Корозія та захисні практики високовольтних відключаючих пристроїв

Високовольтові відключаючі пристрої широко використовуються, тому до можливих проблем, які можуть виникнути з ними, приділяється велика увага. Серед різних несправностей корозія високовольтових відключаючих пристроїв є однією з основних проблем. З урахуванням цієї ситуації, у цій статті аналізуються склад високовольтових відключаючих пристроїв, види корозії та несправності, спричинені корозією. Також досліджуються причини корозії відключаючих пристроїв та вивчаються теоретичні основи та практичні методи захисту від корозії.

1. Високовольтовий відключаючий пристрій та аналіз корозії
1.1 Складова структура високовольтових відключаючих пристроїв
Високовольтовий відключаючий пристрій складається з п'яти частин: опорна база, провідна частина, ізолятор, передавальний механізм та операторний механізм. Опорна база формує конструктивну основу відключаючого пристрою, підтримуючи та фіксуючи всі інші компоненти як єдине ціле. Провідна частина забезпечує ефективне проводіння струму в контурі. Ізолятори надають електричну ізоляцію між живими частинами та заземленими частинами. Передавальний механізм через ізолятор передає рух на контакти, що дозволяє виконувати операції відключення та включення відключаючого пристрою.

Для забезпечення безпеки, відключаючі пристрої повинні мати чітко видимий відкритий проміжок, а між усіма точками розриву повинна існувати надійна ізоляція. Зовнішні відключаючі пристрої повинні надійно виконувати операції відключення та включення в різних середовищних умовах, таких як вітер, дощ, сніг, пил та повітряне забруднення. Крім того, між відключаючим пристроєм та заземлювачем повинен бути встановлений надійний механічний взаємний блок, щоб забезпечити, що оператори дотримуються безпечних послідовностей операцій.

Наприклад, високовольтові відключаючі пристрої не потребують швидкого виконання операцій відключення або включення, тому вони можуть бути безпосередньо приводитися в рух двигуном. Натомість автоматичні вимикачі (високовольтові або низьковольтові) призначені для підключення або відключення кіл під навантаженням і повинні працювати швидко — повільне або поступове відключення або включення може спричинити дугу. Тому автоматичні вимикачі використовують двигуни, що зберігають енергію, разом з пружинами, щоб зберегти кінетичну енергію, яка відразу ж відпускається, коли це потрібно.

1.2 Класифікація корозії відключаючих пристроїв
Згідно з доповідями, корозія високовольтових відключаючих пристроїв загалом впливає на температуру та вологість, атмосферні забруднювачі та пил, властивості матеріалів компонентів та технологічні процеси. Метал реагує з водою та киснем в атмосфері, а високі температури або великі денні коливання температури прискорюють цю реакцію. Висока вологість та температура значно погіршують корозію металів, що робить корозію особливо серйозною в таких регіонах.

Атмосферні забруднювачі містять сильно корозійні речовини, які поєднуються з вологістю на поверхні металів, формуючи кислотні електроліти, що, в свою чергу, прискорюють електрохімічну корозію. Зі швидким розвитком енергоємких галузей промисловості в Китаї, атмосферне забруднення стало гіршим, кисла дощовина стала більш серйозною, а рівень забруднювачів зрос, створивши злочинний цикл, що посилює корозію металевих компонентів.

Сам матеріал є ще одним важливим фактором, що впливає на корозію. Деякі метали є корозійно-стойкими, а інші вразливі до корозії, спричиненої вологістю; таким чином, вибір матеріалу напряму визначає вразливість до корозії. Під час виробництва нерівномірний тиск або тепло можуть спричинити нерівномірні електродні потенціали, що, в свою чергу, прискорюють корозію. Наприклад, опорні балки відключаючих пристроїв часто виготовляються за допомогою гарячого цинкування, але корозія цих балок є поширеною — це пов'язано я з операційними середовищними умовами, так і з якістю виробництва на заводі.

Поганої якості компоненти можуть піддаватися електрохімічним реакціям, коли вони використовуються в кислій дощовині або солоному тумані, стаючи хрупкими та тріскаючись під зовнішнім напруженням, що може призвести до повного розриву.

1.3 Несправності, спричинені корозією компонентів відключаючих пристроїв
З точки зору невеликих наслідків, корозія спочатку впливає на зовнішній вигляд продукту. Сильна рижавіння є найчастіше зазначеною проблемою користувачів, оскільки рижавілий зовнішній вигляд створює психологічне враження небезпеки. Крім того, корозія може призводити до деформації або зменшення розмірів металевих компонентів, що призводить до їхнього пошкодження або розриву.

Обертальні частини та ланцюги передачі можуть зазнати перешкод; будь-яке завдання механізму може призвести до закликання всього пристрою, що може зробити його непридатним до використання в крайньому випадку, або навіть призвести до розриву зв'язку.

Корозія також до певної міри збільшує контактну опір. Більша контактна опір призводить до нагріву в точках контакту, що, в свою чергу, прискорює окислення металів та збільшує ризик електричної провідності. Довге енергопостачання в таких умовах може призвести до серйозного обгоріння контуру високовольтового відключаючого пристрою, що може спричинити електричні аварії безпеки з незворотними наслідками.

2. Теоретичний та практичний аналіз високовольтових відключаючих пристроїв
2.1 Аналіз корозії компонентів
Оскільки основні компоненти відключаючих пристроїв є металевими, причини корозії відключаючих пристроїв можна переважно розуміти як причини корозії металів. Корозія металів впливає як внутрішні, так і зовнішні фактори.

Теоретично, температура та вологість середовища впливають на швидкість хімічної корозії металів. Крім того, склад розчинів, які контактують з поверхнею металів, та pH цих розчинів відіграють ключову роль. Ці фактори в основному пов'язані з забруднювачами та частинками PM2.5, які прилипають до поверхні металів з атмосфери.

Внутрішні фактори включають фізико-хімічні властивості та мікроструктуру самого металевого матеріалу. Якщо компонент виготовлений з матеріалу, піддаючогося корозії, під час встановлення та розташування відокремлювача необхідно дотримуватися особливої обережності, включаючи тщательний вибір місця його встановлення. Реактивні метали легко втрачають електрони, що призводить до втрати матеріалу або гальванічної корозії. Таким чином, корозія високовольтних відокремлювачів неминуча — її можна лише знизити за допомогою максимальних захисних заходів.

Наприклад, з'єднання з обох боків високовольтного відокремлювача повинні бути надійними та стабільними, щоб запобігти корозії компонентів. З'єднання між металевими частинами є основними та критичними, і вимагають спеціальної уваги.

2.2 Теоретичні підходи до захисту
З внутрішньої точки зору, вибір матеріалів з високою стійкістю до корозії для металевих компонентів — при забезпеченні інших вимог до продуктивності — забезпечує основний захист від корозії.

Ззовні, необхідно реалізувати водонепроникні та проектні рішення, що обмежують вплив, щоб зменшити контакт металевих частин з вологим повітрям або іншими неблагопріятними факторами, уникнути проблем, таких як збирання води та надмірне вплив середовища.

Для всього відокремлювача, на обертаючихся та передавальних підшипниках слід застосувати герметизацію та захисні заходи, щоб запобігти завадам, спричиненим погодними умовами або проникненням води. На поверхні слід застосувати надійні захисні покриття; різні покриття слід вибирати залежно від типу металу, функції компонента та середовища застосування, завжди пріоритетність мають безпека, операційна ефективність та економічна цілеспрямованість.

Провідні речовини, застосовані ззовні до відокремлювачів, повинні відповідати специфікаціям компонентів, щоб запобігти збільшенню опору. Коли загальна корозія стає суттєвою, одиницю слід розібрати для обслуговування: очистити поверхні контакту, налаштувати болти, відновити або замінити пошкоджені деталі.

Теоретичні стратегії захисту забезпечують міцну основу для практичної профілактики корозії, теорія та практика тісно пов'язані та послідовно підсилюють одна одну.

2.3 Практичні методи захисту від корозії
Зазвичай, стаціонарний контакт з'єднується з джерелом живлення, а рухомий контакт — з навантаженням. Однак, для відокремлювачів, встановлених у шафах приймання з кабельним живленням, джерело живлення з'єднується з боку рухомого контакту — така конфігурація відома як "зворотне живлення."

Під час планового обслуговування повинні регулярно проводитися загальні перевірки. Це становить невеликі або наданих ремонтів, зазвичай реалізованих через принципи динамічного управління та планового обслуговування, з цілями ремонту виявлених дефектів або несправностей.

Під час великих капітальних ремонтув, виконується розборне обслуговування, що включає комплексну перевірку обладнання, з особливою увагою до металевих частин, підверджених корозії. Пошкоджені компоненти замінюються або відновлюються за допомогою відповідних технік.

Внутрішні механізми повинні регулярно перевірятися та очищатися. Рушійки та інші передавальні зв'язки повинні очищатися, поліруватися та змащуватися. На зовнішні поверхні, піддавані корозії, слід повторно застосовувати захисні покриття, а також встановлювати додаткове змащення та захисні пристрої на підшипниках.

Ці ключові процедури обслуговування повинні строго дотримуватися технічних специфікацій та рекомендацій виробника, щоб забезпечити, що обладнання після обслуговування повертається до свого початкового технічного стану. Виходячи з причин корозії, обговорених у цій статті, регулярні перевірки повинні проводитися на вразливих ділянках, а великі капітальні ремонту — виконуватися за встановленими інтервалами.

3.Висновок
Високовольтні відокремлювачі відіграють значну роль у повсякденному житті, вирішаючи проблеми комутації цепей. Однак, корозія цих відокремлювачів може призвести до серйозних наслідків. Тому, захисні заходи повинні розроблятися через теоретичні дослідження та практичну реалізацію, щоб сприяти безпечному та надійному застосуванню високовольтних відокремлювачів.