Dispozitivele de comutație de înaltă- și -tensiune joasă sunt utilizate pe scară largă și sunt distribuite în sistemele de alimentare. În ciuda îmbunătățirilor semnificative ale capacităților lor tehnice și ale performanței în materie de siguranță, potențialele accidente încă există în timpul funcționării pe teren din cauza diferiților factori. Conform statisticilor de teren, accidentele cu aparatele de comutație de 6-10 kV reprezintă peste 50% din toate accidentele care implică aparate de comutație de toate nivelurile de tensiune, reprezentând o amenințare gravă pentru funcționarea în siguranță a rețelelor electrice. Prin urmare, funcționarea sigură și fiabilă a aparatului de comutare este un aspect crucial al funcționării în siguranță a sistemelor de alimentare. Principalii factori care afectează funcționarea sigură și fiabilă a aparatului de comutare includ izolarea, proprietățile mecanice și capacitatea de transport a curentului, care sunt discutate mai jos.
Izolare
Există mulți factori care cauzează accidente de izolație în aparatele de comutare. Pe lângă defectele structurii de izolație și calitatea materialului de izolație al aparatului de distribuție în sine, există și multe alte motive, cum ar fi condițiile de mediu de funcționare ale tabloului de distribuție (cum ar fi temperatura, umiditatea și murdăria), structura sistemului de distribuție etc.
1.Materialul de izolare este slab. Izolația exterioară a instalației de comutație izolată cu aer folosește atmosfera ca izolație principală, iar părțile de izolație de susținere folosesc materiale porțelan și materiale organice (cum ar fi rășina epoxidice etc.). Dacă materialul izolator este de proastă calitate, este ușor de absorbit umiditatea, iar proprietățile dielectrice vor scădea într-un mediu umed și cu condensare. În testul de condens, partiția de izolație va avea o descărcare puternică a periei, provocând arderea locală a marginii și ducând în cele din urmă la erupție. Izolația din rășină epoxidică are hidrofobicitate slabă și nu este ignifugă. Este un mediu polar. Când este umed și suprafața este murdară, conductivitatea suprafeței va crește semnificativ. Când intensitatea câmpului electric atinge o anumită valoare, va avea loc o descărcare locală. Deoarece izolația cu rășini epoxidice are proprietăți electrice slabe la frecvențe înalte, descărcarea locală va accelera deteriorarea izolației în acea locație până când are loc erupția de suprafață, provocând un accident. Pereții de izolație din rășină epoxidică din dulapul de distribuție sunt conectate și asamblate folosind șuruburi metalice, ceea ce duce la o cantitate mare de potențial de plutire și duce cu ușurință la descărcare dendritică.
2.Structura de izolație este nerezonabilă. Dacă distanța de izolare a aerului dintre conductori și conductor până la pământ este mică, nivelul de izolație la impuls nu va îndeplini standardul. Când există un electrod ascuțit pe suprafața conductorului, nivelul de izolație la impuls va scădea. În al doilea rând, în dulapul de comutare de tip cărucior-, dacă dimensiunea izolației compozite a corpului încărcat, a spațiului de aer, a partiției de izolație asamblată și a corpului de împământare utilizate pentru a reduce dimensiunea echipamentului este nerezonabilă, cum ar fi dacă spațiul de aer este prea mic, nivelul de izolație va scădea în medii dure și nu va putea îndeplini condițiile de mediu de umiditate ridicată și poluare severă pe șantier.
3.Distanța de fuga este prea mică. Pentru componentele cu o distanță de scurgere a suprafeței mică, tensiunea de declanșare a frecvenței de alimentare și tensiunea de aprindere pe impuls vor scădea semnificativ în condiții de condens și mediu murdar și nu vor îndeplini cerințele specificate de tensiune de rezistență. Dacă distanța de curgere a suprafeței izolatoarelor de susținere utilizate în comutatoare și bare colectoare este mică, tensiunea de descărcare este relativ scăzută în condițiile contaminării și condensului, ceea ce face ușoară apariția fulgerului izolației externe și a descărcării parțiale, provocând defecțiuni electrice și accidente de scurtcircuit.
4.Mediul de operare este dur. Aparatul de distribuție este supus efectelor tensiunii de funcționare, supratensiunii interne și supratensiunii atmosferice în timpul funcționării. Dacă calitatea componentelor este slabă, atunci când anumiți parametri ai rețelei electrice se modifică, condițiile de funcționare se vor înrăutăți. Dacă există poluanți și umiditate constantă, este ușor să apară erupția de poluare. Contaminarea nu afectează numai caracteristicile frecvenței de putere ale izolației externe, ci afectează și tensiunea de descărcare a impulsului. În condiții de contaminare, tensiunea de rezistență la impuls a izolației externe va fi mult redusă. Testele relevante arată că poate scădea în general cu 30% până la 40%. Prin urmare, rezistența de izolație a aparatelor de comutare interioare ar trebui să aibă o marjă suficientă. Umiditatea și condensul sunt, de asemenea, factori care nu pot fi ignorați. Când mediul extern se schimbă foarte mult sau diferența de temperatură dintre zi și noapte este prea mare, vremea umedă va afecta performanța de izolație a echipamentului, rezultând o creștere a curentului de scurgere, care se va dezvolta de la descărcare parțială la scurgere și, în cele din urmă, se va transforma într-un accident de erupție.
5.Descărcare parțială. Descărcarea parțială se referă la descărcarea sau defectarea în zona locală a mediului izolator cauzată de distribuția neuniformă a câmpului electric și de câmp electric local excesiv în structura izolației. Poate apărea în porii izolației solide, a bulelor de izolație lichidă sau între straturi de izolație cu proprietăți dielectrice diferite. Dacă intensitatea câmpului electric este mai mare decât valoarea specifică a dielectricului, aceasta poate apărea și în izolația lichidă sau solidă. Descărcările locale se dezvoltă treptat și vor eroda continuu mediul izolator din jurul acestuia și, în cele din urmă, pot provoca defectarea întregului sistem de izolație. Prin urmare, descărcarea locală este principala cauză a deteriorării izolației. Este, de asemenea, un semn important și o manifestare a deteriorării izolației. Este strâns legat de procesul de deteriorare și defalcare a materialului izolator și poate reflecta eficient defecțiunea izolației interne a echipamentelor de alimentare.
Descărcarea parțială este, în general, împărțită în descărcare internă, descărcare de suprafață și corona. Descărcarea parțială nu va cauza defecțiunea imediată a componentelor sistemului de-înaltă tensiune. De exemplu, descărcarea dintre miezul conductorului interior și ecranul cablului poate dura mult timp, chiar câțiva ani, înainte ca dielectricul solid să se defecteze. Descărcarea parțială va cauza descărcare dendritică în dielectricul solid. Datorită efectului de deteriorare al descărcării dendritice asupra cablului, tensiunea de rezistență dielectrică va fi redusă. Dacă funcționează sub un câmp electric puternic pentru o perioadă lungă de timp, tensiunea de rezistență a izolației va deveni din ce în ce mai scăzută până când nu va eșua. Găurile din materialele dielectrice, contaminarea metalică a materialelor dielectrice și proeminențele de interfață ale materialelor dielectrice semiconductoare pot provoca descărcări dendritice.
Defecțiuni mecanice
Defecțiunile mecanice apar în principal în mecanismul de funcționare, manifestându-se ca întrerupătoarele care refuză să se deschidă sau să se închidă. Nedeschiderea conturilor pentru o proporție semnificativă a defecțiunilor instalațiilor de comutare. Principalele cauze ale defecțiunilor întreruptoarelor sunt:
1. Mecanism de operare blocat, în primul rând din cauza calității slabe a producției, urmată de instalarea și punerea în funcțiune necorespunzătoare. Reglarea incorectă a mecanismului de operare cu patru-legături sau centrarea excesivă post-moartă- a arborelui intermediar al plăcii de conectare poate provoca, de asemenea, defecțiuni ale întreruptorului.
2. Deformarea, deplasarea sau deteriorarea componentelor. Deformarea sau deplasarea componentelor poate indica probleme de proiectare sau materiale. În plus, neresetarea mecanismului de declanșare după deschiderea comutatorului, neresetarea suportului după acționare, miezul electromagnet de deschidere blocat sau vibrația care provoacă miezul de deschidere să sară în momentul deschiderii pot contribui toate la defecțiunile întreruptorului.
3. Miez de deschidere blocat, comutator auxiliar defect. Calitatea proastă și contactul slab în întrerupătorul auxiliar pot cauza defecțiunea întreruptorului. Cauzele mecanice ale eșecului închiderii întreruptorului sunt similare cu cele ale eșecului deschiderii. Motivele electrice sunt în principal defecțiunea contactorului de închidere al mecanismului de acționare electromagnetică, defecțiunea cablajului secundar și tensiunea de alimentare scăzută.
Transport de curent
Circuitul conductiv (circuitul purtător de curent-) este, de asemenea, o locație obișnuită de defecțiune în aparatul de comutare. Circuitul conductiv din aparatul de comutație fix constă în principal din conexiuni fixe între componente. Fiabilitatea acestor conexiuni este determinată de condițiile din momentul conexiunii primare și este în mare parte neafectată de funcționare, menținând condițiile inițiale de funcționare. Cu toate acestea, circuitul conductiv în aparatele de comutație de tip detașabil și sertar-nu este afectat doar de fiabilitatea punctelor de conectare dintre componente, ci depinde și în mare măsură de condițiile de contact ale contactelor de izolare primare în timpul funcționării.
Suprafețele nenetede sau neuniforme ale barelor colectoare, suprafețele uleioase sau oxidate, suprafața insuficientă de suprafață, presiunea de contact insuficientă sau eșecul de a trata cu o pastă conductivă dedicată pot crește rezistența de contact la punctele de conectare a barelor colectoare, ceea ce duce la încălzire. Suprafața de contact insuficientă sau presiunea de contact între cabluri și componentele comutatorului sau chiar lipsa unei tranziții de cupru-aluminiu între bara de aluminiu și cablul de ieșire, toate pot cauza încălzire la îmbinările cablurilor.
Oboseala sau rugina și îmbătrânirea arcurilor de comprimare a degetelor de contact de izolare primară pot reduce funcția acestora, ducând la o presiune de contact insuficientă și la contactul între degete. Aceasta mărește rezistența de contact, reduce secțiunea efectivă-transversală-transversală a curentului și provoacă încălzire. În plus, în timpul funcționării, arcul de presiune al degetului de contact este supus unei-compresii pe termen lung, generând căldură sub acțiunea curentului. Acest lucru, combinat cu arsurile de arc generate în timpul procesului de deschidere și închidere a contactului, poate degrada elasticitatea arcului în timp. Aceasta, la rândul său, duce la o presiune insuficientă asupra arcului de presiune al degetului de contact, rezultând un contact inadecvat între contactele în mișcare și cele statice. Acest lucru exacerbează încălzirea, determinând încălzirea prin contact din ce în ce mai severă și chiar ruperea arcului de presiune, provocând împrăștierea contactelor, rezultând un contact slab și arsuri.
Dacă cursa mecanismului de acționare a căruciorului este necorespunzătoare, căruciorul nu poate fi avansat complet în poziția prestabilită, rezultând o adâncime insuficientă de inserare între contactele în mișcare și cele statice și o suprafață de contact insuficientă, ceea ce poate provoca încălzire.
