Korrosio ja suojauksetta korkeajännite-erottimissa

Korkean jännitteen erottimet ovat erittäin laajalti käytössä, ja siksi niiden mahdollisiin ongelmiin kiinnitetään suurta huomiota. Erilaisista vikoista korroosio korkean jännitteen erottimissa on merkittävä huolenaihe. Tämän tilanteen valossa tämä artikkeli analysoi korkean jännitteen erottimien rakenne, korroosion tyypit ja korroosion aiheuttamat vikat. Se myös tutkii erottimen korroosian syitä ja tutkii teoreettisia periaatteita sekä käytännön tekniikoita korroosion suojaamiseksi.

1.Korkean jännitteen erottimet ja korroosianalyysi
1.1 Korkean jännitteen erottimien rakennus
Korkean jännitteen erottimi koostuu viidestä osasta: tukipohjasta, johtavasta osasta, eristimestä, siirtomekanismista ja toimintamekanismista. Tukipohja muodostaa erottimen rakenteellisen pohjan, tukeutuen ja kiinnittäen kaikki muut komponentit yhdeksi kokonaisuudeksi. Johtava osa varmistaa tehokkaan sähkövirran johtamisen piirissä. Eristimet tarjoavat sähköisen erityksen live-osioiden ja maanjäteiden välille. Siirtomekanismi toimii eristimen kautta siirtääkseen liikettä kontaktiin, mikä mahdollistaa erottimen avaamisen ja sulkimisen toiminnot.

Turvallisuuden varmistamiseksi erottimilla on oltava selvästi näkyvä avoin kuilu, ja luotettava eristys on oltava kaikkien katkojen välillä. Ulkona asetettujen erottimien on toimittava luotettavasti avaamisessa ja sulkimisessa erilaisissa ympäristöolosuhteissa, kuten tuulissa, sadassa, lumessa, pölyssä ja ilman saastumisessa. Lisäksi luotettavan mekaanisen lukitusmekanismi on asennettava erottimen ja maanjäteen välille, jotta operaattorit noudattavat turvallisia toimintajärjestyksiä.

Esimerkiksi korkean jännitteen erottimia ei vaadita nopeaan toimintaan avaamisessa tai sulkimisessa, joten ne voidaan ajaa suoraan moottorilla. Toisaalta, virtasiekat (korkea- tai matalajännitteiset) on suunniteltu yhdistämään tai irrottaamaan piirejä kuormituksen alla, ja niiden on toimittava nopeasti – hitaalla tai asteittaisella avaamisella/sulkimisella aiheutuisi arkkuvaikutusta. Siksi virtasiekat käyttävät energiavarastoja, jotka kytketään jousiin tallentamaan kinettinen energia, joka vapautetaan välittömästi tarvittaessa.

1.2 Erottimen korroosion luokittelu
Mukaan lukien raportit, korkean jännitteen erottimien korroosio on yleensä vaikutettu lämpötilan ja kosteuden, atmosfäärin saasteiden ja pölyn, komponenttien materiaaliteknisiä ominaisuuksia ja valmistusprosesseja. Metallit reagoivat ilmaan olevan veden ja happeen kanssa, ja korkeat lämpötilat tai suuret päiväkohtaiset lämpötilavaihtelut kiihdyttävät tätä reaktiota. Korkea kosteus ja lämpötila pahentavat merkittävästi metallien korroosia, mikä tekee korroosion erityisen vakavana sellaisissa alueissa.

Atmosfäärin saasteet sisältävät korrosiivisiä aineita, jotka yhdistyvät metallipinnoitten kosteuteen muodostaakseen happaman elektrolyyttisen, mikä kiihdyttää elektrokemiallista korroosia. Kiinan energiatiheyttä vaativien teollisuuden alojen nopean kehityksen myötä atmosfäärin saastuminen on pahentunut, sade on tullut entistä happamammaksi, ja saastepitoisuudet ovat kasvaneet, mikä on luonut kielteisen palautteisilmukkeen, joka lisää metallikomponenttien korroosia.

Materiaali itse on toinen merkittävä tekijä, joka vaikuttaa korroosioon. Jotkut metallit ovat korroosiokestäviä, kun taas toiset ovat alttiita kosteen aiheuttamalle korroosiolle; siten materiaalin valinta määrää suoraan korroosioherkkyyden. Valmistuksen aikana epätasainen paine tai lämpö voi aiheuttaa epätasaisia elektrodi-potentiaaleja, mikä edelleen kiihdyttää korroosia. Esimerkiksi erottimien tukipuita usein valmistetaan kuumasuojauksella, mutta nämä tukipuita ovat yleisiä ruostua – linkittyen sekä toimintaympäristön että tehtaan valmistuksen laatua.

Huonolaatuiset komponentit voivat kokea elektrokemiallisia reaktioita, kun ne altistuvat hapavälle sadalle tai suolahöllytykselle toiminnassa, mikä tekee niistä kireäksi ja rikkoutumaan ulkopuolisessa stressissä, mikä voi johtaa täydelliseen murtumiseen.

1.3 Vikat, joita erottimen komponenttien korroosio aiheuttaa
Pienemmällä mittakaavalla korroosio vaikuttaa ensin tuotteen ulkonäköön. Ruoste on usein raportoitu ongelma käyttäjiltä, sillä ruostevä ulkokuva antaa psykologisen vaikutelman epävarmuudesta. Lisäksi korroosio voi aiheuttaa mittojen muutoksia tai metallikomponenttien vähenemisen, mikä johtaa vaurioihin tai murtumisiin.

Pyöreät osat ja siirtoketjut voivat kokea esteitä; mikä tahansa este mekanismissa voi aiheuttaa koko laitteen jumittumisen, mikä tekee sen toimettomaksi vakavissa tapauksissa tai jopa aiheuttaa linkitysmurtumiset.

Korroosio lisää myös kosketusrresistanssia tietyssä määrin. Korkeampi kosketusrresistanssi johtaa lämpöntuotontoon kosketuspisteissä, mikä edelleen kiihdyttää metallien oksidointia ja lisää sähköjohtavuuden epäonnistumisen riskiä. Pidempään sähköistettyjen olosuhteiden alaisuudessa se voi johtaa vakavaan korkean jännitteen erottimen piirin polttoon, mikä voi aiheuttaa sähköisten turvallisuusongelmien syntymisen käänteettömillä seurauksilla.

2.Korkean jännitteen erottimien teoreettinen ja käytännön analyysi
2.1 Komponenttien korroosianalyysi
Koska erottimien pääkomponentit ovat metallisia, erottimen korroosian syyt voidaan pitää suurelta osin metallien korroosian syinä. Metallien korroosio on vaikutettu sekä sisäisillä että ulkoisilla tekijöillä.

Teoreettisesti ympäristön lämpötila ja kosteus vaikuttavat metalleja koskevan kemiallisen korroosion nopeuteen. Lisäksi metallipinnoihin sijoittuvien liuosten koostumus ja näiden liuosten pH-arvo ovat keskeisiä tekijöitä. Nämä tekijät liittyvät pääasiassa atmosfääriin kiinnittyviin kontaminateihin ja PM2.5-partikuleihin.

Sisäiset tekijät sisältävät metallimateriaalin omat fysikaalis-kemialliset ominaisuudet ja mikrorakenteen. Jos komponentti on valmistettu korrooditsevaan materiaaliin, erityistä huomiota on kiinnitettävä sen asentamiseen ja sijoittamiseen, mukaan lukien asennuspaikan valinta. Reaktiiviset metallit antavat helposti elektroninsa, mikä johtaa materiaalinvahinkoon tai galvaniseen korroosioon. Näin ollen korkeajännitekatkaisijoiden korroosio on välttämätöntä—sitä voidaan vain lievittää mahdollisimman tehokkailla suojausmenetelmillä.

Esimerkiksi korkeajännitekatkaisijan molemmat puolta on yhdistettävä varmasti ja luotettavasti, jotta estetään komponenttien korroosio. Metalliosien väliset yhteydet ovat perustavanlaatuisia ja kriittisiä, ja niitä on käsiteltävä erityishuomiolla.

2.2 Teoreettiset suojausmenetelmät
Sisäisestä näkökulmasta metallikomponentteille valittujen paremmin korroosioon vastustavien materiaalien käyttö—muiden suorituskykyvaatimusten täyttäessä—tarjoaa perustavanlaatuisen suojan korroosiolta.

Ulkopuolisesta näkökulmasta vedenpitävyys- ja altistumisen rajoittavat suunnittelut on toteutettava, jotta vähennetään metalliosien yhteysta humidin ilma- tai muiden haitallisten tekijöiden kanssa, välttäen ongelmia, kuten veden kertymistä ja liian suurta atmosfäärin altistumista.

Koko katkaisijalle pitäisi ottaa käyttöön tiiviste- ja suojausmenetelmiä pyöreissä ja siirtymispisteen tukipisteissä, jotta estetään sääolosuhteiden tai veden pääsy aiheuttamat esteet. Pintoihin tulisi levittää luotettavia suojauskuitauksia; eri kuitauksia tulisi valita metallityypin, komponentin toiminnon ja sovellusympäristön mukaan, aina painottamalla turvallisuutta, toiminnallisuutta ja taloudellista kannattavuutta.

Katkaisijan ulkopuolelle levitettyihin johtaviin aineisiin on vastattava komponenttispektrit, jotta estetään resistanssin kasvu. Kun kokonaiskorroosio on vakava, yksikköä tulisi purkaa huoltoon: kosketuspintuja puhdistetaan, muttereita säädellään, ja vaurioituneet osat korjataan tai vaihdetaan.

Teoreettiset suojausstrategiat tarjoavat vankan perustan käytännön korroosion torjunnalle, teoria ja käytäntö ovat läheisesti sidoksissa toisiinsa ja vahvistavat toisiaan edelleen.

2.3 Käytännön korroosionsuojausmenetelmät
Yleensä stabiili kosketin on yhdistetty virtalähdeeseen, ja liukuva kosketin taas kuormaan. Mutta katkaisijoille, jotka on asennettu sähköjohtojen tuomiseen tarkoitetuissa vastaanotto-asemissa, virtalähde on yhdistetty liuvalle kosketinpuolelle—tätä asettelua kutsutaan yleisesti "käänteiseksi syöttöksi."

Säännöllisessä huollossa tulisi suorittaa säännöllisiä yleisiä tarkastuksia. Tämä sisältää pieniä tai ad hoc -korjauksia, jotka tyypillisesti toteutetaan dynaamisen hallinnan ja säännöllisen huollon periaatteiden mukaan, tunnistettujen vikojen tai epäkohtien kohdalla suunnitellaan kohdennettuja korjauksia.

Suuriin yleisperusteisiin huoltotoimiin sisältyy purkamisperusteinen huolto, jossa laitteet tarkastetaan yksityiskohtaisesti, erityisesti korroosioalttiille metalliosille keskittyen. Vaurioituneet komponentit korvataan tai ne korjataan sopivilla menetelmillä.

Sisäisiä mekanismeja tulisi tarkastaa ja puhdistaa säännöllisesti. Levyn ja muiden siirron välitysjen tulisi puhdistaa, polkea ja siltaa. Korroodeerunneille ulkopuolisille pintuille tulisi uudelleen levittää suojauskuitauksia, ja lisäksi navoissa tulisi asentaa lisäsiltoja ja suojauslaitteita.

Nämä avaintehokaudet on noudatettava teknisten spesifikaatioiden ja valmistajan ohjeiden mukaisesti, jotta varmistetaan, että laite palauttaa alkuperäisen teknisen suorituskykynsä huollossa. Tässä artikkelissa käsitellyn korroosion syiden perusteella haavoittuvia alueita tulisi tarkastaa säännöllisesti, ja suuret yleisperusteiset huoltotoimet suoritetaan määräajoin.

3.Johdanto
Korkeajännitekatkaisijat ovat merkittäviä arjessaan piirivalintiongelman ratkaisemisessa. Kuitenkin nämä katkaisijoiden korroosituminen voi johtaa vakaviin seurauksiin. Siksi suojatoimenpiteitä on kehitettävä sekä teoreettisen tutkimuksen että käytännön toteutuksen kautta edistääksesi korkeajännitekatkaisijoiden turvallista ja luotettavaa soveltamista.