Анализ на технологията за защита от корозия във високонапрегнатите разключватели

Високонапрегатните разключватели са важни защитни устройства в индустриалните електрически системи. Обикновено монтирани както във вътрешни, така и външни условия на работните места, тези разключватели са склонни към корозия от различни фактори при дългосрочна употреба. Тази статия анализира технологии за защита от корозия на високонапрегатните разключватели, основавайки се на естествените околни условия, вътрешния конструктивен дизайн и стратегии за защитно покритие, с цел да подкрепят стабилната и надеждна работа на съответните предприятия.

1. Фон на изследването

Високонапрегатните разключватели служат като важни защитни компоненти в електрическите системи на предприятията. В резултат на техния обичаен монтаж както във вътрешни, така и външни условия, те са непрекъснато изложени на различни корозивни агенти през времето. Тази статия разглежда техники за защита от корозия, като изследва три ключови аспекта: естествена среда, вътрешна конструкция и защитни покрития – предоставяйки практически насоки за подобряване на надеждността на оборудването и подкрепяне на устойчивите индустриални операции.

Фактори, влияещи на корозията на високонапрегатните разключватели

(1) Естествени фактори на околната среда
Учитывайки техния ключов роля за осигуряване на стабилна работа на електроенергийната система, високонапрегатните разключватели имат строги изисквания към околната среда. Те са обикновено инсталирани на места с:

• Надморска височина ≤ 1,000 m

• Окръжна температура между –30 °C и +40 °C

• Дневна относителна влажност ≤ 95% RH

В много индустриални условия с висока околната температура, разключвателите често се поставят вън. Тъй като повечето компоненти на разключвателите са метални, продължителното излагане на висока влажност и температура ускорява окислителните реакции между металните повърхности и атмосферната влага. Това води до намаляване на производителността с течение на времето. В региони с големи суточни колебания на температурата, кондензацията на металните повърхности значително усилва корозията.

Освен това, в индустриални райони, където се изгарят въглища или се извършва химическа обработка, които изпълзват замърсители (например SO₂, NOₓ, хлориди), атмосферното замърсяване усилва корозията на металните структури. Предприятията трябва да избират подходящи антикорозивни покрития или да планират своевременна замяна на компонентите в зависимост от местните околните условия.

(2) Фактори, свързани с конструкцията на компонентите
Високонапрегатният разключвател обикновено се състои от основна сборка, проводящи части, изолиращи компоненти и механизми за управление и пренасяне. Лош конструктивен дизайн или неправилна инсталация могат да създадат празнини или зони, където пыл, влага и корозивни частици се натрупат – с времето причинявайки ръждяване в критични области.

По време на работа, контактните платки – ключови интерфейси, свързващи различни проводящи елементи, са особено уязвими. Когато различни метали като мед, алуминий и стомана се допират под натоварване, възниква галванична (електрохимична) корозия. Това увеличава контактното съпротивление, генерира локално затопляне и ускорява ветреширането на механизми за пренасяне и управление.

Ето защо, по време на закупуване и поддръжка, персоналът трябва точно да провери размерни и електрически параметри, да проведе пробни тестове за оценка на конструктивната целост и да предпочита разключватели със здрав, устойчив на корозия, дизайн.

2. Стратегии за защита от корозия на високонапрегатните разключватели

2.1 Детектиране на разцепване на изолаторите

Повредата на изолаторите представлява сериозен риск за електрическите системи. Порцелановите изолатори, изложени на дългосрочен екологичен стрес, могат да бъдат корозирани и стареещи. Тъй като те осигуряват критична механична подпора и електрическа изолация между проводящите и пренасяващите части, всяко разцепване може да предизвика късо съединение, прекъсване на тока или дори безопасностни рискове.

Ултразвуковото тестирование е широко приет метод за откриване на дефекти на изолаторите. Например, при стълбови порцеланови изолатори, разцепванията обикновено се появяват на 10–20 мм под чугунената фланга. Инспекторите трябва да използват ултразвукови сонди (≤5 mm диаметър) върху флангата и съседните цилиндрични повърхности, съпоставяйки кривината на сондата с профила на изолатора. Чрез комбиниране на K-стойностите на ъгловите сонди с измервания на разстоянието между фланга и цилиндъра и анализ на данни за разпространение на крепащите вълни, микроразцепванията могат да бъдат точно идентифицирани. Ранното откриване позволява своевременна замяна чрез въздушни работни платформи, осигурявайки непрекъсната работа на разключвателя.

2.2 Замяна на главните компоненти, базирани на алуминий

Общи материали за тела на разключвателите включват алуминий, стомана и мед, всеки с различни свойства на устойчивост към корозия (виж таблица 1). Алуминият демонстрира отлична устойчивост към окисление и термална стабилност. При околната температура, той формира гъста, самообразуваща се оксидна слой чрез реакцията:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Този Al₂O₃ слой (обикновено 0.010–0.015 μm дебел) ефективно защитава подлежащия метал от атмосферна и термална корозия. Остатъчната чувствителност към влага може да бъде намалена с хидрофобни повърхностни покрития.

Когато електрическите характеристики позволяват, главните конструктивни компоненти трябва да бъдат заменени при ранни признаци на ръждяване. В условия с висока емисия на сяр/хлориди (например, в електроцентрали), многократната корозия от влага и печни газове изисква използването на напреднали сплави – като алуминий-мед или алуминий-цинк – като оптимален избор на материал за критични части.

2.3 Галванизиране на стоманените компоненти

Традиционните боядисващи покрития предлагат недостатъчна защита срещу агресивни индустриални замърсители като SO₂ и хлор. Ето защо, галванизирането при висока температура или електрогалванизирането е основна техника за намаляване на корозията на стоманените части в разключвателите.

Цинк е икономически ефективен, предоставя отлична катодна (жертвенна) защита и образува издръжлив слой, устойчив на корозия. Процесът на цинковане включва:

• Подготовка на повърхността: зачистване или полирование за премахване на бурни и ръже.

• Дегреасиране: алкално чистене с NaOH и Na₂CO₃, последвано от тщателно сполскане с гореща вода.

• Маринование: поглъждане в киселина за силно гравиране, след което сполскане с вода и сушка.

• Електроосаждане: използване на нейтрална баня от хлорид на калий (с добавки за яркост и мекота) при 25–35 °C, подпомагана от агитация с компресиран въздух; продължителност на осаждането ≤ 30 минути.

• Пасивация: поглъждане на оцинкования елемент в стаенотемпературна смес от ~8–10 г/л серната киселина и 200 г/л дихромат на калий, за да се формира плътен хроматен преобразувателен слой.

• Финално чистене и сушка: сполскане с ултразвуково асистиране, последвано от сушка с горещ въздух.

За постоянното поддържане техниците трябва да използват предварително изработени запасни набори, да прилагат смазки на база дисулфид на молибден (MoS₂) към предавателните и оперативните механизми, да смазват основните лагери и да запечатват контактните разстояния в проводимите сборки—така подобрявайки общата устойчивост към корозията чрез редовна проверка и грижа.

3. Заключение

Високонапрегнатите разединители са незаменими в електрическите системи на енергийните предприятия, гарантирайки надеждната работа на изолаторите и други критични компоненти. Въпреки това, дългото излагане на сурови природни условия и недостатъчни конструктивни проекции ги правят чувствителни към корозия. За справяне с това, настоящата статия представя комплексен анализ на мерките за защита от корозията—включително детекция на разцепване на изолаторите, стратегическа замена на материали (например, алюминиеви сплави) и напредналите техники за метална защита като цинковане. Тези стратегии колективно подобряват издръжливостта, безопасността и експлоатационния живот на високонапрегнатите разединители в трудни индустриални приложения.