Обща анализа на дефекти и систематични решения за поддръжка на ограничителите на дефектната тока (FCL)

1. Въведение​
   Ограничавачът на тока при повреда (FCL) е ключово защитно устройство в съвременните електрически системи. Той е предназначен да ограничи бързо тока при повреди, като краткосвръзка, за да предпази важното оборудване в мрежата от повреди и да гарантира стабилна операция на системата. Въпреки това, по време на фактическата работа, самият ограничител на тока може да излезе от строя поради различни причини. За да се гарантира надеждността му, трябва да се разработят систематични профилактични и поддръжки стратегии за общи типове повреди. Този документ има за цел да предостави пълн набор от решения за ограничителите на тока при повреда от четири основни перспективи: прехлупен ток, прекомерно затопляне, стареене на изолацията и механични повреди.

​2. Анализ на проблемите и решения​

​Перспектива 1: Решения за повреди при прехлупен ток​
​Анализ на проблема:​​ Повредите при прехлупен ток обикновено са причинени от внезапни краткосвръзки в мрежата или рязко увеличение на свързаните потребители. Моментни високи токове могат да надхвърлят проектната устойчивост на ограничителя на тока, водейки до постоянни повреди на неговите основни компоненти, като елементи на мощностна електроника (например IGBT), бързи ключове или свръхпроводящи единици.

​Решения:​​

1. ​Система за реално време за наблюдение и ранно предупреждение:​​ Инсталирайте високоточни датчици за ток и устройства за наблюдение, за да следите постоянно линейния ток. Активирайте сигнал за ранно предупреждение, когато токът се приближи, но не е надхвърлил безопасната граница, предоставяйки време за вмешателство на персонала по поддръжка.
2. ​Многоуровнева конфигурация за защита:​​ Създайте многоуровнева система за защита. Обезпечете, че означенията на горните автоматични ключове или предпазни предпазници съответстват на устойчивостта на ограничителя на тока. По време на повреди при прехлупен ток, резервните устройства за защита трябва да работят преди или в съгласуване с ограничителя на тока, за да прекъснат бързо цепената.
3. ​Редовна юстировка и преглед на настройките:​​ С изменението на структурите на мрежата и увеличението на потребителите, редовно преглеждайте настройките на операционния ток на ограничителя, за да се гарантира, че те съответстват на текущите условия на мрежата, предотвратявайки фалшиви или неуспешни операции.

​Перспектива 2: Решения за повреди при прекомерно затопляне​
​Анализ на проблема:​​ Прекомерното затопляне е основна причина за намаляване на продължителността на живота и внезапни повреди на електронното оборудване. За ограничителите на тока при повреда, дългосрочната работа при висока нагрузка, лошо охлаждане или високи температури на околната среда могат да доведат до натрупване на топлина във вътрешните компоненти, което води до намаляване на производителността или дори изгаряне.

​Решения:​​

1. ​Подобряване на наблюдението на температурата:​​ Разположете датчици за температура на ключови точки, генериращи топлина, в ограничителя на тока (например реактори, мощностни резистори, мощностни полупроводници), за да позволите реално-временна индикация на температурата и аларми за прекомерна топлина.
2. ​Дизайн на активна система за охлаждане:​​ Оптимизирайте структурите за охлаждане, като използвате активни решения за охлаждане, като принудително въздушно или течностно охлаждане. Обезпечете адекватно разстояние при инсталация, чисто околната среда и свободна вентилация. Редовно изчиствайте прахта от вентилаторите и радиаторите, за да поддържате ефективността на охлаждането.
3. ​Използване на компоненти, устойчиви към високи температури:​​ При избор или замяна на устройства, давайте предимство на компоненти с висока температура на връзката и отлична термална стабилност, за да подобрите общата устойчивост на оборудването към топлината.

​Перспектива 3: Решения за повреди при стареене на изолацията​
​Анализ на проблема:​​ Изолационните материали се деградират бавно при дългосрочно излагане на електрически полета, термален стрес и фактори на околната среда (например влажност, прах, химическа контаминация). Това води до намаляване на изолационната сила, увеличаване на утечките на ток, частични разряди или дори пробивни краткосвръзки.

​Решения:​​

1. ​Профилактични тестове и редовна замяна:​​ Строго изпълнявайте планове за профилактични тестове. Редовно измервайте изолационното съпротивление и факторите на диелектричните загуби, използвайки инструменти като мегометри и тестери за фактор на загуби, за да оцените здравето на изолацията. Разработете периодични графици за замяна на изолационните компоненти, основавайки се на препоръките на производителя и условията на експлоатация.
2. ​Подобряване на дизайна за адаптивност към околната среда:​​ За ограничителите на тока, работещи в влажни или силно замърсени околни среди, избирайте модели с функции за предпазване от влага, анти-кондензация и анти-замърсяване. Използвайте герметични конструкции, инжектиране на изолационен газ или специални изолационни материали (например силиконова гума), за да подобрите нива на защита.
3. ​Поддръжка, базирана на състояние, и чистене:​​ Включете инспекции на изолацията в редовните процедури за поддръжка. Използвайте инфрачервен термографски анализ, за да детектирате локализирани горещи точки. Извършвайте редовно чистене при изключена мощност, за да премахнете контаминантите от повърхностите на изолацията, държейки ги чисти и сухи.

​Перспектива 4: Решения за механични повреди​
​Анализ на проблема:​​ Механичните повреди най-често се появяват в ограничителите на тока, оборудвани с механични компоненти, като бързи вакуумни ключове или механизми за отблъскване. Често срещани проблеми включват закъсалия механизъм, изтощение на пружините, износ на контактите и лоши контакти, които могат да попречат на ограничителя на тока да работи надеждно в милисекунди.

​Решения:​​

1. ​Систематична механична поддръжка:​​ Създайте регулярен режим за механична поддръжка. Това включва чистене на механичните механизми, добавяне или замяна на смазочни материали, проверка на разслабените крепежи, измерване на износ на контактите и преход, и осигуряване на механична гъвкавост и надеждност.
2. ​Избор на продукти с висока надеждност:​​ При закупуване, давайте предимство на марки и продукти с узряли дизайни, широко практически потвърдени и дълги механични срокове на живот.
3. ​Подобряване на условията на експлоатация:​​ Избегнете инсталацията на оборудването в екстремни околни среди с силни вибрации, значителни колебания на температурата или корозиращи газове. Ако това е невъзможно, приложете допълнителни мерки, като демпфирање на вибрациите, контрол на температурата и герметизация.

​3. Комплексни препоръки за приложение​

1. ​Създаване на система за управление на целия жизнен цикъл:​​ Реализирайте управление на целия жизнен цикъл за ограничителите на тока при повреда, от избор, инсталация и пускане в експлоатация до работа, поддръжка и извеждане от експлоатация. Поддържайте подробни записи за здравето.
2. ​Обучение на професионални екипи за поддръжка:​​ Предоставете специализирано обучение на персонала по поддръжка, за да се гарантира, че те овладее инспекцията, поддръжката и уменията за справяне с повреди, описани в настоящия документ.
3. ​Управление на запасни части:​​ Натоварете критични компоненти и части, склонни към износ, за да позволите своевременна замяна при повреди и да минимизирате времето на спиране.

​4. Заключение​
Стабилната работа на ограничителите на тока при повреда е критична за сигурността на мрежата. Чрез прилагане на комплексните решения, насочени към прехлупен ток, прекомерно затопляне, стареене на изолацията и механични повреди, описани по-горе, и създаване на система за управление, фокусирана на "предпазване първо, поддръжка второ", надеждността и продължителността на живота на ограничителите на тока при повреда могат да бъдат значително подобрени. Това ще минимизира риска от неочаквано спиране и ще предостави твърда основа за безопасна, стабилна и ефективна работа на електрическата система.