Vakuumpörölyköltség-kijárat okainak és megelőző intézkedéseknek az elemzése

1. Vakuumpályázók hibamechanizmusának elemzése

1.1 Az ív folyamata nyitás közben

A körzetbontó nyitását tekintve példaként, amikor az áram kiváltja a működési mechanizmust, hogy kikapcsolja, a mozgó kapcsoló elkezd szétválasztódni a rögzített kapcsolótól. Ahogy nő a mozgó és a rögzített kapcsoló közötti távolság, a folyamat három szakaszon megy keresztül: a kapcsolók szétválasztása, az ív kialakulása, és a poszt-ív izolációs helyreállítás. Amint a szétválasztás az ív kialakulásának szakaszába lép, az elektromos ív állapota döntő szerepet játszik a vakuumpályázó egészségében.

Ahogy nő az ív áram, a vakuuív a katód ponttól és ív oszloptól haladva az anód régió felé fejlődik. A kapcsolófelület folyamatos csökkenésével, a magas áramszűrő sűrűség nagy hőmérsékletet generál, ami a katód fémmaterialjának evaporálódását okozza. Az elektromos mező hatására keletkezik egy kezdeti részecskeplazma. Katód pontok jelentkeznek a katód felületén, elektronokat bocsátanak ki, és teremtik a mező-emissziós áramot, folyamatosan eróziózva a félmaterialet, és fenntartva a fémtárgyát és a plazmát. Ebben a szakaszban, amikor az ív áram relatíve alacsony, csak a katód aktív.

Ahogy tovább nő az ív áram, a plazma energiát injektál az anódba, ami az anód ív módját átalakítja egy diffúz ívből egy koncentrált ívvé. Ez a transzformáció olyan tényezők hatására történik, mint a végződmény anyaga és az áram mértéke.

1.2 A kapcsolók eróziójának hibaelemzése

A kapcsolók eróziója közvetlenül összefügg az átmeneti árral. A megengedett hőfokmértékű áram esetén a kapcsolók olvadásának mértéke majdnem figyelmen kívül hagyható. A kapcsolók eróziója nagy áram, nagy hőmérséklet esetén fordul elő. Ha a körzetbontó meghaladja a megengedett áramot, a materialerózió mértéke drámai módon növekszik, létrehozva a materialveszteség feltételeit.

A kapcsolófelületek felületi durvadsága intenzívebbé teszi az áram koncentrációját a felületi kitörésekben, ami súlyosabb helyi hőt okoz. Továbbá, az ív áram időtartama is kulcsfontosságú. Még ha az áram is egy rövidzárló áram, ha az időtartama túl rövid, a materialerózió mennyisége még mindig kis marad.

A kapcsolók hibájának gyökere a tömegveszteség az ív folyamata során. A kapcsolók károsodása két szakaszon történik:

• Anyag eróziója: Az anód anyag erózióját a plazma hajtja. Az anód felületén lévő energiafluxussűrűség a plazma hatásának mérőszáma az anódon. A kutatások azt mutatják, hogy az anód energiafluxussűrűsége nő, ahogy nő az ív áram, a kapcsolók közötti rés, és csökken a kapcsoló sugara, ami elősegíti az anód pontok kialakulását és az anyag erózióját.

• Anyagveszteség: Az ív kihaltása után a forró fémdobozok a plazma nyomás miatt kilövődnek a kapcsolófelületről. Ez a folyamat elsősorban az anyag tulajdonságaitól függ, ahol az ív további hatása minimális.

2. A vakuumpályázók égési baleseteinek okai

(1) Elektromos használat és a kapcsolók közötti rés-változás, ami növeli a kapcsolóellenállást
A vakuumpályázók zárt rendszerben működnek, ahol a mozgó és a rögzített kapcsolók közvetlenül találkoznak. A szakítás során a kapcsolók eróziója bekövetkezik, ami a kapcsolók használatát, a vékonyodást, és a kapcsolók közötti rés-változást okozza. A használat folyamán a kapcsolófelület romlik, ami növeli a mozgó és a rögzített kapcsolók közötti ellenállást. A használat továbbá a kapcsolók közötti rést is módosítja, csökkentve a kapcsolók közötti rugó nyomást, ami tovább növeli a kapcsolóellenállást.

(2) Fáziseltéréses működés, ami növeli a hibás fázis ellenállását
Ha a vakuumpályázó gépi teljesítménye rossz, a folyamatos műveletek során fáziseltéréses működéshez juthatunk gépi problémák miatt. Ez meghosszabbítja a nyitási és zárási időket, ami megakadályozza az ív hatékony kihaltását. Az ív kialakulása vezethet a kapcsolók összevarázsolódásához (összeolvadásához), ami jelentősen növeli a mozgó és a rögzített kapcsolók közötti ellenállást.

(3) Csökkenő vakuum integritás, ami a kapcsolók oxidálódását és a kapcsolóellenállás növekedését okozza
A vakuumpályázóban a csövek vékony锈钢波纹管在真空断路器中的作用是维持真空度，同时允许导电杆移动。波纹管的机械寿命取决于断路器操作过程中的膨胀和收缩力。从导电杆传递到波纹管的热量会提高其温度，影响疲劳强度。 如果波纹管材料或制造工艺有缺陷，或者断路器在运输、安装或维护过程中受到振动、冲击或损坏，可能会出现泄漏或微裂纹。随着时间的推移，这会导致真空度下降。真空度降低会导致触头氧化，形成高电阻的氧化铜，从而增加触头电阻。 在负载电流下，触头持续过热，进一步提高波纹管温度，可能导致波纹管失效。此外，真空度降低后，断路器失去额定的灭弧能力。在切断负载或故障电流时，不足的灭弧能力会导致持续电弧，最终导致断路器烧毁。 ### 3. 防止真空断路器烧毁事故的预防措施 #### 3.1 技术措施 真空度降低的原因很复杂。在运输、安装和维护过程中应避免振动和冲击。然而，工厂阶段的制造和装配质量是影响真空度的关键因素。 ##### (1) 提高波纹管材料和装配质量 真空灭弧室使用波纹管进行机械运动。经过多次开合操作后，可能会形成微裂纹，损害真空度。因此，制造商必须增强波纹管材料强度和装配质量，以确保密封可靠性。 ##### (2) 定期测量机械特性和触头电阻 在年度维护停机期间，定期检查触头的电气磨损和间隙变化。进行同步性、超行程等机械特性的测试。使用直流电压降法测量回路电阻。根据电阻值评估触头氧化和磨损情况，并及时处理问题。 ##### (3) 定期进行真空度检测 对于插入式真空断路器，操作人员在巡视时往往无法直观地检测到灭弧室的外部放电。实践中，通常采用工频耐压试验来定期评估真空度。尽管这是一种破坏性试验，但它能有效识别真空缺陷。另一种方法是使用真空测试仪进行定性真空测量，这是评估真空度的最佳方法。如果检测到真空度下降，必须立即更换真空灭弧室。 ##### (4) 安装在线真空监测装置 随着无线通信和SCADA系统在电力网络中的广泛应用，在线真空监测已成为可能。方法包括压力传感、电容耦合、光电转换、超声检测和非接触式微波传感。 - **压力传感**：在制造过程中将压力传感器嵌入灭弧室内。随着真空度下降，气体密度和内部压力增加。压力变化通过控制系统进行实时监测。 - **非接触式微波传感**：使用被动传感检测微波信号，当真空度受损时捕捉独特的反馈信号，实现实时在线监测。 #### 3.2 管理措施 过去的事故中，操作人员未能正确识别断路器故障，导致烧毁并使事故升级。这突显了对SCADA系统、现场设备和操作程序的不熟悉，以及应急响应意识的缺乏。因此，必须加强主变电站的操作管理。 - 严格执行巡检制度，及早发现问题。 - 加强操作人员对SCADA系统、开关设备操作与维护、应急响应程序的培训。 - 定期进行反事故和应急响应演练。 #### 3.3 改进中置式开关柜的“五防”联锁功能 技术上升级中置式开关柜的“五防”联锁功能，使其完全符合标准要求。完整的高压开关柜应具有全“五防”功能且性能可靠。 - 在开关柜出线侧安装带电显示器，这些显示器应具有自检功能，并与线路侧接地开关联锁。 - 对于具有反送电能力的安装，隔室门应配备由带电显示器控制的强制闭锁。 通过对由于真空度降低导致的真空断路器烧毁事故的分析—导致触头氧化、触头电阻增加、过热和最终失效—本文提出了改进波纹管材料和装配质量、安装在线真空监测装置等针对性措施。这些措施有助于实时防止和监测真空度下降，避免类似事故的再次发生。