Boşluk Kesicisi Yanma Kazalarının Nedenlerinin Analizi ve Önleyici Önlemler

1. Vakum Kesici Anahtarların Hata Mekanizması Analizi

1.1 Açma Sırasında Oluşan Elektrik Yayma Süreci

Kesici anahtarı açma örneğini ele alarak, akım operasyon mekanizmasını harekete geçirdiğinde, hareketli temas başlangıçta sabit temastan ayrılma işlemine başlar. Hareketli ve sabit temalar arasındaki mesafe arttıkça, süreç üç aşamadan geçer: temas ayrılması, elektrik yayma ve yayma sonrası dielektrik kurtarma. Ayrılma, elektrik yayma aşamasına girdiğinde, elektrik yayın durumu vakum kesicinin sağlığı üzerinde belirleyici bir rol oynar.

Elektrik yay akımı arttıkça, vakum yay kendiliğinden katot lekesi bölgesinden ve yay sütunundan anod bölgesine doğru evriler. Temas alanının sürekli azalmasıyla beraber yüksek akım yoğunluğu yüksek sıcaklıklar oluşturur, bu da katot metal malzemesinin buharlaşmasına neden olur. Elektrik alan etkisiyle, ilk boşluk plazması oluşur. Katot yüzeyinde katot lekeleri belirir, elektron emiş yaparak alan emisyon akımı oluşturur, sürekli olarak metal malzemesini eritir ve metal buhar ve plazmayı sürdürür. Bu aşamada, elektrik yay akımı nispeten düşük olduğunda, sadece katot aktiftir.

Elektrik yay akımı daha da arttıkça, plazma anoda enerji enjekte eder, bu da anod yay modunun dağılmış yaydan daraltılmış yaya geçmesine neden olur. Bu geçiş, elektrot malzemesi ve akım büyüklüğü gibi faktörler tarafından etkilidir.

1.2 Temas Erozyonu Hata Analizi

Temas erozyonu doğrudan kesme akımı ile ilişkilidir. Nominal güç frekans akımı altında, temas erimesi hemen hemen önemsizdir. Temas erozyonu, yüksek akım ve yüksek sıcaklık koşullarında gerçekleşir. Kesici anahtar, nominal akımından daha yüksek kısa devre akımlarını keserken, malzeme erozyonunun derecesi keskin olarak artar, bu da malzeme kaybı için koşullar oluşturur.

Temas yüzeylerinin pürüzlülüğü, yüzey çıkıntılarında akım yoğunlaşmasını artırır, bu da daha ciddi yerel ısıtma sonucunu verir. Ayrıca, elektrik yay akımının süresi kritik öneme sahiptir. Akım, kısa devre akımı olsa bile, süresi çok kısa ise, malzeme erozyonunun miktarı hala küçük kalır.

Temas hatası, elektrik yayma sürecindeki kütleyi kaybetme nedeniyledir. Temas hasarı iki aşamada gerçekleşir:

• Malzeme Erozyonu: Anod malzeme erozyonu plazma tarafından desteklenir. Anod yüzeyindeki enerji akısı yoğunluğu, plazmanın anoda etkisini ölçmek için önemli bir parametredir. Araştırmalar gösteriyor ki, anod enerji akısı yoğunluğu, daha yüksek elektrik yay akımı, daha büyük temas boşluğu ve daha küçük temas yarıçapı ile artar, bu da anod lekesi oluşumunu ve malzeme erozyonunu teşvik eder.

• Malzeme Kaybı: Elektrik yay sona erdikten sonra, erimiş metal damlacıkları plazma basıncı nedeniyle temas yüzeyinden dışarı atılır. Bu süreç, çoğunlukla malzeme özelliklerinden etkilenir, elektrik yayın etkisi ise daha fazla değil.

2. Vakum Kesici Anahtar Yanma Kazalarının Nedenleri

(1) Elektriksel Aşınma ve Temas Boşluğu Değişimi Sonucu Artan Temas Direnci
Vakum kesici anahtarlar, vakum kesici içinde kaplanmıştır, hareketli ve sabit temalar doğrudan yüz yüze temas halindedir. Kesme sırasında, temas erozyonu oluşur, bu da temas aşınmasına, temas kalınlığının azalmasına ve temas boşluğunun değişmesine neden olur. Aşınma ilerledikçe, temas yüzeyi bozulur, hareketli ve sabit temalar arasındaki temas direnci artar. Aşınma ayrıca temas boşluğunu değiştirir, bu da temalar arasındaki yay baskısını azaltır, böylece temas direnci daha da artar.

(2) Faz Uyumsuzluğu Sonucu Arızalı Fazda Artan Direnç
Eğer vakum kesici anahtarın mekanik performansı zayıf ise, mekanik sorunlar nedeniyle tekrarlanan işlemler faz uyumsuzluğuna neden olabilir. Bu, açma ve kapanma sürelerini uzatır, etkili elektrik yay söndürmeyi engeller. Elektrik yay, temaların kaynaklanmasına (birleşmesine) neden olabilir, bu da hareketli ve sabit temalar arasındaki temas direncini önemli ölçüde artırır.

(3) Azalan Vakum Bütünlüğü Sonucu Temas Oksitlemesi ve Artan Direnç
Vakum kesicide bulunan belli bir ince paslanmaz çeliğden yapılmıştır ve vakum bütünlüğünü korurken iletken çubuğun hareket etmesine izin verir. Belli lifinin mekanik ömrü, kesici anahtarın çalışması sırasında genişleme ve daralma kuvvetleri tarafından belirlenir. İletken çubuktan belli lifine aktarılan ısı, onların sıcaklığını artırır, bu da yorulma dayanımını etkiler.

Eğer belli lifi malzemesi veya üretim süreci defektse, veya kesici anahtar taşıma, kurulum veya bakım sırasında titreşim, darbe veya hasar görürse, sızıntılar veya mikro çatlaklar oluşabilir. Zamanla, bu vakum seviyesinin azalmasına neden olur. Azalan vakum, temas oksitlemesine neden olur, yüksek dirençli bakır oksit oluşturur, bu da temas direncini artırır.

Yük akımı altında, temalar sürekli aşırı ısınır, bu da belli lifinin sıcaklığını artırır ve potansiyel olarak belli lifinin başarısız olmasına neden olabilir. Ayrıca, azalan vakumla birlikte, kesici anahtarın nominal elektrik yay söndürme yeteneğini kaybeder. Yük veya arızalı akımları keserken, yetersiz elektrik yay söndürme yeteneği, sürekli elektrik yay oluşmasına neden olur, sonunda kesici anahtarın yanmasına neden olur.

3. Vakum Kesici Anahtar Yanma Kazaları İçin Önleyici Önlemler

3.1 Teknik Önlemler

Azalan vakum bütünlüğünün nedenleri karmaşıktır. Taşıma, kurulum ve bakım sırasında titreşim ve darbe önlenmelidir. Ancak, fabrika aşamasındaki üretim ve montaj kalitesi, vakum bütünlüğünü etkileyen kritik faktörlerdir.

(1) Belli Lif Malzemesini ve Montaj Kalitesini İyileştirin
Vakum kesiciler, mekanik hareket için belli lif kullanır. Tekrarlı açma ve kapanma işlemlerinden sonra, mikro çatlaklar oluşabilir, bu da vakum bütünlüğünü tehlikeye atar. Bu nedenle, üreticiler belli lif malzemesinin dayanımını ve montaj kalitesini artırmalıdır, böylece mühürleme güvenilirliği sağlanır.

(2) Mekanik Özelliklerin ve Temas Direncinin Düzenli Ölçümü
Yıllık bakım kesintileri sırasında, düzenli olarak temas elektriksel aşınmasını ve boşluk değişimini kontrol edin. Senkronizasyon, aşırı yolculuk ve diğer mekanik özellikler üzerinde testler yapın. DC voltaj düşüş yöntemiyle döngü direncini ölçün. Direnç değerlerine dayanarak temas oksitlemesini ve aşınmasını değerlendirin ve sorunları hızlıca ele alın.

(3) Düzenli Vakum Bütünlüğü Testleri
Pratikte, vakum bütünlüğünü düzenli olarak değerlendirmek için güç frekans dayanıklılık testleri yaygın olarak kullanılır. Bu, yıkıcı bir test olsa da, vakum kusurlarını etkili bir şekilde tespit eder. Alternatif olarak, vakum ölçer kullanarak niteliksel vakum ölçümü, vakum bütünlüğünü değerlendirmenin en iyi yöntemidir. Eğer vakum degradasyonu tespit edilirse, vakum kesici anında değiştirilmelidir.

(4) Çevrimiçi Vakum İzleme Cihazları Kurun
Güç ağlarında kablosuz iletişim ve SCADA sistemlerinin yaygın kullanımıyla, çevrimiçi vakum izlemesi mümkün hale gelmiştir. Yöntemler arasında basınç algılama, kapasitif eşleme, elektro-optik dönüşüm, ultrasonik algılama ve temassız mikrodalga algılama bulunur.

• Basınç Algılama: Üretim sırasında kesiciye basınç sensörleri gömülebilir. Vakum degradasyonu ile birlikte gaz yoğunluğu ve iç basınç artar. Basınç değişimi, gerçek zamanlı izleme için kontrol sistemine iletilir.

• Temasız Mikrodalga Algılama: Pasif algılama kullanarak mikrodalga sinyallerini tespit eder, vakum bütünlüğü tehlikeye girdiğinde benzersiz geri bildirim sinyallerini yakalar, gerçek zamanlı çevrimiçi izlemeyi sağlar.

3.2 Yönetim Önlemleri

Geçmiş kazalarında, operatörler kesici anahtar hatalarını doğru bir şekilde tanımlayamadı, bu da yanma ve kazaescalasyonuna neden oldu. Bu, SCADA sistemleri, yerindeki ekipmanlar ve işletme prosedürleri hakkında yeterli bilgi eksikliğini, acil durum tepkisi bilincini gösterir. Bu nedenle, ana alt istasyonlardaki işletme yönetimi güçlendirilmelidir.

• Sorunları erken tespit etmek için inceleme sistemlerini sıkı bir şekilde uygulayın.

• Operatörlerin SCADA sistemleri, anahtarlık işletme ve bakımı, ve acil durum tepki prosedürleri konusunda eğitimlerini geliştirin.

• Kaza önleme ve acil durum tepki planları için düzenli tatbikatlar yapın.

3.3 Orta Yerleştirilmiş Anahtarlarda "Beş Önleme" Kilitleme Fonksiyonlarını Geliştirin

Orta yerleştirilmiş anahtarlardaki "Beş Önleme" kilitleme fonksiyonlarını teknik olarak yükseltin, standart gereksinimleri tamamen karşılayacak şekilde. Tam yüksek voltaj anahtarlığı, güvenilir performansa sahip tam "Beş Önleme" fonksiyonlarına sahip olmalıdır.

• Anahtarlığın çıkış tarafına canlı hat göstergeleri takın. Bu göstergeler, kendi kendine test özelliğine sahip olmalı ve hat tarafı topraklaması ile kilitlenebilir olmalıdır.

• Geri besleme yeteneğine sahip olan tesislerde, bölmenin kapısı, canlı hat göstergesi tarafından kontrol edilen zorunlu bir kilit ile donatılmalıdır.

Vakum kesici anahtar yanma kazalarının nedenlerini analiz ederek—azalan vakum bütünlüğü, temas oksitlemesi, artan temas direnci, aşırı ısınma ve sonunda başarısızlık—bu makale, belli lif malzemesini ve montaj kalitesini iyileştirme, çevrimiçi vakum izleme cihazları kurma gibi hedefli önlemler önerir. Bu önlemler, vakum degradasyonunu gerçek zamanlı olarak önlemeye ve izlemeye yardımcı olur, böylece benzer kaza tekrarlanmasını önler.