Analyse van corrosiebeschermingstechnologie in hoogspanningsafschakelaars

Hoogspanningsafsluiters zijn cruciale beschermingsapparaten in industriële elektrische systemen. Deze afsluiters, die zowel binnen als buiten op werfterreinen worden geïnstalleerd, zijn tijdens langdurige operatie vatbaar voor corrosie door meerdere factoren. Dit artikel analyseert corrosiebeschermingstechnologieën voor hoogspanningsafsluiters op basis van natuurlijke omgevingscondities, interne structuurontwerp en beschermende coatingstrategieën, met als doel de stabiele en betrouwbare werking van relevante bedrijven te ondersteunen.

1. Onderzoekachtergrond

Hoogspanningsafsluiters dienen als essentiële beveiligingscomponenten in bedrijfselektrische systemen. Vanwege hun typische inzet in zowel binnens- als buitensluiteromgevingen, staan ze voortdurend bloot aan verschillende corrosieve agenten over de tijd. Dit artikel onderzoekt corrosiebeschermingstechnieken door drie kernaspecten te onderzoeken: natuurlijke omgeving, interne constructie en beschermende coatings—waarmee praktische richtlijnen worden gegeven voor het verbeteren van de betrouwbaarheid van apparatuur en het ondersteunen van duurzame industriële operaties.

Corrosiefactoren die hoogspanningsafsluiters beïnvloeden

(1) Natuurlijke omgevingsfactoren
Gezien hun cruciale rol bij het waarborgen van stabiel netwerkbedrijf, hebben hoogspanningsafsluiters strenge omgevingsvereisten. Ze worden doorgaans geïnstalleerd op locaties met:

• Hoogte ≤ 1.000 m

• Omgevingstemperatuur variërend van –30 °C tot +40 °C

• Dagelijkse gemiddelde relatieve luchtvochtigheid ≤ 95% RH

In veel industriële omgevingen met hoge omgevingstemperaturen, worden afsluiters vaak buiten geplaatst. Aangezien de meeste componenten van afsluiters metalen zijn, versnelt langdurige blootstelling aan hoge luchtvochtigheid en temperatuur oxidatiereacties tussen metaaloppervlakken en atmosferische vochtigheid. Dit leidt over de tijd tot een verminderde prestatie. In regio's met grote dagelijkse temperatuurschommelingen verergert condensatie op metaaloppervlakken significaat de corrosie.

Bovendien, in industriële gebieden waar kolenverbranding of chemische verwerking vervuilende stoffen (bijvoorbeeld SO₂, NOₓ, chloorverbindingen) vrijgeeft, versterkt atmosferische besmetting de corrosie van metalen structuren. Bedrijven moeten op basis van lokale omgevingscondities passende anti-corrosiecoatings selecteren of tijdige componentvervangingen plannen.

(2) Componentstructuurfactoren
Een hoogspanningsafsluiter bestaat doorgaans uit een basisassemblage, geleidende delen, isolerende componenten en bedienings/overdrachtmechanismen. Slecht structuurontwerp of onjuiste installatie kan leiden tot gaten of dode zones waar stof, vocht en corrosieve deeltjes zich kunnen ophopen—wat uiteindelijk roest veroorzaakt in kritieke gebieden.

Tijdens de bedrijfsfase zijn contactplaten—sleutelinterfaces die verschillende geleidende elementen verbinden—bijzonder kwetsbaar. Wanneer verschillende soorten metalen zoals koper, aluminium en staal onder belasting in contact komen, treedt galvanische (elektrochemische) corrosie op. Dit verhoogt de contactweerstand, genereert lokale verhitting en versnelt de verslechtering van overdrachts- en bedieningsmechanismen.

Daarom moeten tijdens aankoop en onderhoud medewerkers dimensie- en elektrische parameters nauwkeurig controleren, proefritten uitvoeren om de structuurintegriteit te beoordelen, en prioriteit geven aan afsluiters met robuuste, corrosiebestendige ontwerpen.

2. Corrosiebeschermingsstrategieën voor hoogspanningsafsluiters

2.1 Detectie van insulatorbreuk

Insulatorfaal vormt ernstige risico's voor elektrische systemen. Porceleinen isolatoren, die langdurig blootgesteld zijn aan omgevingsstress, kunnen corrosie en veroudering ondergaan. Aangezien zij cruciale mechanische steun en elektrische isolatie bieden tussen geleidende en overdrachtsdelen, kan elke breuk kortsluitingen, stroomuitval of zelfs veiligheidsrisico's veroorzaken.

Ultrasone testing is een wijdverspreide methode voor het detecteren van insulatordefecten. Bijvoorbeeld, in paalporseleinisolatoren komen breuken vaak voor 10–20 mm onder de gegoten ijzeren flens. Inspecteurs moeten ultrasone sondes (≤5 mm diameter) gebruiken op de flens en aangrenzende cilindervlakken, met de kromming van de sonde aangepast aan het profiel van de isolator. Door K-waarden van hoeksondes te combineren met metingen van de afstand tussen flens en cilinder en het analyseren van sluipgolfpropagatiedata, kunnen microbarsten precies worden geïdentificeerd. Vroege detectie stelt tijdige vervanging via luchtwerkplatforms mogelijk, waardoor ononderbroken afsluiteroperatie wordt gewaarborgd.

2.2 Vervanging van aluminiumgebaseerde hoofdcomponenten

Gangbare materialen voor afsluiterlichamen omvatten aluminium, staal en koper, elk met unieke corrosiebestendigheidskenmerken (zie Tabel 1). Aluminium vertoont superieure oxidatieresistentie en thermische stabiliteit. Bij omgevingstemperaturen vormt het een dichte, zelf-passiverende oxide-laag via de reactie:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Deze Al₂O₃-film (meestal 0,010–0,015 μm dik) beschermt effectief het onderliggende metaal tegen atmosferische en thermische corrosie. Eventuele resterende gevoeligheid voor vocht kan worden verminderd met hydrofobe oppervlaktecoatings.

Waar elektrische prestaties toestaan, moeten hoofdstructurele componenten bij de eerste tekenen van roest worden vervangen. In omgevingen met hoge zwavel/chloor-emissies (bijvoorbeeld energiecentrales), vereist multi-factor corrosie door vocht en rookgas het gebruik van geavanceerde legeringen—zoals aluminium-koper of aluminium-zink—als optimale materiaalkeuzes voor kritieke delen.

2.3 Galvaniseren van staalcomponenten

Conventionele verflagen bieden onvoldoende bescherming tegen agressieve industriële vervuilende stoffen zoals SO₂ en chloor. Warmgedoopt of elektrogalvaniseren is daarom een primaire corrosieremmingstechniek voor staaldelen in afsluiters.

Zink is kosteneffectief, biedt uitstekende kathodische (offerslag) bescherming en vormt een duurzame corrosiebestendige laag. Het galvaniseringsproces omvat:

• Oppervlakvoorbereiding: Slijpen of polijsten om splinters en roest te verwijderen.

• Ontvetting: Alkalisch reinigen met NaOH en Na₂CO₃, gevolgd door grondig spoelen met heet water.

• Inzuurten: Indopen in een zuur oplossing voor sterke etching, gevolgd door spoelen met water en drogen.

• Elektroplateren: Gebruik van een neutrale kaliumchloride-gebaseerde zinkbad (met glansmiddelen en verzachters) bij 25–35 °C, ondersteund door luchtverplaatsing door samengeperste lucht; plaatduur ≤ 30 minuten.

• Passivatie: Indopen van het geplateerde deel in een kamertemperatuur oplossing van ~8–10 g/L zwavelzuur en 200 g/L kaliumdichromaat om een dichte chromaat conversie coating te vormen.

• Eindreiniging & drogen: Spoeling met ultrageleid assistentie, gevolgd door drogen met warme lucht.

Voor continu onderhoud moeten technici gebruik maken van vooraf gefabriceerde reservekits, molybdeengedisulfide (MoS₂)-gebaseerde smeermiddelen toepassen op overbrengings- en bedieningsmechanismen, basislagers smeren en contactgaten in geleidende assamblages afsluiten—daarmee de algemene corrosiebestendigheid verbeterend door middel van routine-inspectie en -onderhoud.

3. Conclusie

Hoogspanningsafschakelaars zijn onmisbaar in elektrische systemen van energiebedrijven, waardoor de betrouwbare werking van isolatoren en andere cruciale componenten wordt gewaarborgd. Echter, langdurige blootstelling aan strenge natuurlijke omstandigheden en suboptimale structurele ontwerpen maakt ze vatbaar voor corrosie. Om dit aan te pakken, presenteert dit artikel een grondige analyse van corrosiebeschermingsmaatregelen—inclusief detectie van isolatorfracturen, strategische materiaalvervanging (bijv. aluminiumlegeringen), en geavanceerde metalenbeschermingstechnieken zoals galvaniseren. Deze strategieën versterken collectief de duurzaamheid, veiligheid en operationele levensduur van hoogspanningsafschakelaars in veeleisende industriële toepassingen.