrukturu samotného kovového materiálu. Pokud je komponent vyroben z materiálu náchylného k korozí, je třeba při instalaci a umístění vypínače postupovat s maximální péčí, včetně pečlivého výběru místa jeho instalace. Reaktivní kovy snadno ztrácejí elektrony, což vede ke ztrátě materiálu nebo galvanické korozí. Tedy korze vysokonapěťových vypínačů je nevyhnutelná – lze ji pouze minimalizovat prostřednictvím maximálních ochranných opatření.

Například spojení na obou stranách vysokonapěťového vypínače musí být bezpečná a spolehlivá, aby se zabránilo korozí komponentu. Spojení mezi kovovými částmi jsou zásadní a klíčové a vyžadují speciální pozornost.

2.2 Teoretické ochranné přístupy
Z interního hlediska poskytuje základní ochranu proti korozí výběr materiálů s výbornou odolností vůči korozí pro kovové komponenty – a to za dodržení ostatních výkonnostních požadavků.

Z externího hlediska by měly být implementovány voděodolné a omezující expozici návrhy, aby byl minimalizován kontakt mezi kovovými částmi a vlhkým vzduchem nebo jinými nepříznivými faktory, což by mohlo vést k problémům jako je akumulace vody a příliš velká expozice atmosférickým podmínkám.

Pro celkový vypínač by měla být aplikována uzavírací a ochranná opatření na otáčivých a přenosových ložiskách, aby se zabránilo zastavení funkce způsobené povětrnostními podmínkami nebo proniknutím vody. Na povrchy by měly být aplikovány spolehlivé ochranné vrstvy; různé vrstvy by měly být vybrány v závislosti na typu kovu, funkci komponentu a aplikovaném prostředí, vždy s prioritou bezpečnosti, provozní efektivity a ekonomické životaschopnosti.

Elektrovodivé látky aplikované na vnější straně vypínačů musí splňovat specifikace komponentu, aby se zabránilo zvýšení odporu. Když se celková korze stane závažná, by měl být jednotka rozebrána pro údržbu: kontaktní plochy vyčištěny, šrouby upraveny a poškozené části opraveny nebo nahrazeny.

Teoretické ochranné strategie poskytují solidní základ pro praktickou prevenci korze, s teorií a praxí úzce propojenými a postupně se navzájem posilujícími.

2.3 Praktické techniky ochrany před korozí
Obvykle je stacionární kontakt připojen k zdroji energie a pohyblivý kontakt k zatížení. Nicméně, u vypínačů nainstalovaných ve schránkách s napájením kabelovou vedením je zdroj energie připojen k straně s pohyblivým kontaktem – konfigurace, která je obecně známa jako „reverzní napájení“.

Během pravidelné údržby by měly být prováděny obecné inspekce. To zahrnuje malé nebo ad hoc opravy, obvykle implementované prostřednictvím dynamického řízení a principů pravidelné údržby, s cílenými opravami plánovanými pro identifikované defekty nebo poruchy.

Během hlavních generálních oprav se provádí rozmontovací údržba, zahrnující komplexní inspekci zařízení se zvláštním zaměřením na kovové části náchylné k korozí. Poškozené komponenty jsou buď nahrazeny, nebo opraveny pomocí vhodných technik.

Vnitřní mechanismy by měly být pravidelně inspekované a čištěné. Tyče a další přenosové články by měly být čištěny, leštěny a mazány. Na vnější povrchy postižené korozí by měly být znovu aplikovány ochranné vrstvy, a na ložiskách by měly být instalovány dodatečné maziva a ochranné prvky.

Tyto klíčové údržbové postupy musí přísně sledovat technické specifikace a doporučení výrobce, aby bylo zajištěno, že zařízení po údržbě obnoví své původní technické vlastnosti. Na základě zde diskutovaných příčin korze by měly být pravidelně prováděny rutinní inspekce na zranitelných místech, s hlavními generálními opravami prováděnými v nastavených intervalech.

3.Závěr
Vysokonapěťové vypínače hrají v každodenním životě významnou roli tím, že řeší problémy přepínání obvodů. Nicméně, korze těchto vypínačů může vést k vážným důsledkům. Proto je třeba vyvinout ochranná opatření prostřednictvím jak teoretického výzkumu, tak praktické implementace, aby bylo možné podpořit bezpečné a spolehlivé používání vysokonapěťových vypínačů.