Sự Hư Hỏa Và Các Phương Pháp Bảo Vệ Của Công Tắc Ngắt Điện Áp Cao
Các công tắc cách điện cao áp được sử dụng rất rộng rãi, do đó mọi người đặc biệt quan tâm đến các vấn đề tiềm tàng có thể phát sinh từ chúng. Trong số các lỗi khác nhau, sự ăn mòn của công tắc cách điện là mối quan tâm chính. Trước tình hình này, bài viết này phân tích cấu tạo của công tắc cách điện, các loại ăn mòn và các lỗi do ăn mòn gây ra. Nó cũng điều tra nguyên nhân gây ăn mòn công tắc và nghiên cứu cơ sở lý thuyết cũng như kỹ thuật thực tế để bảo vệ chống ăn mòn.
1.Công tắc Cách Điện Cao Áp và Phân Tích Ăn Mòn
1.1 Cấu tạo Của Công Tắc Cách Điện Cao Áp
Một công tắc cách điện cao áp bao gồm năm phần: đế đỡ, phần dẫn điện, vật liệu cách điện, cơ chế truyền động và cơ chế vận hành. Đế đỡ tạo nên nền tảng cấu trúc cho công tắc, hỗ trợ và cố định tất cả các thành phần khác thành một đơn vị tích hợp. Phần dẫn điện đảm bảo việc dẫn điện hiệu quả trong mạch. Vật liệu cách điện cung cấp cách điện điện giữa các phần có điện và các phần nối đất. Cơ chế truyền động hoạt động thông qua vật liệu cách điện để chuyển chuyển động đến các tiếp điểm, cho phép mở và đóng công tắc.
Để đảm bảo an toàn, công tắc phải có khoảng cách mở rõ ràng, và phải có cách điện đáng tin cậy giữa tất cả các điểm ngắt. Các công tắc ngoài trời phải hoạt động đáng tin cậy khi mở và đóng dưới nhiều điều kiện môi trường như gió, mưa, tuyết, bụi và ô nhiễm không khí. Ngoài ra, phải lắp đặt khóa cơ học đáng tin cậy giữa công tắc và công tắc nối đất để đảm bảo người vận hành tuân theo trình tự vận hành an toàn.
Ví dụ, công tắc cách điện cao áp không yêu cầu tốc độ vận hành nhanh khi mở hoặc đóng, vì vậy chúng có thể được điều khiển trực tiếp bằng động cơ. Ngược lại, các công tắc (cao hay thấp áp) được thiết kế để kết nối hoặc ngắt mạch dưới tải và phải hoạt động nhanh chóng - việc mở hoặc đóng chậm hoặc dần dần sẽ gây ra hồ quang. Do đó, các công tắc sử dụng động cơ tích trữ năng lượng kết hợp với lò xo để lưu trữ năng lượng động, sau đó giải phóng ngay lập tức khi cần.
1.2 Phân Loại Ăn Mòn Công Tắc
Theo báo cáo, ăn mòn của công tắc cách điện cao áp thường bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm, chất ô nhiễm và bụi trong không khí, tính chất vật liệu của các thành phần và quy trình sản xuất. Kim loại phản ứng với nước và oxy trong không khí, và nhiệt độ cao hoặc biến đổi nhiệt độ lớn trong ngày làm tăng tốc quá trình này. Độ ẩm cao và nhiệt độ làm tăng đáng kể sự ăn mòn kim loại, khiến ăn mòn trở nên nghiêm trọng ở những khu vực như vậy.
Chất ô nhiễm trong không khí chứa các chất ăn mòn mạnh, kết hợp với độ ẩm trên bề mặt kim loại để tạo thành điện giải axit, từ đó làm tăng tốc quá trình ăn mòn điện hóa. Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp tiêu thụ năng lượng ở Trung Quốc, ô nhiễm không khí đã trở nên tồi tệ hơn, mưa axit đã trở nên nghiêm trọng hơn, và mức độ ô nhiễm đã tăng lên, tạo ra một vòng luẩn quẩn làm tăng cường sự ăn mòn của các thành phần kim loại.
Chất liệu bản thân là một yếu tố khác ảnh hưởng lớn đến ăn mòn. Một số kim loại có khả năng chống ăn mòn, trong khi những kim loại khác dễ bị ăn mòn do độ ẩm; do đó, việc chọn chất liệu trực tiếp quyết định khả năng bị ăn mòn. Trong quá trình sản xuất, áp suất không đồng đều hoặc nhiệt độ có thể gây ra điện cực tiềm năng không đồng đều, làm tăng tốc quá trình ăn mòn. Ví dụ, các dầm đỡ của công tắc thường được sản xuất bằng phương pháp mạ kẽm nhúng nóng, nhưng hiện tượng gỉ sét của các dầm này là phổ biến - liên quan đến cả điều kiện vận hành và chất lượng sản xuất tại nhà máy.
Các thành phần kém chất lượng có thể trải qua phản ứng điện hóa khi tiếp xúc với mưa axit hoặc phun muối trong quá trình vận hành, trở nên giòn và nứt vỡ dưới sức ép bên ngoài, có thể dẫn đến gãy hoàn toàn.
1.3 Lỗi Do Ăn Mòn Thành Phần Công Tắc
Từ góc độ nhỏ, ăn mòn đầu tiên ảnh hưởng đến ngoại hình của sản phẩm. Gỉ sét nặng là vấn đề thường được báo cáo nhất bởi người dùng, vì một ngoại hình bị gỉ sét tạo ra ấn tượng tâm lý về sự không an toàn. Hơn nữa, ăn mòn có thể gây biến dạng kích thước hoặc giảm kích thước của các thành phần kim loại, dẫn đến hư hỏng hoặc gãy.
Các bộ phận xoay và chuỗi truyền động có thể gặp sự cản trở; bất kỳ sự cản trở nào trong cơ chế có thể khiến toàn bộ thiết bị bị kẹt, không hoạt động trong trường hợp nghiêm trọng hoặc thậm chí gây gãy liên kết.
Ăn mòn cũng làm tăng sức cản tiếp xúc ở một mức độ nào đó. Sức cản tiếp xúc cao hơn dẫn đến nhiệt độ tăng tại các điểm tiếp xúc, làm tăng tốc quá trình oxi hóa kim loại và tăng nguy cơ mất điện. Việc cung cấp điện kéo dài trong điều kiện này có thể dẫn đến cháy nghiêm trọng trong mạch công tắc cách điện cao áp, có thể gây ra tai nạn an toàn điện với hậu quả không thể đảo ngược.
2.Phân Tích Lý Thuyết và Thực Tế về Công Tắc Cách Điện Cao Áp
2.1 Phân Tích Ăn Mòn Thành Phần
Vì các thành phần chính của công tắc là kim loại, nguyên nhân gây ăn mòn công tắc có thể hiểu chủ yếu là nguyên nhân gây ăn mòn kim loại. Sự ăn mòn kim loại chịu ảnh hưởng từ cả yếu tố nội bộ và ngoại vi.
Theo lý thuyết, nhiệt độ và độ ẩm môi trường ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn hóa học của kim loại. Ngoài ra, thành phần của dung dịch tiếp xúc với bề mặt kim loại và giá trị pH của những dung dịch đó cũng đóng vai trò quan trọng. Những yếu tố này chủ yếu liên quan đến chất ô nhiễm và hạt PM2.5 bám vào bề mặt kim loại từ không khí.
Những yếu tố nội bộ bao gồm các tính chất vật lý hóa học và vi cấu trúc của chính vật liệu kim loại. Nếu một thành phần được làm từ vật liệu dễ bị ăn mòn, cần phải hết sức cẩn thận trong việc lắp đặt và vị trí đặt công tắc cách ly, bao gồm việc lựa chọn cẩn thận vị trí lắp đặt. Các kim loại phản ứng dễ mất electron, dẫn đến mất mát vật liệu hoặc ăn mòn điện hóa. Do đó, sự ăn mòn của công tắc cách ly điện áp cao là không thể tránh khỏi—chỉ có thể giảm thiểu thông qua các biện pháp bảo vệ tối đa.
Ví dụ, các kết nối ở cả hai bên của công tắc cách ly điện áp cao phải chắc chắn và đáng tin cậy để ngăn chặn sự ăn mòn của thành phần. Các kết nối giữa các phần kim loại là cơ bản và quan trọng, đòi hỏi sự chú ý đặc biệt.
2.2 Phương pháp bảo vệ lý thuyết
Từ góc độ nội bộ, việc lựa chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn tốt cho các thành phần kim loại—trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất khác—cung cấp bảo vệ cơ bản chống lại sự ăn mòn.
Từ góc độ ngoại vi, thiết kế chống thấm nước và hạn chế tiếp xúc nên được thực hiện để giảm thiểu sự tiếp xúc giữa các phần kim loại với không khí ẩm ướt hoặc các yếu tố bất lợi khác, tránh các vấn đề như tích tụ nước và tiếp xúc quá mức với môi trường.
Đối với công tắc cách ly tổng thể, các biện pháp niêm phong và bảo vệ nên được áp dụng tại các ổ bi xoay và truyền động để ngăn chặn sự cản trở do điều kiện thời tiết hoặc nước xâm nhập. Các lớp phủ bảo vệ đáng tin cậy nên được áp dụng lên bề mặt; các lớp phủ khác nhau nên được lựa chọn dựa trên loại kim loại, chức năng của thành phần và môi trường sử dụng, luôn ưu tiên an toàn, hiệu quả vận hành và tính kinh tế.
Các chất dẫn điện được áp dụng bên ngoài công tắc cách ly phải đáp ứng các thông số kỹ thuật của thành phần để ngăn chặn sự tăng kháng. Khi sự ăn mòn tổng thể trở nên nghiêm trọng, đơn vị nên được tháo dỡ để bảo dưỡng: làm sạch các bề mặt tiếp xúc, điều chỉnh các vít, và sửa chữa hoặc thay thế các phần bị hỏng.
Các chiến lược bảo vệ lý thuyết cung cấp nền tảng vững chắc cho việc phòng chống ăn mòn thực tế, với lý thuyết và thực tiễn được liên kết chặt chẽ và hỗ trợ lẫn nhau theo từng bước.
2.3 Kỹ thuật bảo vệ ăn mòn thực tế
Thông thường, tiếp điểm tĩnh được kết nối với nguồn điện, và tiếp điểm di chuyển được kết nối với tải. Tuy nhiên, đối với công tắc cách ly được lắp đặt trong tủ nhận có nguồn cấp bằng cáp, nguồn điện được kết nối với phía tiếp điểm di chuyển—một cấu hình thường được gọi là “nạp ngược.”
Trong quá trình bảo dưỡng định kỳ, các kiểm tra tổng quát nên được thực hiện thường xuyên. Điều này bao gồm các sửa chữa nhỏ hoặc tùy chỉnh, thường được thực hiện thông qua quản lý động và nguyên tắc bảo dưỡng định kỳ, với các sửa chữa mục tiêu được lên lịch cho các khuyết tật hoặc lỗi đã được xác định.
Trong quá trình đại tu lớn, bảo dưỡng dựa trên việc tháo dỡ được thực hiện, bao gồm kiểm tra toàn diện thiết bị với sự tập trung đặc biệt vào các phần kim loại dễ bị ăn mòn. Các thành phần bị hỏng được thay thế hoặc sửa chữa bằng các kỹ thuật phù hợp.
Các cơ chế nội bộ nên được kiểm tra và làm sạch định kỳ. Các cần gạt và các liên kết truyền động khác nên được làm sạch, đánh bóng và bôi trơn. Các lớp phủ bảo vệ nên được tái áp dụng lên các bề mặt bên ngoài bị ăn mòn, và các thiết bị bảo vệ và bôi trơn bổ sung nên được lắp đặt tại các ổ bi.
Các quy trình bảo dưỡng chính này phải tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật và hướng dẫn của nhà sản xuất để đảm bảo thiết bị phục hồi hiệu suất kỹ thuật ban đầu sau khi được bảo dưỡng. Dựa trên các nguyên nhân gây ăn mòn được thảo luận trong bài viết, các cuộc kiểm tra định kỳ nên được thực hiện thường xuyên trên các khu vực dễ bị tổn thương, và các cuộc đại tu lớn nên được thực hiện theo các khoảng thời gian đã định.
3.Kết luận
Công tắc cách ly điện áp cao đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày bằng cách giải quyết các vấn đề chuyển mạch mạch điện. Tuy nhiên, sự ăn mòn của các công tắc cách ly này có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng. Do đó, các biện pháp bảo vệ phải được phát triển thông qua cả nghiên cứu lý thuyết và thực hiện thực tế để thúc đẩy việc áp dụng an toàn và đáng tin cậy của công tắc cách ly điện áp cao.
