Οι συσκευές διανομής υψηλής- και χαμηλής- τάσης χρησιμοποιούνται ευρέως και διανέμονται σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Παρά τις σημαντικές βελτιώσεις στις τεχνικές τους δυνατότητες και τις επιδόσεις ασφαλείας, εξακολουθούν να υπάρχουν πιθανά ατυχήματα κατά τη λειτουργία πεδίου λόγω διαφόρων παραγόντων. Σύμφωνα με επιτόπιες στατιστικές, τα ατυχήματα με διακόπτες 6-10 kV αντιπροσωπεύουν πάνω από το 50% όλων των ατυχημάτων που αφορούν συσκευές διανομής όλων των επιπέδων τάσης, θέτοντας σοβαρή απειλή για την ασφαλή λειτουργία των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας. Ως εκ τούτου, η ασφαλής και αξιόπιστη λειτουργία του εξοπλισμού διανομής είναι μια κρίσιμη πτυχή της ασφαλούς λειτουργίας των συστημάτων ισχύος. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία του εξοπλισμού διανομής περιλαμβάνουν τη μόνωση, τις μηχανικές ιδιότητες και την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, που αναλύονται παρακάτω.
Μόνωση
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που προκαλούν ατυχήματα μόνωσης στον εξοπλισμό διανομής. Εκτός από τα ελαττώματα στη μονωτική δομή και την ποιότητα του μονωτικού υλικού του ίδιου του εξοπλισμού διανομής, υπάρχουν επίσης πολλοί άλλοι λόγοι όπως οι συνθήκες περιβάλλοντος λειτουργίας του εξοπλισμού διανομής (όπως θερμοκρασία, υγρασία και βρωμιά), η δομή του συστήματος διανομής κ.λπ.
1.Το μονωτικό υλικό είναι φτωχό. Η εξωτερική μόνωση του ηλεκτρικού εξοπλισμού{1}}με μόνωση αέρα χρησιμοποιεί την ατμόσφαιρα ως κύρια μόνωση και τα υποστηρικτικά μέρη της μόνωσης χρησιμοποιούν υλικά πορσελάνης και οργανικά υλικά (όπως εποξειδική ρητίνη κ.λπ.). Εάν το μονωτικό υλικό είναι κακής ποιότητας, είναι εύκολο να απορροφήσει την υγρασία και οι διηλεκτρικές ιδιότητες θα μειωθούν σε ένα υγρό και συμπυκνωμένο περιβάλλον. Στη δοκιμή συμπύκνωσης, το διαχωριστικό μόνωσης θα έχει μια ισχυρή εκκένωση βούρτσας, προκαλώντας τοπικό κάψιμο της άκρης και τελικά οδηγεί σε φλας. Η μόνωση εποξειδικής ρητίνης έχει κακή υδροφοβικότητα και δεν είναι επιβραδυντική φλόγας. Είναι ένα πολικό μέσο. Όταν είναι υγρό και η επιφάνεια είναι βρώμικη, η αγωγιμότητα της επιφάνειας θα αυξηθεί σημαντικά. Όταν η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου φτάσει σε μια ορισμένη τιμή, θα συμβεί τοπική εκφόρτιση. Δεδομένου ότι η μόνωση από εποξική ρητίνη έχει κακές ηλεκτρικές ιδιότητες στις υψηλές συχνότητες, η τοπική εκφόρτιση θα επιταχύνει τη φθορά της μόνωσης σε αυτή τη θέση μέχρι να εμφανιστεί αναπήδηση στην επιφάνεια, προκαλώντας ατύχημα. Τα μονωτικά χωρίσματα εποξειδικής ρητίνης στο ερμάριο διακόπτη συνδέονται και συναρμολογούνται χρησιμοποιώντας μεταλλικές βίδες, γεγονός που οδηγεί σε μεγάλη ποσότητα αιωρούμενου δυναμικού και οδηγεί εύκολα σε δενδριτική εκκένωση.
2.Η δομή μόνωσης είναι παράλογη. Εάν η απόσταση μόνωσης αέρα μεταξύ των αγωγών και του αγωγού στο έδαφος είναι μικρή, το επίπεδο μόνωσης παλμών δεν θα πληροί το πρότυπο. Όταν υπάρχει ένα αιχμηρό ηλεκτρόδιο στην επιφάνεια του αγωγού, το επίπεδο μόνωσης παλμών θα μειωθεί. Δεύτερον, στο ντουλάπι διακόπτη τύπου τρόλεϊ-, εάν το σύνθετο μέγεθος μόνωσης του φορτισμένου σώματος, του διακένου αέρα, του συναρμολογημένου διαχωριστικού μόνωσης και του σώματος γείωσης που χρησιμοποιούνται για τη μείωση του μεγέθους του εξοπλισμού είναι παράλογο, όπως εάν το διάκενο αέρα είναι πολύ μικρό, το επίπεδο μόνωσης θα μειωθεί σε σκληρά περιβάλλοντα και δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις υψηλές περιβαλλοντικές συνθήκες υγρασίας και στις επικίνδυνες περιβαλλοντικές συνθήκες.
3.Η απόσταση ερπυσμού είναι πολύ μικρή. Για εξαρτήματα με μικρή απόσταση ερπυσμού της επιφάνειας, η τάση ανάφλεξης συχνότητας ισχύος και η τάση ανάφλεξης παλμού θα μειωθούν σημαντικά υπό συνθήκες συμπύκνωσης και βρώμικου περιβάλλοντος και δεν θα πληρούν τις καθορισμένες απαιτήσεις τάσης αντοχής. Εάν η απόσταση ερπυσμού της επιφάνειας των μονωτών στήριξης που χρησιμοποιούνται σε διακόπτες και ζυγούς είναι μικρή, η τάση εκφόρτισης είναι σχετικά χαμηλή υπό συνθήκες μόλυνσης και συμπύκνωσης, γεγονός που διευκολύνει την εμφάνιση ερπυσμού εξωτερικής μόνωσης και μερική εκφόρτιση, προκαλώντας ηλεκτρική βλάβη και ατυχήματα βραχυκυκλώματος.
4.Το περιβάλλον λειτουργίας είναι σκληρό. Ο διακόπτης υπόκειται στις επιπτώσεις της τάσης λειτουργίας, της εσωτερικής υπέρτασης και της ατμοσφαιρικής υπέρτασης κατά τη λειτουργία. Εάν η ποιότητα των εξαρτημάτων είναι κακή, όταν αλλάζουν ορισμένες παράμετροι του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, οι συνθήκες λειτουργίας θα επιδεινωθούν. Εάν υπάρχουν ρύποι και σταθερή υγρασία, είναι εύκολο να προκύψει εκτόξευση ρύπανσης. Η μόλυνση δεν επηρεάζει μόνο τα χαρακτηριστικά συχνότητας ισχύος της εξωτερικής μόνωσης, αλλά επηρεάζει επίσης την τάση εκκένωσης παλμού. Υπό συνθήκες μόλυνσης, η τάση αντοχής παλμών της εξωτερικής μόνωσης θα μειωθεί σημαντικά. Σχετικές δοκιμές δείχνουν ότι μπορεί γενικά να μειωθεί κατά 30% έως 40%. Επομένως, η αντοχή μόνωσης του διανομέα εσωτερικού χώρου πρέπει να έχει επαρκή περιθώριο. Η υγρασία και η συμπύκνωση είναι επίσης παράγοντες που δεν μπορούν να αγνοηθούν. Όταν το εξωτερικό περιβάλλον αλλάζει πολύ ή η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας είναι πολύ μεγάλη, ο υγρός καιρός θα επηρεάσει την απόδοση μόνωσης του εξοπλισμού, με αποτέλεσμα την αύξηση του ρεύματος διαρροής, το οποίο θα εξελιχθεί από μερική εκφόρτιση σε ερπυσμό και τελικά θα εξελιχθεί σε ατύχημα αναρρόφησης.
5.Μερική αποφόρτιση. Η μερική εκφόρτιση αναφέρεται στην εκφόρτιση ή βλάβη στην τοπική περιοχή του μονωτικού μέσου που προκαλείται από ανομοιόμορφη κατανομή ηλεκτρικού πεδίου και υπερβολικό τοπικό ηλεκτρικό πεδίο στη δομή μόνωσης. Μπορεί να εμφανιστεί στους πόρους της στερεάς μόνωσης, στις φυσαλίδες της υγρής μόνωσης ή μεταξύ των στρώσεων μόνωσης με διαφορετικές διηλεκτρικές ιδιότητες. Εάν η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι υψηλότερη από την ειδική τιμή του διηλεκτρικού, μπορεί επίσης να εμφανιστεί σε υγρή ή στερεή μόνωση. Η τοπική εκκένωση αναπτύσσεται σταδιακά και θα διαβρώνει συνεχώς το μονωτικό μέσο γύρω του και μπορεί τελικά να προκαλέσει την αστοχία ολόκληρου του συστήματος μόνωσης. Επομένως, η τοπική εκκένωση είναι η κύρια αιτία φθοράς της μόνωσης. Είναι επίσης σημαντικό σημάδι και εκδήλωση φθοράς της μόνωσης. Σχετίζεται στενά με τη διαδικασία φθοράς και διάσπασης του μονωτικού υλικού και μπορεί να αντανακλά αποτελεσματικά την αστοχία της εσωτερικής μόνωσης του εξοπλισμού ισχύος.
Η μερική εκκένωση γενικά χωρίζεται σε εσωτερική εκκένωση, επιφανειακή εκκένωση και κορώνα. Η μερική εκφόρτιση δεν θα προκαλέσει άμεση βλάβη-των εξαρτημάτων του συστήματος υψηλής τάσης. Για παράδειγμα, η εκκένωση μεταξύ του πυρήνα του εσωτερικού αγωγού και της θωράκισης του καλωδίου μπορεί να διαρκέσει για μεγάλο χρονικό διάστημα, ακόμη και αρκετά χρόνια, πριν αστοχήσει το στερεό διηλεκτρικό. Η μερική εκφόρτιση θα προκαλέσει δενδριτική εκκένωση στο στερεό διηλεκτρικό. Λόγω της επίδρασης φθοράς της δενδριτικής εκκένωσης στο καλώδιο, η τάση αντοχής του διηλεκτρικού θα μειωθεί. Εάν λειτουργεί υπό ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο για μεγάλο χρονικό διάστημα, η τάση αντοχής της μόνωσης θα γίνεται όλο και χαμηλότερη μέχρι να αποτύχει. Τρύπες σε διηλεκτρικά υλικά, μεταλλική μόλυνση διηλεκτρικών υλικών και προεξοχές διεπαφής διηλεκτρικών υλικών ημιαγωγών μπορούν όλα να προκαλέσουν δενδριτικές εκκενώσεις.
Μηχανικές Βλάβες
Οι μηχανικές βλάβες εμφανίζονται κυρίως στον μηχανισμό λειτουργίας, που εκδηλώνονται ως διακόπτες κυκλώματος που αρνούνται να ανοίξουν ή να κλείσουν. Η αποτυχία ανοίγματος λογαριασμών αποτελεί σημαντικό ποσοστό αστοχιών διακοπτών. Οι κύριες αιτίες αστοχίας του διακόπτη κυκλώματος είναι:
1. Κολλημένος μηχανισμός λειτουργίας, κυρίως λόγω κακής ποιότητας κατασκευής, ακολουθούμενος από ακατάλληλη εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία. Η ακατάλληλη ρύθμιση του μηχανισμού λειτουργίας των τεσσάρων-ζεύξεων ή το υπερβολικό{3}}νεκρό-κέντρωμα του ενδιάμεσου άξονα της πλάκας σύνδεσης, μπορεί επίσης να προκαλέσει βλάβες του διακόπτη κυκλώματος.
2. Παραμόρφωση, μετατόπιση ή βλάβη εξαρτήματος. Η παραμόρφωση ή η μετατόπιση εξαρτημάτων μπορεί να υποδηλώνει προβλήματα σχεδιασμού ή υλικού. Επιπλέον, η αποτυχία επαναφοράς του μηχανισμού απενεργοποίησης μετά το άνοιγμα του διακόπτη, η αποτυχία επαναφοράς του βραχίονα μετά την ενεργοποίηση, ο κολλημένος πυρήνας ηλεκτρομαγνήτη ανοίγματος ή η δόνηση που προκαλεί αναπήδηση του πυρήνα ανοίγματος κατά τη στιγμή του ανοίγματος μπορούν όλα να συμβάλουν σε αστοχίες του διακόπτη κυκλώματος.
3. Κολλημένος πυρήνας ανοίγματος, ελαττωματικός βοηθητικός διακόπτης. Η κακή ποιότητα και η κακή επαφή στον βοηθητικό διακόπτη μπορεί να προκαλέσουν βλάβη του διακόπτη κυκλώματος. Οι μηχανικές αιτίες της αστοχίας κλεισίματος του διακόπτη κυκλώματος είναι παρόμοιες με εκείνες της αστοχίας ανοίγματος. Οι ηλεκτρικοί λόγοι είναι κυρίως η αστοχία του επαφέα κλεισίματος του ηλεκτρομαγνητικού μηχανισμού λειτουργίας, η δευτερεύουσα βλάβη καλωδίωσης και η χαμηλή τάση τροφοδοσίας.
Μεταφορά ρεύματος
Το αγώγιμο κύκλωμα (κύκλωμα-μεταφοράς ρεύματος) είναι επίσης μια κοινή θέση σφάλματος εντός του εξοπλισμού διανομής. Το αγώγιμο κύκλωμα στο σταθερό σύστημα διανομής αποτελείται κυρίως από σταθερές συνδέσεις μεταξύ εξαρτημάτων. Η αξιοπιστία αυτών των συνδέσεων καθορίζεται από τις συνθήκες κατά τη στιγμή της κύριας σύνδεσης και δεν επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη λειτουργία, διατηρώντας τις αρχικές συνθήκες λειτουργίας. Ωστόσο, το αγώγιμο κύκλωμα σε αφαιρούμενο και συρτάρι{4}τύπου διακόπτη δεν επηρεάζεται μόνο από την αξιοπιστία των σημείων σύνδεσης μεταξύ των εξαρτημάτων, αλλά εξαρτάται επίσης σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες επαφής των αρχικών επαφών απομόνωσης κατά τη λειτουργία.
Οι μη λείες ή ανώμαλες επιφάνειες ράβδων, οι λιπαρές ή οξειδωμένες επιφάνειες, η ανεπαρκής επιφάνεια περιτύλιξης, η ανεπαρκής πίεση επαφής ή η αποτυχία επεξεργασίας με ειδική αγώγιμη πάστα μπορούν όλα να αυξήσουν την αντίσταση επαφής στα σημεία σύνδεσης της ράβδου, οδηγώντας σε θέρμανση. Η ανεπαρκής επιφάνεια επαφής ή η πίεση επαφής μεταξύ των καλωδίων και των εξαρτημάτων του διακόπτη, ή ακόμα και η έλλειψη μετάβασης από χαλκό-αλουμινίου μεταξύ της ράβδου αλουμινίου και του εξερχόμενου καλωδίου, μπορεί όλα να προκαλέσουν θέρμανση στις αρθρώσεις των καλωδίων.
Η κόπωση ή η σκουριά και η γήρανση των πρωτευόντων ελατηρίων συμπίεσης δακτύλων επαφής απομόνωσης μπορεί να μειώσουν τη λειτουργία τους, οδηγώντας σε ανεπαρκή πίεση επαφής και επαφή μεταξύ των δακτύλων. Αυτό αυξάνει την αντίσταση επαφής, μειώνει την πραγματική διατομή-μεταφοράς- του ρεύματος και προκαλεί θέρμανση. Επιπλέον, κατά τη λειτουργία, το ελατήριο πίεσης του δακτύλου επαφής υπόκειται σε μακροχρόνια συμπίεση, δημιουργώντας θερμότητα υπό την επίδραση ρεύματος. Αυτό, σε συνδυασμό με εγκαύματα τόξου που δημιουργούνται κατά τη διαδικασία ανοίγματος και κλεισίματος επαφής, μπορεί να υποβαθμίσει την ελαστικότητα του ελατηρίου με την πάροδο του χρόνου. Αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε ανεπαρκή πίεση στο ελατήριο πίεσης του δακτύλου επαφής, με αποτέλεσμα την ανεπαρκή επαφή μεταξύ των κινούμενων και στατικών επαφών. Αυτό επιδεινώνει τη θέρμανση, προκαλώντας ολοένα και πιο έντονη θέρμανση επαφής και ακόμη και το ελατήριο πίεσης να σπάσει, προκαλώντας τη διασπορά των επαφών, με αποτέλεσμα κακή επαφή και εγκαύματα.
Εάν η διαδρομή του μηχανισμού λειτουργίας του καροτσιού είναι ακατάλληλη, το καρότσι δεν μπορεί να προωθηθεί πλήρως στην προκαθορισμένη θέση, με αποτέλεσμα ανεπαρκές βάθος εισαγωγής μεταξύ των κινούμενων και στατικών επαφών και ανεπαρκή επιφάνεια επαφής, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει θέρμανση.
