Päästysulkeevoimakoneiden palamisongelmien syyt ja ehkäisevät toimenpiteet

1. Tyhjiöpäätteen epäonnistumismekanismien analyysi

1.1 Kaaren muodostuminen sulkeutuessa

Otetaan esimerkkinä sähkökatkaisimen sulkeutuminen. Kun virta aiheuttaa toimintamekanismin toiminnan, liikkuva yhteysalkio alkaa erota kiinteästä yhteysalkiosta. Kun liikkuvan ja kiinteän yhteysalkioiden välinen etäisyys kasvaa, prosessi edetsee kolmeen vaiheeseen: yhteysalkioiden eroittuminen, kaaren muodostuminen ja kaaren jälkeinen dielektrinen palautuminen. Kun eroitus astuu kaaren muodostumisen vaiheeseen, kaaren tila on ratkaiseva tyhjiökatkaisimen kunnon kannalta.

Kun kaaren virta lisääntyy, tyhjiökaara kehittyy kathoodin pistealueesta ja kaaripylväästä anoodin alueelle. Kosketusalueen jatkuva pienentyessä korkea virtatiheys tuottaa korkeita lämpötiloja, mikä aiheuttaa kathoodin metallimateriaalin kattavuuden. Sähkökentän vaikutuksesta muodostuu alustava kuiluplasma. Kathoodin pintaan ilmenevät kathoodipisteet, jotka heijastavat elektronit ja muodostavat kenttäheijastusvirtauksen, jatkuvasti puristamalla metallimateriaalia ja ylläpitäen metallivapautta ja plasmaa. Tässä vaiheessa, kun kaaren virta on suhteellisen matala, vain kathoodi on aktiivinen.

Kun kaaren virta lisääntyy edelleen, plasma tuomitsee energiaa anoodiin, mikä saa anoodikaaran siirtymään hajotettusta kaaresta tiiviiseen kaareen. Tämä siirtyminen riippuu tekijöistä, kuten elektrodimateriaaleista ja virran suuruudesta.

1.2 Yhteyden kulun epäonnistumisanalyysi

Yhteyden kuluminen on suoraan liittyvä katkaisuvirtaan. Nominallisen verkkovirran alla yhteyksien sulamisen taso on melkein huomioitava. Yhteyden kuluminen tapahtuu suurella virralla ja korkealla lämpötilalla. Kun sähkökatkaisija keskeyttää lyhytkircuitinvirtoja, jotka ylittävät sen nominallisen virran, materiaalin kuluminen kasvaa nopeasti, luoden materiaalihäviön olosuhteet.

Yhteyksien pintakohina tehostaa virran konsentraatiota pintakohinan ulospäin kohdistuvissa osissa, mikä johtaa vakavampiin paikallisiin lämpötiloihin. Lisäksi kaaren virran kesto on kriittinen. Vaikka virra olisikin lyhytkircuitinvirta, jos sen kesto on liian lyhyt, materiaalin kuluminen pysyy vähäisenä.

Yhteyden epäonnistumisen perimmäinen syy on massa-eronta kaaren muodostumisprosessissa. Yhteyden vaurioituminen tapahtuu kahdessa vaiheessa:

• Materiaalin kuluminen: Anoodimateriaalin kuluminen on voimassa plasman avulla. Anoodin pinnan energiatiheyden on keskeinen parametri, joka mitataan plasman vaikutusta anoodiin. Tutkimukset osoittavat, että anoodin energiatiheys kasvaa suuremmassa kaaren virrassa, suuremmassa yhteyden kuilussa ja pienemmässä yhteyden säteessä, mikä edistää anoodipisteen muodostumista ja materiaalin kulumista.

• Materiaalin häviö: Kaaren sammuttua sulanut metallipisarat syöstyvät yhteyden pinnasta plasman paineella. Tämä prosessi on pääasiassa materiaalimaiden ominaisuuksien vaikutuksessa, kun kaaren vaikutus on vähäinen.

2. Tyhjiökatkaisijan polttoon johtavien onnettomuuksien syyt

(1) Sähköinen kuluminen ja yhteyden kuilun muutos johtavat yhteyden vastustuksen kasvuun
Tyhjiökatkaisimet on tietyissä tyhjiökatkaisimissa, joissa liikuva ja kiinteä yhteys ovat suoraan silmiinpistevä kontaktissa. Katkaisun aikana yhteyden kuluminen tapahtuu, mikä johtaa yhteyden kuluminen, yhteyden paksuuden vähenemiseen ja yhteyden kuilun muutokseen. Kulun myötä yhteyden pinta heikkenee, mikä lisää liikuvan ja kiinteän yhteyden välisen yhteyden vastusta. Kuluminen muuttaa myös yhteyden kuilua, mikä vähentää yhteyksien välisen keulan painetta, mikä lisää yhteyden vastusta.

(2) Vaiheerojen johtaminen lisää vastustuksen vikamatkassa
Jos tyhjiökatkaisimen mekaaniset ominaisuudet ovat huonot, useat toiminnot voivat johtaa vaiheeroihin mekaanisten ongelmien vuoksi. Tämä pidentää avaamisen ja sulkemisen aikoja, estäen tehokasta kaaren sammumista. Kaaren muodostuminen voi johtaa yhteyksien liimautumiseen (yhteyksien yhtenäistymiseen), mikä merkittävästi lisää liikuvan ja kiinteän yhteyden välisen vastustuksen.

(3) Tyhjiön eheyden heikkeneminen johtaa yhteyden oksidointiin ja vastustuksen kasvuun
Tyhjiökatkaisimissa käytetyt tarhaput ovat ohuita terästeitä ja toimivat tiivitelementtinä, ylläpitäen tyhjiön eheyttä samalla kun ne sallivat johtavan varren liikkua. Tarhapuiden mekaaninen elinkaari määräytyy laajennus- ja tiivistysvoimien myötä katkaisimen toiminnassa. Johtavan varren kautta siirtyvä lämpö nousee tarhapuiden lämpötilaa, mikä vaikuttaa väsymisvoimaan.

Jos tarhapuiden materiaali tai valmistusprosessi on viallinen, tai jos katkaisin kokee värinää, iskua tai vahinkoa kuljetuksen, asennuksen tai huollon aikana, voivat muodostua leviävät tai mikrorakot. Ajan myötä tämä johtaa tyhjiötason laskuun. Vähäinen tyhjiö sallii yhteyden oksidoinnin, mikä muodostaa korkean vastustuksen kuparioksideja, mikä lisää yhteyden vastusta.

Painovirran alla yhteydet lämpenevät jatkuvasti, mikä nostaa tarhapuiden lämpötilaa ja voi aiheuttaa tarhapuiden epäonnistumisen. Lisäksi, kun tyhjiö heikkenee, sähkökatkaisija menettää sen nominallisen kaaren sammumiskyvyn. Kun se keskeyttää taakan tai vikavirrat, riittämätön kaaren sammumiskyky johtaa pitkäkestoiseen kaaren muodostumiseen, mikä lopulta aiheuttaa katkaisimen polttoon.

3. Ennaltaehkäisytoimenpiteet tyhjiökatkaisijan polttoon johtaville onnettomuuksille

3.1 Tekniset toimenpiteet

Tyhjiön eheyden heikkenemisen syyt ovat monimutkaisia. Vältä värinää ja iskua kuljetuksen, asennuksen ja huollon aikana. Kuitenkin valmistuksen ja kokoonpanon laatu tehtaavaiheessa ovat kriittisiä tekijöitä, jotka vaikuttavat tyhjiön eheyteen.

(1) Paranna tarhapuiden materiaalin ja kokoonpanon laatua
Tyhjiökatkaisimissa käytetään tarhapuita mekaaniselle liikkeelle. Useiden avaamisen ja sulkemisen toimintojen jälkeen voivat muodostua mikrorakot, jotka heikentävät tyhjiön eheyttä. Siksi valmistajien on parannettava tarhapuiden materiaalin vahvuutta ja kokoonpanon laatua varmistaakseen tiivitehdokkauden.

(2) Säännöllinen mittaus mekaanisista ominaisuuksista ja yhteyden vastustuksesta
Vuosittaisissa huoltoyksitykoissa säännöllisesti tarkastele yhteyden sähköistä kulua ja kuilun muutosta. Suorita testejä synkronisuudesta, yliväylästä ja muista mekaanisista ominaisuuksista. Käytä DC-volttiensuuruuden pudotusmenetelmää mittamaan silmukan vastusta. Arvioi yhteyden oksidointia ja kulua vastustusarvojen perusteella, ja käsittele ongelmat välittömästi.

(3) Säännöllinen tyhjiön eheyden testaus
Liitännäisillä tyhjiökatkaisimilla operaatiorit eivät usein kykene näkemään ulkopuolista purkauksen katkaisimessa patruuillessaan. Käytännössä verkkovirran sietokykytestejä käytetään säännöllisesti arvioimaan tyhjiön eheyttä. Vaikka tämä on tuhoisa testi, se havaitsee tehokkaasti tyhjiön puutteet. Vaihtoehtoisesti tyhjiömittarin käyttö laadulliseen tyhjiön mittaukseen on paras menetelmä tyhjiön eheyden arvioimiseksi. Jos tyhjiö heikkenee, tyhjiökatkaisin on korvattava välittömästi.

(4) Asenna online-tyhjiövalvontalaitteet
Valtakunnansähköverkossa levittäytyvien langattomien kommunikaation ja SCADA-järjestelmien kanssa online-tyhjiövalvonta on mahdollista. Menetelmiä ovat paineen mittaus, kapasitiivinen kytkentä, optoelektroninen muuntaminen, ultraviolettihavainto ja kosketusvapaa mikroaaltohavainto.

• Paineen mittaus: Upotetaan painemittarit katkaisimeen valmistuksen aikana. Kun tyhjiö heikkenee, kaasutiheyden ja sisäisen paineen kasvaa. Paineen muutos välitetään ohjausjärjestelmään reaaliaikaiseen valvontaan.

• Kosketusvapaa mikroaaltohavainto: Käyttää passiivista havaintoa mikroaaltojen signaalien havaitsemiseen, havaitsevat ainutlaatuisia takaisinlähetyssignaaleja, kun tyhjiön eheyttä on rikkoutunut, mahdollistaa reaaliaikaisen online-valvonnan.

3.2 Hallintatoimenpiteet

Menneisyydessä operaattorit eivät ole onnistuneet oikein tunnistamaan sähkökatkaisimen vikoja, mikä on johtanut polttoon ja onnettomuuden laajenemiseen. Tämä korostaa SCADA-järjestelmien, paikan päällä olevien laitteiden ja toimintamenetelmien riittämättömyyttä sekä hätätilanteiden hoitamisen tietämättömyyttä. Siksi pääaseman hallintatoiminnan on vahvistettava.

• Toteuta tarkastusjärjestelmät tarkasti havaitaksesi ongelmat ajoissa.

• Paranna operaattoreiden koulutusta SCADA-järjestelmien, kytkentälaitteiden toiminnan ja ylläpidon sekä hätätilanteiden hoitomenetelmien suhteen.

• Järjestä säännöllisiä harjoituksia onnettomuusvastaan ja hätätilanteiden hoitamiseksi.

3.3 Paranna "Viiden ennaltaehkäisyn" lukitusfunktiota keskiosassa olevissa kytkentälaitteissa

Päivitä teknisesti "Viiden ennaltaehkäisyn" lukitusfunktio keskiosassa olevissa kytkentälaitteissa täysin vastaamaan standardien vaatimuksia. Valmis korkean jännitteen kytkentälaite tulisi olla täysin "Viiden ennaltaehkäisyn" toiminnallinen ja luotettava.

• Asenna kytkentälaite ulosmenovalle sivulle elävän linjan ilmaisin. Nämä ilmaisimet tulisi olla itsentestauksen toiminnallisia ja lukitsevan linjan puoleisen maanjäristyksen.

• Taka-asennuksissa, jossa on palautuskyky, kompartmentin ovi tulisi olla varustettu pakollisella lukitsemisella, joka ohjataan elävän linjan ilmaisimella.

Analysoimalla tyhjiökatkaisijan polttoon johtavia onnettomuuksia, jotka johtuvat tyhjiön eheyden heikkenemisestä - johtavat yhteyden oksidointiin, yhteyden vastustuksen kasvuun, ylijäämään ja lopulta epäonnistumiseen - tässä artikkelissa ehdotetaan kohdennettuja toimenpiteitä, kuten tarhapuiden materiaalin ja kokoonpanon parantamista, ja online-tyhjiövalvontalaitteiden asentamista. Nämä toimenpiteet auttavat ennaltaehkäisemään ja valvomaan tyhjiön heikkenemistä reaaliaikaisesti, välttäen samankaltaisten onnettomuuksien toistumista.