การวิเคราะห์เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนในตัวแยกแรงดันสูง

สวิทช์ตัดไฟแรงสูงเป็นอุปกรณ์ป้องกันที่สำคัญในระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรม ทั่วไปแล้วจะติดตั้งทั้งภายในและภายนอกสถานที่ทำงาน ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนจากหลายปัจจัยในระหว่างการทำงานระยะยาว บทความนี้วิเคราะห์เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนสำหรับสวิทช์ตัดไฟแรงสูงตามสภาพแวดล้อมธรรมชาติ การออกแบบโครงสร้างภายใน และกลยุทธ์การเคลือบป้องกัน เพื่อสนับสนุนการทำงานที่มั่นคงและเชื่อถือได้ขององค์กรที่เกี่ยวข้อง

1. พื้นหลังของการวิจัย

สวิทช์ตัดไฟแรงสูงเป็นส่วนประกอบสำคัญในการป้องกันระบบไฟฟ้าขององค์กร เนื่องจากมักติดตั้งทั้งภายในและภายนอกสถานที่ทำงาน ทำให้ต้องเผชิญกับสารกัดกร่อนต่างๆ ในระยะเวลายาวนาน บทความนี้สำรวจเทคนิคการป้องกันการกัดกร่อนโดยพิจารณาจากสามด้านหลัก: สภาพแวดล้อมธรรมชาติ, การออกแบบโครงสร้างภายใน, และการเคลือบป้องกัน—เพื่อให้คำแนะนำปฏิบัติในการเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และสนับสนุนการดำเนินงานอุตสาหกรรมอย่างยั่งยืน

ปัจจัยการกัดกร่อนที่กระทบสวิทช์ตัดไฟแรงสูง

(1) ปัจจัยสภาพแวดล้อมธรรมชาติ
เนื่องจากบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานที่มั่นคงของระบบไฟฟ้า สวิทช์ตัดไฟแรงสูงมีข้อกำหนดทางสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด มักติดตั้งในสถานที่ที่มี:

• ระดับความสูง ≤ 1,000 เมตร

• อุณหภูมิแวดล้อมอยู่ระหว่าง –30 °C ถึง +40 °C

• ความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยรายวัน ≤ 95% RH

ในหลายบริบทอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูง สวิทช์ตัดไฟมักวางไว้ภายนอก เนื่องจากส่วนใหญ่ของสวิทช์ตัดไฟเป็นโลหะ การสัมผัสกับความชื้นและความร้อนสูงเป็นเวลานานจะเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างผิวโลหะกับความชื้นในอากาศ ทำให้ประสิทธิภาพลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ในพื้นที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิประจำวันมาก ความชื้นบนผิวโลหะจะทำให้การกัดกร่อนรุนแรงขึ้น

นอกจากนี้ ในพื้นที่อุตสาหกรรมที่มีการเผาไหม้ถ่านหินหรือการประมวลผลเคมีปล่อยมลพิษ (เช่น SO₂, NOₓ, คลอไรด์) การปนเปื้อนในบรรยากาศจะทำให้การกัดกร่อนของโครงสร้างโลหะรุนแรงขึ้น องค์กรควรเลือกใช้การเคลือบป้องกันการกัดกร่อนที่เหมาะสมหรือวางแผนเปลี่ยนส่วนประกอบอย่างทันท่วงทีตามสภาพแวดล้อมท้องถิ่น

(2) ปัจจัยโครงสร้างส่วนประกอบ
สวิทช์ตัดไฟแรงสูงทั่วไปประกอบด้วยฐานประกอบ, ส่วนนำไฟฟ้า, ส่วนฉนวน, และกลไกการควบคุม/ส่งผ่าน การออกแบบโครงสร้างที่ไม่เหมาะสมหรือการติดตั้งที่ไม่ถูกต้องสามารถสร้างช่องว่างหรือพื้นที่ตายที่ฝุ่น, ความชื้น, และอนุภาคกัดกร่อนสะสม—ส่งผลให้เกิดสนิมในพื้นที่สำคัญ

ในการทำงาน แผ่นติดต่อ—ส่วนสำคัญที่เชื่อมต่อส่วนนำไฟฟ้าต่างๆ—เป็นส่วนที่อ่อนไหวเป็นพิเศษ เมื่อโลหะที่แตกต่างกัน เช่น ทองแดง, อลูมิเนียม, และเหล็ก มาสัมผัสกันภายใต้โหลด อาจเกิดการกัดกร่อนกาลวาโน (อิเล็กโทรเคมี) ทำให้ความต้านทานการติดต่อเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดความร้อนเฉพาะที่ และเร่งการเสื่อมสภาพของกลไกการส่งผ่านและการควบคุม

ดังนั้น ในระหว่างการจัดซื้อและการบำรุงรักษา บุคลากรต้องตรวจสอบพารามิเตอร์ขนาดและไฟฟ้าอย่างแม่นยำ ทำการทดสอบการทำงานเพื่อประเมินความสมบูรณ์ของโครงสร้าง และให้ความสำคัญกับสวิทช์ตัดไฟที่มีการออกแบบทนทานต่อการกัดกร่อน

2. กลยุทธ์การป้องกันการกัดกร่อนสำหรับสวิทช์ตัดไฟแรงสูง

2.1 การตรวจจับการแตกของฉนวน

การชำรุดของฉนวนเป็นอันตรายร้ายแรงต่อระบบไฟฟ้า ฉนวนเซรามิก ที่ถูกกดดันด้วยสภาพแวดล้อมระยะยาว อาจเกิดการกัดกร่อนและเสื่อมสภาพ ซึ่งให้การรองรับทางกลและแยกไฟฟ้าระหว่างส่วนนำไฟฟ้าและส่วนส่งผ่าน หากเกิดการแตกอาจทำให้เกิดวงจรป้อนกลับ การขาดไฟ หรือแม้แต่ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

การทดสอบด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่นิยมใช้ในการตรวจจับข้อบกพร่องของฉนวน เช่น ในฉนวนโพสต์แบบเซรามิก การแตกมักเกิดขึ้น 10–20 มม. ใต้ขอบเหล็กหล่อ ผู้ตรวจสอบควรใช้หัวตรวจอัลตราโซนิก (เส้นผ่านศูนย์กลาง ≤5 มม.) บนขอบและพื้นผิวทรงกระบอกที่อยู่ใกล้เคียง โดยปรับความโค้งของหัวตรวจให้ตรงกับโปรไฟล์ของฉนวน ด้วยการรวมค่า K ของหัวตรวจที่มุมกับการวัดระยะห่างระหว่างขอบและทรงกระบอก และวิเคราะห์ข้อมูลการกระจายคลื่นครีป สามารถระบุรอยแตกขนาดเล็กได้อย่างแม่นยำ การตรวจพบในระยะเริ่มต้นช่วยให้สามารถเปลี่ยนทดแทนได้ทันท่วงทีผ่านแพลตฟอร์มการทำงานทางอากาศ ทำให้การทำงานของสวิทช์ตัดไฟไม่หยุดชะงัก

2.2 การเปลี่ยนส่วนประกอบหลักที่ทำจากอะลูมิเนียม

วัสดุทั่วไปสำหรับโครงสวิทช์ตัดไฟ ได้แก่ อะลูมิเนียม, เหล็ก, และทองแดง แต่ละชนิดมีคุณสมบัติการต้านทานการกัดกร่อนที่แตกต่างกัน (ดูตาราง 1) อะลูมิเนียมมีความสามารถในการต้านทานการออกซิเดชันและความมั่นคงทางความร้อนสูง ที่อุณหภูมิแวดล้อม สามารถสร้างชั้นออกไซด์ที่หนาแน่นและป้องกันตนเองผ่านปฏิกิริยา:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

ชั้น Al₂O₃ นี้ (โดยทั่วไปมีความหนา 0.010–0.015 ไมโครเมตร) สามารถป้องกันโลหะด้านล่างจากความกัดกร่อนทางอากาศและทางความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความไวต่อความชื้นที่เหลืออยู่สามารถลดลงด้วยการเคลือบพื้นผิวที่กันน้ำ

เมื่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอนุญาต ส่วนประกอบโครงสร้างหลักควรเปลี่ยนเมื่อมีสัญญาณแรกของสนิม ในสภาพแวดล้อมที่มีการปล่อยกำมะถัน/คลอไรด์สูง (เช่น โรงไฟฟ้า) การกัดกร่อนจากความชื้นและควันไอเสียจำเป็นต้องใช้อัลลอยด์ขั้นสูง เช่น อะลูมิเนียม-ทองแดง หรือ อะลูมิเนียม-สังกะสี เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับส่วนประกอบสำคัญ

2.3 การชุบสังกะสีส่วนประกอบเหล็ก

การเคลือบด้วยสีทั่วไปไม่เพียงพอในการป้องกันมลพิษทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง เช่น SO₂ และคลอไรด์ ดังนั้น การชุบสังกะสีด้วยวิธีการชุบด้วยความร้อนหรือชุบไฟฟ้าจึงเป็นเทคนิคการป้องกันการกัดกร่อนหลักสำหรับส่วนประกอบเหล็กในสวิทช์ตัดไฟ

สังกะสีมีราคาประหยัด ให้การป้องกันแบบแคโทดิก (การเสียสละ) ที่ยอดเยี่ยม และสร้างชั้นป้องกันการกัดกร่อนที่ทนทาน กระบวนการชุบสังกะสีประกอบด้วย:

• การเตรียมผิว: การเจียรหรือขัดเพื่อกำจัดขอบคมและสนิม

• การทำความสะอาดด้วยสารละลายอัลคาไลน์โดยใช้ NaOH และ Na₂CO₃ ตามด้วยการล้างด้วยน้ำร้อนอย่างละเอียด

• การทำลายผิวด้วยการแช่ในสารละลายกรดสำหรับการทำลายผิวอย่างแรง แล้วล้างด้วยน้ำและอบแห้ง

• การชุบไฟฟ้า: ใช้สารละลายสังกะสีพื้นฐานคลอไรด์โพแทสเซียม (พร้อมสารทำให้สว่างและนุ่ม) ที่อุณหภูมิ 25–35 °C ด้วยการช่วยคนด้วยอากาศอัด; ระยะเวลาการชุบไม่เกิน 30 นาที

• การทำให้ไม่ไวต่อการกัดกร่อน: การแช่ชิ้นงานที่ชุบแล้วในสารละลายที่อุณหภูมิห้องของกรดกำมะถันประมาณ 8–10 กรัม/ลิตร และโครเมตโพแทสเซียม 200 กรัม/ลิตร เพื่อสร้างชั้นเคลือบที่หนาแน่น

• การทำความสะอาดและการอบแห้งสุดท้าย: การล้างด้วยความช่วยเหลือจากคลื่นอัลตราโซนิก ตามด้วยการอบแห้งด้วยลมร้อน

ในการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง เทคนิคควรใช้ชุดอะไหล่ที่ผลิตไว้ล่วงหน้า ใช้น้ำมันหล่อลื่นบนพื้นฐานของโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (MoS₂) สำหรับกลไกการส่งและการทำงาน หล่อลื่นแบริ่งฐาน และปิดช่องว่างการติดต่อในชุดประกอบที่นำไฟฟ้า—ทำให้เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนโดยการตรวจสอบและดูแลเป็นประจำ

3. สรุป

สวิทช์ตัดวงจรแรงสูงเป็นสิ่งจำเป็นในระบบไฟฟ้าของบริษัทพลังงานไฟฟ้า ทำให้แน่ใจว่าฉนวนและส่วนประกอบสำคัญอื่น ๆ ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ อย่างไรก็ตาม การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่รุนแรงและโครงสร้างที่ออกแบบไม่เหมาะสมทำให้พวกเขามีความอ่อนไหวต่อการกัดกร่อน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์อย่างครอบคลุมของการป้องกันการกัดกร่อน—รวมถึงการตรวจจับการแตกของฉนวน การแทนที่วัสดุอย่างยุทธศาสตร์ (เช่น อัลลอยด์อลูมิเนียม) และเทคนิคการป้องกันโลหะขั้นสูงเช่น การชุบสังกะสี กลยุทธ์เหล่านี้ร่วมกันเพิ่มความทนทาน ความปลอดภัย และอายุการใช้งานของสวิทช์ตัดวงจรแรงสูงในแอปพลิเคชันอุตสาหกรรมที่ต้องการความเข้มข้น