Ανάλυση των Αιτίων και Προληπτικά Μέτρα για Τυχόντα Ατυχήματα Καύσης Σταδιακών Διακόπτεις

1. Ανάλυση του Μηχανισμού Αποτυχίας των Διακόπτες σε Κενό

1.1 Ο Διακόπτης Τόξου Κατά την Ανοίγηση

Παραδείγματος χάρη, κατά την ανοίγηση ενός διακόπτη, όταν ο ρευστός ενεργοποιεί τον μηχανισμό λειτουργίας για να προκαλέσει την απόκλιση, το κινητό επαφή αρχίζει να απομακρύνεται από τη σταθερή επαφή. Καθώς η απόσταση μεταξύ της κινητής και της σταθερής επαφής αυξάνεται, ο διαδικαστικός διαχωρισμός προχωρά μέσα από τρεις φάσεις: διαχωρισμός επαφής, τόξο και αποκατάσταση διαίλεκτρου μετά το τόξο. Όταν ο διαχωρισμός περάσει στη φάση τού τόξου, η κατάσταση του ηλεκτρικού τόξου παίζει καθοριστικό ρόλο στην υγεία του διακόπτη σε κενό.

Καθώς αυξάνεται ο ρευστός τού τόξου, το τόξο σε κενό εξελίσσεται από την περιοχή του καθοδικού σημείου και την στήλη τού τόξου προς την περιοχή του ανοδικού. Με τη συνεχή μείωση της επιφάνειας επαφής, η υψηλή πυκνότητα ρευστού παράγει υψηλές θερμοκρασίες, προκαλώντας την εξάτμιση του καθοδικού μεταλλικού υλικού. Υπό την επιρροή του ηλεκτρικού πεδίου, δημιουργείται ένα πρωτογενές πλάσμα στο χάσμα. Εμφανίζονται καθοδικά σημεία στην επιφάνεια του καθόδου, εκτοξεύοντας ηλεκτρόνια και δημιουργώντας ρεύματα εκφορτώσεως πεδίου, συνεχώς ερεθίζοντας το μεταλλικό υλικό και διατηρώντας μεταλλικό ατμό και πλάσμα. Σε αυτή τη φάση, με σχετικά χαμηλό ρευστό τού τόξου, μόνο ο κάθοδος είναι ενεργός.

Καθώς αυξάνεται περαιτέρω ο ρευστός τού τόξου, το πλάσμα εισάγει ενέργεια στον ανόδο, προκαλώντας τη μετάβαση του τόξου από ένα διασπαρμένο τόξο σε ένα συμπυκνωμένο τόξο. Αυτή η μετάβαση επηρεάζεται από παράγοντες όπως το υλικό των ηλεκτρόδων και την μέγεθος του ρευστού.

1.2 Ανάλυση Αποτυχίας Εροσιόντωσης Επαφών

Η εροσιόντωση των επαφών συνδέεται άμεσα με τον ρευστό διακοπής. Κατά την επιτρεπτή τάση της διακοπής, η βαθμιδωτή εροσιόντωση των επαφών είναι σχεδόν αδιαφανής. Η εροσιόντωση των επαφών συμβαίνει σε υψηλούς ρευστούς και υψηλές θερμοκρασίες. Κατά τη διακοπή ρευστών σύνδεσης που υπερβαίνουν τον επιτρεπτό ρευστό, η βαθμιδωτή εροσιόντωση του υλικού αυξάνεται δραστικά, δημιουργώντας συνθήκες για την απώλεια υλικού.

Η επιφάνεια των επαφών εντείνει τη συγκέντρωση του ρευστού σε επιφάνειες προεξέχοντα, οδηγώντας σε πιο σοβαρή τοπική θέρμανση. Επιπλέον, η διάρκεια του ρευστού τού τόξου είναι κρίσιμη. Ακόμη και αν ο ρευστός είναι ένας ρευστός σύνδεσης, αν η διάρκειά του είναι πολύ μικρή, η ποσότητα της εροσιόντωσης του υλικού παραμένει μικρή.

Η βασική αιτία της αποτυχίας των επαφών είναι η απώλεια μάζας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τού τόξου. Η βλάβη των επαφών συμβαίνει σε δύο στάδια:

• Εροσιόντωση Υλικού: Η εροσιόντωση του ανοδικού υλικού ενεργοποιείται από το πλάσμα. Η πυκνότητα ενεργειακού ρού στην επιφάνεια του ανόδου είναι ένας βασικός παράμετρος που μετρά την επίδραση του πλάσματος στον ανόδο. Έρευνες δείχνουν ότι η πυκνότητα ενεργειακού ρού στον ανόδο αυξάνεται με την αύξηση του ρευστού τού τόξου, την αύξηση του χάσματος επαφής και τη μείωση του ακτίνιου της επαφής, προωθώντας τη δημιουργία σημείων ανόδου και την εροσιόντωση του υλικού.

• Απώλεια Υλικού: Μετά την εξαφάνιση του τόξου, οι υγροποιημένες κατακόρυφες σταγόνες μετάλλου απωθούνται από την επιφάνεια επαφής λόγω της πίεσης του πλάσματος. Αυτή η διαδικασία επηρεάζεται κυρίως από τις ιδιότητες του υλικού, με ελάχιστη περαιτέρω επίδραση από το τόξο.

2. Αιτίες Ατυχημάτων Καύσης Διακόπτες σε Κενό

(1) Ηλεκτρική Εροσιόντωση και Παραλλαγή Χάσματος Επαφής Που Αυξάνει την Αντίσταση Επαφής
Οι διακόπτες σε κενό είναι σφραγισμένοι μέσα σε διακόπτη σε κενό, με κινητές και σταθερές επαφές σε άμεση επαφή μεταξύ τους. Κατά τη διάρκεια της διακοπής, η εροσιόντωση των επαφών προκαλεί εροσιόντωση, μείωση του πάχους της επαφής και παραλλαγές στο χάσμα της επαφής. Καθώς προχωρά η εροσιόντωση, η επιφάνεια της επαφής επιδεινώνεται, αυξάνοντας την αντίσταση μεταξύ των κινητών και σταθερών επαφών. Η εροσιόντωση αλλάζει επίσης το χάσμα της επαφής, μειώνοντας την πίεση της ελατηρίας μεταξύ των επαφών, αυξάνοντας περαιτέρω την αντίσταση επαφής.

(2) Λειτουργία Εκτός Φάσης Που Αυξάνει την Αντίσταση στην Εκτός Φάση
Αν η μηχανική απόδοση του διακόπτη σε κενό είναι κακή, επαναλαμβανόμενες λειτουργίες μπορεί να οδηγήσουν σε λειτουργία εκτός φάσης λόγω μηχανικών προβλημάτων. Αυτό παρατείνει τους χρόνους ανοίγματος και κλεισίματος, εμποδίζοντας την αποτελεσματική εξάλειψη του τόξου. Το τόξο μπορεί να οδηγήσει σε συνδέση (σύνδεση) των επαφών, αυξάνοντας σημαντικά την αντίσταση μεταξύ των κινητών και σταθερών επαφών.

(3) Μείωση της Ακεραιότητας του Κενού Που Οδηγεί σε Ανοξείδωση Επαφών και Αύξηση της Αντίστασης
Τα αυλάκια σε έναν διακόπτη σε κενό είναι κατασκευασμένα από λεπτό ανοξείδωτο χάλυβα και λειτουργούν ως στοιχείο σφράγισης, διατηρώντας την ακεραιότητα του κενού ενώ επιτρέπουν την κίνηση του συνδυαστικού στέλνοντα. Η μηχανική ζωή των αυλακίων καθορίζεται από τις δυνάμεις επέκτασης και συρρίκνωσης κατά τη λειτουργία του διακόπτη. Η θερμότητα που μεταφέρεται από τον συνδυαστικό στέλνοντα στα αυλάκια αυξάνει τη θερμοκρασία τους, επηρεάζοντας την καμπτική αντοχή.

Αν το υλικό των αυλακίων ή οι διαδικασίες κατασκευής είναι ελλιπή, ή αν ο διακόπτης υποστεί ταλαντώσεις, χτύπημα ή βλάβη κατά τη μεταφορά, εγκατάσταση ή συντήρηση, μπορεί να προκύψουν διαρροές ή μικροσκοπικά ρωγμές. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό οδηγεί σε μείωση της επίπεδου κενού. Η μείωση του κενού επιτρέπει την ανοξείδωση των επαφών, δημιουργώντας υψηλή αντίσταση κατά την ανοξείδωση του χαλκού, η οποία αυξάνει την αντίσταση επαφής.

Κατά την ροή του ρευστού, οι επαφές θερμαίνονται συνεχώς, αυξάνοντας περαιτέρω τη θερμοκρασία των αυλακίων και πιθανόν να προκαλέσει αποτυχία των αυλακίων. Επιπλέον, με τη μείωση του κενού, ο διακόπτης χάνει την επιτρεπτή ικανότητα εξάλειψης τού τόξου. Κατά τη διακοπή ρευστών φορτίου ή συνδέσης, η ανεπαρκής ικανότητα εξάλειψης τού τόξου οδηγεί σε συνεχή τόξο, τελικά προκαλώντας την καύση του διακόπτη.

3. Προληπτικά Μέτρα για την Πρόληψη Ατυχημάτων Καύσης Διακόπτες σε Κενό

3.1 Τεχνικά Μέτρα

Οι αιτίες της μείωσης της ακεραιότητας του κενού είναι πολύπλοκες. Πρέπει να αποφεύγεται η ταλάντωση και το χτύπημα κατά τη μεταφορά, την εγκατάσταση και τη συντήρηση. Ωστόσο, η ποιότητα κατασκευής και συναρμολόγησης στο εργοστάσιο είναι κρίσιμοι παράγοντες που επηρεάζουν την ακεραιότητα του κενού.

(1) Βελτίωση του Υλικού και της Ποιότητας Συναρμολόγησης των Αυλακίων
Οι διακόπτες σε κενό χρησιμοποιούν αυλάκια για μηχανική κίνηση. Μετά από επαναλαμβανόμενες λειτουργίες ανοίγματος και κλεισίματος, μπορεί να δημιουργηθούν μικροσκοπικές ρωγμές, παρεμποδίζοντας την ακεραιότητα του κενού. Συνεπώς, οι κατασκευαστές πρέπει να βελτιώσουν την αντοχή του υλικού των αυλακίων και την ποιότητα συναρμολόγησης για να εξασφαλίσουν την αξιοπιστία της σφράγισης.

(2) Συστηματική Μέτρηση των Μηχανικών Χαρακτηριστικών και της Αντίστασης Επαφής
Κατά τη διάρκεια των ετήσιων συντηρήσεων, πρέπει να γίνεται συστηματική εξέταση της ηλεκτρικής εροσιόντωσης των επαφών και της παραλλαγής του χάσματος. Να γίνονται δοκιμές συγχρονισμού, υπερβολικής ταξιδιάσεως και άλλων μηχανικών χαρακτηριστικών. Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο μείωσης τάσης συνεχούς ρεύματος για τη μέτρηση της αντίστασης του κύκλου. Αξιολογήστε την ανοξείδωση και την εροσιόντωση των επαφών βάσει των τιμών αντίστασης και αντιμετωπίστε τα προβλήματα εγκαίρως.

(3) Συστηματική Δοκιμή της Ακεραιότητας του Κενού
Για τους πλούσιους διακόπτες σε κενό, οι τεχνικοί συχνά δεν μπορούν να ανιχνεύσουν εξωτερικής διάβρωσης στον διακόπτη κατά τις περιοδικές επισκέψεις. Στην πράξη, οι δοκιμές αντοχής σε τάση συχνότητας ενέργειας χρησιμοποιούνται συστηματικά για την αξιολόγηση της ακεραιότητας του κενού. Παρ' όλο που αυτή είναι μια καταστροφική δοκιμή, αποτελεσματικά αναγνωρίζει τις ανωμαλίες του κενού. Εναλλακτικά, η χρήση ενός διακόπτη κενού για ποιτική μέτρηση του κενού είναι η καλύτερη μέθοδος για την αξιολόγηση της ακεραιότητας του κενού. Εάν ανακαλυφθεί μείωση του κενού, ο διακόπτης σε κενό πρέπει να αντικατασταθεί αμέσως.

(4) Εγκατάσταση Συστημάτων Παρακολούθησης Κενού Σε Πραγματικό Χρόνο
Με την ευρεία χρήση της άτυπης επικοινωνίας και των συστημάτων SCADA στα δίκτυα ενέργειας, η παρακολούθηση του κενού σε πραγματικό χρόνο έχει γίνει δυνατή. Οι μέθοδοι περιλαμβάνουν την επιστροφή πίεσης, την κατανεμημένη συνδεσιμότητα, την ηλεκτρο-οπτική μετατροπή, την υπερηχητική ανίχνευση και την ανεπαφή μικροκυματική ανίχνευση.

• Επιστροφή Πίεσης: Ενσωματώστε αισθ