Korrosion og beskyttelsesmetoder for højspændingsafkoblingsventiler

Højspændingsafbrydere anvendes meget bredt, og derfor lægger man stor vægt på potentielle problemer, der kan opstå med dem. Blandt de forskellige fejl er korrosion af højspændingsafbrydere en vigtig bekymring. I lyset af denne situation analyserer denne artikel sammensætningen af højspændingsafbrydere, typer af korrosion og fejl, der skyldes korrosion. Den undersøger også årsagerne til afbryderkorrosion og studerer teoretiske fundament og praktiske teknikker for korrosionsbeskyttelse.

1.Højspændingsafbryder og korrosionsanalyse
1.1 Strukturel sammensætning af højspændingsafbrydere
En højspændingsafbryder består af fem dele: støttebase, ledende del, isolator, overførselsmekanisme og styremekanisme. Støttebasen danner den strukturelle grundlag for afbryderen, støtter og fastgør alle andre komponenter som et integreret enhed. Den ledende del sikrer effektiv strømledning i kredsløbet. Isolatorerne giver elektrisk isolation mellem live dele og jordede dele. Overførselsmekanismen opererer gennem isolatoren for at overføre bevægelse til kontakterne, hvilket gør det muligt at åbne og lukke afbryderen.

For at sikre sikkerhed skal afbrydere have en tydeligt synlig åben spække, og der skal være pålidelig isolation mellem alle brydningspunkter. Udendørs afbrydere skal pålideligt udføre åbnings- og lukningsoperationer under forskellige miljøforhold såsom vind, regn, sne, støv og luftforurening. Desuden skal der være installeret en pålidelig mekanisk lås mellem afbryderen og jordkontakten for at sikre, at operatører følger sikre driftsprocedurer.

For eksempel kræver højspændingsafbrydere ikke højhastighedsdrift under åbning eller lukning, så de kan direkte drives af en motor. I modsætning hertil er kredsløbsbrydere (høj- eller lavspænding) designet til at forbinde eller afbryde kredsløb under belastning og skal operere hurtigt – langsom eller gradvis åbning/lukning ville forårsage buelag. Derfor bruger kredsløbsbrydere energilagringsmotorer forbundet med fjederstof for at lagre kinetisk energi, som bliver øjeblikkeligt frigivet, når det er nødvendigt.

1.2 Klassificering af afbryderkorrosion
Ifølge rapporter påvirkes korrosion af højspændingsafbrydere generelt af temperatur og fugt, atmosfæriske forurenere og støv, materialeegenskaber af komponenter og produktionsprocesser. Metaller reagerer med vand og ilt i atmosfæren, og høje temperaturer eller store temperaturvariationer over dagen fremskynder denne reaktion. Høj fugtighed og temperatur forværres betydeligt metal korrosion, hvilket gør korrosion særligt alvorlig i disse regioner.

Atmosfæriske forurenere indeholder højtkorrodorerende stoffer, der kombinerer sig med fugt på metaloverflader for at danne sur elektrolyt, hvilket fremskynder elektrokemisk korrosion. Med den hurtige udvikling af Kinas energiintensive industrier har luftforurening forværret, sur nedbør blev mere alvorlig, og forureningsniveauer steg, hvilket skabte en ond cirkel, der forstærker korrosion af metalkomponenter.

Materialet selv er en anden vigtig faktor, der påvirker korrosion. Nogle metaller er korrosionsbestandige, mens andre er anfaldelige over for fugtinduceret korrosion; derfor bestemmer valget af materiale direkte modstandskraft over for korrosion. Under produktion kan ulige tryk eller varme forårsage ulige elektrodpotentialet, hvilket yderligere fremskynder korrosion. For eksempel produceres ofte baser af afbrydere ved hjælp af varmetræksgalvanisering, men rustning af disse baser er almindelig – forbundet både med driftsmiljø og produktionskvalitet på fabrikken.

Kompromitterede komponenter kan opleve elektrokemiske reaktioner, når de udsættes for sur nedbør eller salt spray under drift, bliver sprøjle og knækker under eksterne spændinger, hvilket potentielt kan føre til fuld fraktur.

1.3 Fejl, der skyldes korrosion af afbryderkomponenter
Fra et mindre perspektiv påvirker korrosion først produktets udseende. Alvorlig rustning er den hyppigst rapporterede problem af brugere, da en rustfarvet yderside skaber en psykologisk indtryk af usikkerhed. Desuden kan korrosion forårsage dimensionel deformation eller reduktion af metalkomponenter, hvilket fører til skade eller fraktur.

Roterende dele og overførselskæder kan opleve forhindringer; ethvert blokering i mekanismen kan forårsage, at hele enheden bliver låst, hvilket gør den uoperativ i alvorlige tilfælde eller endda forårsager forbindelsesfraktur.

Korrosion øger også kontaktmodstanden i nogen grad. Højere kontaktmodstand fører til opvarmning i kontaktsteder, hvilket yderligere fremskynder metaloksidation og øger risikoen for elektrisk leddannelse. Prolongeret energiforsyning under disse forhold kan føre til alvorlig brænding af højspændingsafbryderkredsløbet, potentielt udløse elektriske sikkerhedsulykker med irreversibele konsekvenser.

2.Teorisk og praktisk analyse af højspændingsafbrydere
2.1 Analyse af komponentkorrosion
Eftersom de primære komponenter af afbrydere er metalliske, kan årsagerne til afbryderkorrosion forstås som årsager til metal korrosion. Metal korrosion påvirkes af både interne og eksterne faktorer.

Teoretisk set påvirker miljøtemperatur og fugt hastigheden af kemisk korrosion af metaller. Desuden spiller løsningskompositionen, der kommer i kontakt med metaloverfladen, og pH-værdien af disse løsninger en afgørende rolle. Disse faktorer er primært relateret til forurenende stoffer og PM2.5-partikler, der hefter sig til metaloverfladen fra atmosfæren.

Interne faktorer inkluderer de fysiko-kemiske egenskaber og mikrostrukturen af det metal, som materialet selv består af. Hvis en komponent er lavet af et korrosionsanfaldeligt materiale, skal der tages ekstra omhu med installationen og placeringen af afbryderen, herunder en grundig udvælgelse af dens installationssted. Reaktive metaller mister let elektroner, hvilket fører til materialetab eller galvanisk korrosion. Derfor er korrosion af højspændingsafbrydere uundgåelig – den kan kun mildnes gennem maksimale beskyttelsesforanstaltninger.

For eksempel skal forbindelserne på begge sider af højspændingsafbryderen være sikre og pålidelige for at forhindre komponentkorrosion. Forbindelser mellem metaldele er fundamentale og kritiske og kræver særlig opmærksomhed.

2.2 Teoretiske beskyttelsesmetoder
Fra et intern perspektiv giver valget af materialer med bedre korrosionsbestandighed til metaldele – samtidig med at andre ydeevnekriterier overholdes – grundlæggende beskyttelse mod korrosion.

Fra et eksternt perspektiv bør vandtætte og eksponeringsbegrænsende design implementeres for at minimere kontakt mellem metaldele og fugtig luft eller andre negative faktorer, og undgå problemer som vandansamling og overdreven atmosfæriske påvirkninger.

For den samlede afbryder bør tætnings- og beskyttelsesforanstaltninger anvendes ved roterende og transmissionslejer for at forhindre forhindringer, der skyldes vejrforhold eller vanding. Pålidelige beskyttelsesbelægninger bør anvendes på overflader; forskellige belægninger bør vælges baseret på metalltype, komponentfunktion og anvendelsesmiljø, altid med prioritet på sikkerhed, driftseffektivitet og økonomisk levedygtighed.

Konduktive stoffer, der anvendes eksternt på afbrydere, skal opfylde komponent specifikationer for at undgå øget resistens. Når den samlede korrosion bliver alvorlig, bør enheden demonteres til vedligeholdelse: kontaktoverflader rengøres, skruer justeres, og skadede dele repareres eller erstattes.

Teoretiske beskyttelsesstrategier giver et solidt grundlag for praktisk korrosionsforebyggelse, hvor teori og praksis er tæt forbundet og progressivt styrker hinanden.

2.3 Praktiske korrosionsbeskyttelsesmetoder
Normalt er den faste kontakt forbundet med strømkilden, og den bevægelige kontakt til belastningen. Men for afbrydere, der er installeret i modtagelseskabinetter med kabelindførsel, er strømkilden forbundet til den bevægelige kontakt side – en konfiguration, der ofte kaldes "omvendt indførsel."

Under rutinemæssigt vedligeholdelse bør generelle inspektioner udføres regelmæssigt. Dette indebærer mindre eller ad hoc-reparationer, typisk gennemført ved hjælp af dynamisk ledelse og rutinemæssigt vedligeholdelsesprincipper, med målrettede reparationer planlagt for identificerede defekter eller fejl.

Under store overhauler udføres demonteringsbaserede vedligeholdelsesforanstaltninger, der involverer en omfattende inspektion af udstyret, med særlig fokus på metaldele, der er følsomme over for korrosion. Skadede komponenter erstattes eller repareres ved hjælp af passende teknikker.

Interne mekanismer bør inspiceres og rengøres periodisk. Spændhjul og andre transmissionsmekanismer bør rengøres, poleres og smøres. Beskyttelsesbelægninger bør genapplikeres på korroderte ydre overflader, og yderligere smøring og beskyttelsesenheder bør installeres ved lejer.

Disse vigtige vedligeholdelsesprocedurer skal strengt følge tekniske specifikationer og producenters vejledninger for at sikre, at udstyret genopretter sin oprindelige tekniske ydeevne efter service. Baseret på de korrosionsårsager, der er diskuteret i denne artikel, bør rutinemæssige inspektioner udføres regelmæssigt på sårbarde områder, og store overhauler udføres med faste intervaller.

3.Konklusion
Højspændingsafbrydere spiller en betydelig rolle i dagligdagen ved at løse problemstillinger relateret til kredsløbsafbrydelse. Korrosion af disse afbrydere kan dog føre til alvorlige konsekvenser. Derfor skal beskyttelsesforanstaltninger udvikles gennem både teoretisk forskning og praktisk implementering for at fremme en sikkert og pålidelig anvendelse af højspændingsafbrydere.