Corrosione e pratiche di protezione degli interruttori ad alta tensione
Gli interruttori ad alta tensione sono estremamente ampiamente utilizzati, e pertanto si presta grande attenzione ai potenziali problemi che possono insorgere con essi. Tra i vari guasti, la corrosione degli interruttori ad alta tensione è una preoccupazione principale. In considerazione di questa situazione, questo articolo analizza la composizione degli interruttori ad alta tensione, i tipi di corrosione e i guasti causati dalla corrosione. Esso inoltre indaga sulle cause della corrosione degli interruttori e studia le basi teoriche e le tecniche pratiche per la protezione contro la corrosione.
1.Interruttore ad Alta Tensione e Analisi della Corrosione
1.1 Composizione Strutturale degli Interruttori ad Alta Tensione
Un interruttore ad alta tensione è composto da cinque parti: base di supporto, parte conduttiva, isolatore, meccanismo di trasmissione e meccanismo di comando. La base di supporto forma la base strutturale dell'interruttore, sostenendo e fissando tutte le altre componenti come un'unità integrata. La parte conduttiva garantisce una conduzione efficiente della corrente nel circuito. Gli isolatori forniscono isolamento elettrico tra le parti viventi e le parti a terra. Il meccanismo di trasmissione opera attraverso l'isolatore per trasferire il movimento ai contatti, consentendo le operazioni di apertura e chiusura dell'interruttore.
Per garantire la sicurezza, gli interruttori devono avere uno spazio di separazione visibile, e deve esistere un affidabile isolamento tra tutti i punti di interruzione. Gli interruttori all'aperto devono eseguire in modo affidabile le operazioni di apertura e chiusura in varie condizioni ambientali come vento, pioggia, neve, polvere e inquinamento atmosferico. Inoltre, deve essere installato un affidabile interblocco meccanico tra l'interruttore e l'interruttore di messa a terra per assicurare che gli operatori seguano sequenze operative sicure.
Ad esempio, gli interruttori ad alta tensione non richiedono un'operazione ad alta velocità durante l'apertura o la chiusura, quindi possono essere azionati direttamente da un motore. Al contrario, i disgiuntori (ad alta o bassa tensione) sono progettati per connettere o interrompere i circuiti sotto carico e devono operare rapidamente—un'apertura o chiusura lenta o graduale causerebbe arco elettrico. Pertanto, i disgiuntori utilizzano motori accumulatori di energia accoppiati a molle per immagazzinare energia cinetica, che viene rilasciata istantaneamente quando necessario.
1.2 Classificazione della Corrosione degli Interruttori
Secondo i rapporti, la corrosione degli interruttori ad alta tensione è generalmente influenzata dalla temperatura e dall'umidità, dagli inquinanti atmosferici e dalla polvere, dalle proprietà dei materiali delle componenti e dai processi di fabbricazione. I metalli reagiscono con l'acqua e l'ossigeno nell'atmosfera, e temperature elevate o grandi variazioni termiche giornaliere accelerano questa reazione. Umidità e temperature elevate aggravano significativamente la corrosione del metallo, rendendola particolarmente grave in tali regioni.
Gli inquinanti atmosferici contengono sostanze altamente corrosive che si combinano con l'umidità sulla superficie dei metalli per formare elettroliti acidi, accelerando così la corrosione elettrochimica. Con lo sviluppo rapido delle industrie ad alto consumo energetico in Cina, l'inquinamento atmosferico si è aggravato, le piogge acide sono diventate più gravi e i livelli di inquinanti sono aumentati, creando un circolo vizioso che intensifica la corrosione delle componenti metalliche.
Il materiale stesso è un altro fattore principale che influenza la corrosione. Alcuni metalli sono resistenti alla corrosione, mentre altri sono soggetti alla corrosione dovuta all'umidità; pertanto, la scelta del materiale determina direttamente la suscettibilità alla corrosione. Durante la fabbricazione, una pressione o calore non uniformi possono causare potenziali elettrodici non uniformi, accelerando ulteriormente la corrosione. Ad esempio, le travi di base degli interruttori vengono spesso prodotte utilizzando la galvanizzazione a caldo, ma la ruggine di queste travi è comune—legata sia alle condizioni ambientali operative che alla qualità di fabbricazione in cantiere.
Le componenti di scarsa qualità possono subire reazioni elettrochimiche quando sono esposte alla pioggia acida o alla nebbia salina durante l'operazione, diventando fragili e crepando sotto stress esterni, potenzialmente portando a fratture complete.
1.3 Guasti Causati dalla Corrosione delle Componenti degli Interruttori
Da un punto di vista minore, la corrosione prima di tutto influenza l'aspetto del prodotto. La ruggine severa è il problema più frequentemente segnalato dagli utenti, poiché un'esterno macchiato di ruggine crea un'impressione psicologica di insicurezza. Inoltre, la corrosione può causare deformazioni dimensionali o riduzioni nelle componenti metalliche, portando a danni o fratture.
Le parti rotanti e le catene di trasmissione possono subire ostruzioni; qualsiasi blocco nel meccanismo può causare l'ingabbiamento dell'intero dispositivo, rendendolo inoperativo in casi gravi o addirittura causando fratture di collegamento.
La corrosione aumenta anche la resistenza di contatto in una certa misura. Una resistenza di contatto maggiore porta al riscaldamento nei punti di contatto, che a sua volta accelera l'ossidazione del metallo e aumenta il rischio di fallimento della conduzione elettrica. L'energizzazione prolungata in queste condizioni può risultare in una bruciatura severa del circuito dell'interruttore ad alta tensione, potenzialmente innescando incidenti di sicurezza elettrica con conseguenze irreversibili.
2.Analisi Teorica e Pratica degli Interruttori ad Alta Tensione
2.1 Analisi della Corrosione delle Componenti
Poiché i componenti principali degli interruttori sono metallici, le cause della corrosione degli interruttori possono essere largamente comprese come cause della corrosione dei metalli. La corrosione dei metalli è influenzata da fattori interni ed esterni.
Teoricamente, la temperatura e l'umidità ambientali influenzano la velocità della corrosione chimica dei metalli. Inoltre, la composizione delle soluzioni a contatto con la superficie del metallo e il pH di tali soluzioni svolgono ruoli critici. Questi fattori sono principalmente correlati ai contaminanti e alle particelle PM2.5 che si aderiscono alla superficie del metallo dall'atmosfera.
I fattori interni includono le proprietà fisico-chimiche e la microstruttura del materiale metallico stesso. Se un componente è realizzato con un materiale soggetto alla corrosione, è necessario prestare particolare attenzione all'installazione e al posizionamento del disgiuntore, compresa una scelta accurata della sua ubicazione di installazione. I metalli reattivi perdono facilmente elettroni, portando alla perdita di materiale o alla corrosione galvanica. Pertanto, la corrosione dei disgiuntori ad alta tensione è inevitabile—può solo essere mitigata attraverso misure protettive massime.
Ad esempio, le connessioni su entrambi i lati del disgiuntore ad alta tensione devono essere sicure e affidabili per prevenire la corrosione del componente. Le connessioni tra parti metalliche sono fondamentali e critiche e richiedono un'attenzione speciale.
2.2 Approcci teorici di protezione
Da un punto di vista interno, la selezione di materiali con elevata resistenza alla corrosione per i componenti metallici—mentre si soddisfano altre esigenze di prestazioni—fornisce una protezione fondamentale contro la corrosione.
Da un punto di vista esterno, dovrebbero essere implementati design impermeabili e limitanti l'esposizione per minimizzare il contatto tra le parti metalliche e l'aria umida o altri fattori avversi, evitando problemi come l'accumulo d'acqua e l'eccessiva esposizione atmosferica.
Per il disgiuntore complessivo, dovrebbero essere applicate misure di sigillatura e protezione ai cuscinetti di rotazione e trasmissione per prevenire l' ostruzione causata da condizioni meteorologiche o dall'ingresso d'acqua. Dovrebbero essere applicate rivestimenti protettivi affidabili alle superfici; diversi rivestimenti dovrebbero essere selezionati in base al tipo di metallo, alla funzione del componente e all'ambiente di applicazione, privilegiando sempre la sicurezza, l'efficienza operativa e la convenienza economica.
Le sostanze conduttrici applicate esternamente ai disgiuntori devono soddisfare le specifiche del componente per prevenire l'aumento della resistenza. Quando la corrosione diventa grave, l'unità dovrebbe essere smontata per manutenzione: le superfici di contatto pulite, i bulloni regolati e le parti danneggiate riparate o sostituite.
Le strategie teoriche di protezione forniscono una solida base per la prevenzione pratica della corrosione, con teoria e pratica strettamente correlate e progressivamente rafforzate l'una dall'altra.
2.3 Tecniche pratiche di protezione dalla corrosione
Nel normale utilizzo, il contatto fisso è collegato alla sorgente di alimentazione, mentre il contatto mobile è collegato al carico. Tuttavia, per i disgiuntori installati in armadi di ricezione con alimentazione a cavo, la sorgente di alimentazione è collegata al lato del contatto mobile—una configurazione comunemente nota come "alimentazione inversa".
Durante la manutenzione di routine, dovrebbero essere eseguiti regolarmente controlli generali. Questo costituisce riparazioni minori o occasionali, tipicamente implementate attraverso principi di gestione dinamica e manutenzione di routine, con riparazioni mirate programmate per difetti o malfunzionamenti identificati.
Durante le grandi revisioni, viene eseguita la manutenzione basata sullo smontaggio, che comprende un'ispezione completa dell'equipaggiamento con particolare attenzione alle parti metalliche soggette alla corrosione. I componenti danneggiati vengono sostituiti o riparati utilizzando tecniche appropriate.
Gli meccanismi interni dovrebbero essere ispezionati e puliti periodicamente. Le leve e altri collegamenti di trasmissione dovrebbero essere puliti, lucidati e lubrificati. Dovrebbero essere riapplicati rivestimenti protettivi alle superfici esterne corrosive, e dovrebbero essere installati lubrificanti e dispositivi protettivi aggiuntivi nei cuscinetti.
Queste procedure di manutenzione chiave devono seguire rigorosamente le specifiche tecniche e le linee guida del produttore per garantire che l'equipaggiamento ripristini le sue prestazioni tecniche originali dopo la manutenzione. In base alle cause di corrosione discusse in questo documento, dovrebbero essere eseguite ispezioni di routine su aree vulnerabili, con grandi revisioni effettuate a intervalli prefissati.
3.Conclusione
I disgiuntori ad alta tensione svolgono un ruolo significativo nella vita quotidiana risolvendo problemi di commutazione dei circuiti. Tuttavia, la corrosione di questi disgiuntori può portare a conseguenze serie. Pertanto, devono essere sviluppate misure protettive attraverso la ricerca teorica e l'implementazione pratica per promuovere l'applicazione sicura e affidabile dei disgiuntori ad alta tensione.
