Korozija i zaštitne prakse visokonaponskih odjeljača

Visokonaponski prekidači su izuzito široko korišteni, stoga ljudi posebno pažljivo prate potencijalne probleme koji se s njima mogu pojaviti. Među različitim greškama, korozija visokonaponskih prekidača predstavlja veliki problem. U svjetlu ove situacije, ovaj članak analizira sastav visokonaponskih prekidača, vrste korozije i greške koje nastaju zbog korozije. Također istražuje uzroke korozije prekidača i proučava teorijske temelje i praktične tehnike za zaštitu od korozije.

1. Visokonaponski prekidači i analiza korozije
1.1 Strukturni sastav visokonaponskih prekidača
Visokonaponski prekidač sastoji se od pet dijelova: osnovna podloga, provodni dio, izolator, prenosni mehanizam i operativni mehanizam. Osnovna podloga čini strukturni temelj prekidača, podržavajući i fiksirajući sve ostale komponente kao cjelinu. Provodni dio osigurava učinkovitu provodnost struje u krugu. Izolatori pružaju električnu izolaciju između živih i zemljenih dijelova. Prenosni mehanizam djeluje kroz izolator kako bi prenio pokret na kontakti, omogućujući otvaranje i zatvaranje prekidača.

Za osiguranje sigurnosti, prekidači moraju imati jasno vidljivu otvorenu raskaznu, a između svih točaka prekida mora postojati pouzdana izolacija. Vanjski prekidači moraju pouzdano izvoditi radnje otvaranja i zatvaranja u različitim okruženjskim uvjetima, poput vjetra, kiše, snijega, prašine i zagađenja zraka. Također, između prekidača i zemljenog prekidača mora biti instaliran pouzdan mehanički interlok kako bi se osiguralo da operateri slijede sigurne operativne sekvence.

Na primjer, visokonaponski prekidači ne zahtijevaju brzu operaciju tijekom otvaranja ili zatvaranja, stoga ih može direktno pogoniti motor. S druge strane, prekidači (visokonaponski ili niskonaponski) dizajnirani su za povezivanje ili odspajanje krugova pod opterećenjem i moraju brzo raditi – sporo ili postupno otvaranje/zatvaranje bi dovelo do lukovanja. Stoga prekidači koriste motori za pohranu energije spojeni s oprugama kako bi se pohranila kinetička energija, koja se odmah ispušta kad je potrebno.

1.2 Klasifikacija korozije prekidača
Prema izvješćima, korozija visokonaponskih prekidača općenito je utjecana temperaturem i vlažnošću, atmosferskim zagađivačima i prašinom, svojstvima materijala komponenata i proizvodnim procesima. Metali reagiraju s vodom i kisikom u atmosferi, a visoke temperature ili velike dnevne promjene temperature ubrzavaju tu reakciju. Visoka vlažnost i temperatura značajno ubrzavaju korozijsku reakciju, čineći koroziju posebno teškom u takvim regijama.

Atmosferski zagađivači sadrže visoko korozijske tvari koje se kombiniraju s vlagoćom na metalnim površinama formirajući kiseline elektrolite, što ubrzava elektrokemijsku koroziju. S brzim razvojem energetsko-intenzivnih industrija u Kini, atmosfersko zagađenje se pogoršalo, kiselaki postali su teži, a razine zagađivača su porasle, stvarajući lošu petlju koja ubrzava korozijsku reakciju metalnih komponenata.

Sami materijali su još jedan glavni faktor koji utječe na koroziju. Neki metali su otporni na koroziju, dok drugi su skloni koroziji uz djelovanje vlage; stoga izbor materijala direktno određuje osjetljivost na koroziju. Tijekom proizvodnje, neuniformna pritisnuta ili toplina mogu dovesti do neuniformnih elektrodnih potencijala, što dodatno ubrzava koroziju. Na primjer, osnovne grede prekidača često se proizvode termicim cinkovanjem, ali korozija tih greda je česta – vezana je na operativne okružne uvjete i kvalitetu proizvodnje u tvornici.

Lošeg kvalitete komponente mogu podvršiti elektrokemijskim reakcijama kada su izložene kiselim kišama ili solanim mlazima tijekom rada, postaju krhke i puknu pod vanjskim naprezanjima, što može dovesti do potpune razdvajanja.

1.3 Greške nastale zbog korozije komponenata prekidača
Iz manjeg aspekta, korozija najprije utječe na izgled proizvoda. Što se tiče težih slučajeva, najčešće prijavljena greška korisnika je težaka korozija, jer korozirana vanjska površina stvara psihološki dojam nesigurnosti. Nadalje, korozija može dovesti do deformacije dimenzija ili smanjenja metalnih komponenata, što može dovesti do oštećenja ili pucanja.

Rotirajući dijelovi i prenosni lanac mogu doživjeti prepreke; bilo kakva prepreka u mehanizmu može dovesti do zaključavanja cijelog uređaja, što ga može učiniti nepotrebim u težim slučajevima ili čak dovesti do pucanja veze.

Korozija također povećava otpornost kontakta do neke mjerne. Veća otpornost kontakta dovodi do zagrijavanja u točkama kontakta, što dodatno ubrzava oksidaciju metala i povećava rizik od propusta u provodnosti. Dugotrajno energiziranje u tim uvjetima može dovesti do teškog sagorevanja kruga visokonaponskog prekidača, što može pokrenuti električne sigurnosne nesreće s ireversibilnim posljedicama.

2.Teorija i praktična analiza visokonaponskih prekidača
2.1 Analiza korozije komponenata
Budući da su glavni komponenti prekidača metali, uzroci korozije prekidača se u velikoj mjeri mogu shvatiti kao uzroci korozije metala. Korozija metala utjecana je i unutarnjim i vanjskim faktorima.

Teoretski, okruženska temperatura i vlažnost utječu na brzinu kemijske korozije metala. Također, sastav otopina koje dolaze u kontakt s metalnom površinom i pH vrijednost tih otopina igraju ključnu ulogu. Ovi faktori su uglavnom povezani s kontaminantima i PM2.5 česticama koje se lepe na metalnu površinu iz atmosfere.

Unutarnji faktori uključuju fiziko-kemijske svojstva i mikrostrukturu same metalne materijale. Ako je komponenta izrađena od materijale podložne koroziji, posebna pažnja mora biti posvećena instalaciji i postavljanju prekidača, uključujući pažljiv izbor lokacije njegove instalacije. Reaktivni metali lako gube elektrone, što dovodi do gubitka materijala ili galvaničke korozije. Stoga je korozija visokonaponskih prekidača neizbježna—može se samo umanjiti putem maksimalnih zaštitnih mjera.

Na primjer, spojevi s obje strane visokonaponskog prekidača moraju biti sigurni i pouzdani kako bi se spriječila korozija komponenti. Spojevi između metalnih dijelova su temeljni i ključni te zahtijevaju posebnu pažnju.

2.2 Teoretski pristupi zaštitama
Iz unutarnje perspektive, odabir materijala s poboljšanim otporom na koroziju za metalne komponente—dok se zadovoljavaju i drugi performanse zahtjevi—pruža temeljnu zaštitu od korozije.

Iz vanjske perspektive, trebaju se implementirati dizajni koji su vodootporni i ograničavaju izlaganje kako bi se smanjilo dodirivanje metalnih dijelova s vlažnim zrakom ili drugim negativnim faktorima, izbjegavajući probleme poput akumulacije vode i prekomjernog izlaganja atmosferi.

Za cijeli prekidač, za obrte i prijenosne ležaje trebaju se primijeniti zaštitne mjere kao što su zatvaranje i zaštita kako bi se spriječile prepreke uzrokovane vremenskim uvjetima ili penetracijom vode. Na površinama treba primijeniti pouzdane zaštitne pokrove; različiti pokrovni materijali trebaju se odabrati ovisno o vrsti metala, funkciji komponente i okruženju primjene, uvijek dajući prednost sigurnosti, operativnoj učinkovitosti i ekonomskoj isplativosti.

Konduktivne tvari koje se vanjski primjenjuju na prekidače moraju zadovoljavati specifikacije komponente kako bi se spriječio povećani otpor. Kada korozija postane ozbiljna, jedinica treba biti dekonstruirana za održavanje: čistiti se kontaktne površine, podešavati šrafovi i održavati ili zamijeniti oštećene dijelove.

Teoretski pristupi zaštitama pružaju čvrst temelj za praktičnu prevenciju korozije, s teorijom i praksom blisko povezanima i postupno se potvrđuju.

2.3 Praktične tehničke zaštitne metode
Obično, stacionarni kontakt spojen je s izvorom struje, a pokretni kontakt s opterambom. Međutim, za prekidače instalirane u kabini primanja s prijenosom kroz kabel, izvor struje spojen je s strane pokretnog kontakta—konfiguracija koja se često naziva "obratnim prijenosom."

Tijekom redovnog održavanja, trebaju se regularno provoditi opće inspekcije. To obuhvaća manje ili ad hoc popravke, obično implementirane putem principa dinamičkog upravljanja i redovnog održavanja, s ciljanim popravcima planiranim za identificirane defekte ili greške.

Tijekom velikih revizija, provodi se održavanje bazirano na dekonstrukciji, uključujući kompleksnu inspekciju opreme s posebnim fokusom na metalne dijelove podložne koroziji. Oštećeni dijelovi se ili zamjenjuju ili održavaju koristeći odgovarajuće tehnike.

Unutarnji mehanizmi trebaju se redovito pregledavati i čistiti. Levere i drugi prijenosni lančići trebaju se čistiti, polirati i smazati. Zaštitni pokrov treba ponovno primijeniti na vanjske površine podložne koroziji, a na ležajevima trebaju se instalirati dodatni smazivi i zaštitni uređaji.

Ovi ključni postupci održavanja moraju strogo slijediti tehničke specifikacije i smjernice proizvođača kako bi se osiguralo da oprema nakon održavanja vraća svoje originalno tehničko stanje. Na temelju uzroka korozije raspravljenih u ovom radu, redovite inspekcije trebaju se provoditi na podložnim područjima, s velikim revizijama koje se provode u određenim intervalima.

3.Zaključak
Visokonaponski prekidači igraju značajnu ulogu u svakodnevnom životu rješavajući probleme prekida kruga. Međutim, korozija tih prekidača može dovesti do ozbiljnih posljedica. Stoga se zaštitne mjere moraju razviti putem teoretskog istraživanja i praktične implementacije kako bi se promovirala sigurna i pouzdana primjena visokonaponskih prekidača.