Как да се отстраняват често срещаните неизправности на разпределителните устройства в електрическите мрежи?

Разбиране на начините на повреда на разпределителните устройства

Комутационни устройства — прекъсвачи, прекъсвачи за изолация, шини и защитни релета в метални корпуси — са основата на електрическото разпределение в промишлени обекти и електроцентрали. Когато разпределителните устройства излязат от строя, последствията не са само прекъсване на един кръг, а спиране на цяла производствена линия или превключване на болница към резервно захранване.

Разрушаване на изолацията, прегряване и механично износване

Три механизма обясняват повечето комутационни устройства неизправности. Пробив на изолацията — деградация на диелектричния материал, който разделя токопроводните проводници — се причинява от замърсяване (прах, влага), термично остаряване поради цикли на нагряване и охлаждане или частичен разряд, който разрушава изолацията отвътре. Прегряване в точките на свързване — възлови точки на шини, клеми на прекъсвачи — възниква, когато контактното съпротивление се увеличава поради разхлабване вследствие на термични цикли, окисляване на контактните повърхности или неправилно приложено въртящо усилие при монтажа. Механичният износ засяга работните механизми на прекъсвачите — пружини, спирачки и задвижващи устройства, които трябва да функционират след години бездействие.

Реален случай — Една фабрика диагностицира повторно изключване на прекъсвач

Една фабрика за производство на пластмаси преживя повторни необясними изключвания на главния входящ прекъсвач комутационни устройства автоматичен прекъсвач, захранващ линия за инжекционно формоване — три пъти за две седмици без събитие на надток. Топлинното изображение разкри гореща точка в кабелната терминална връзка от страната на натоварването на прекъсвача, която работеше при температура с 45 °C по-висока от околната, докато съседните терминални връзки бяха в рамките на 10 °C. Болтът на терминалната връзка се беше разхлабил приблизително с два пълни завъртания от предишния цикъл на поддръжка, което увеличи контактното съпротивление и предаваше топлина към термичния елемент за изключване на прекъсвача, предизвиквайки неговото изключване при ток, по-нисък от номиналния. Повторното затегане на терминалната връзка според препоръчаната от производителя стойност на въртящия момент елиминира проблема. Инцидентът подчертава, че повечето повреди в комутационното оборудване имат произход във връзките, а не в защитните устройства. Китайската компания China Electrical проектира комутационно оборудване с достъпни терминални точки, за да подпомага такава диагностична инспекция.

Три чести повреди в комутационното оборудване

Повреда на прекъсвач, прегряване на шини и дъгов пробой

Повреда на прекъсвач в комутационни устройства се проявява като неспособност за затваряне, неспособност за отваряне или нежелано изключване. Неспособността за отваряне — най-опасният режим — може да възникне поради заварени контакти след затваряне при повреда, заклещен механизъм или изгоряла тръгваща намотка. Нежеланото изключване без превишаване на тока обикновено се дължи на отклонение на термичния елемент за изключване вследствие на топлина, предавана през разхлабени клеми. Прегряването на шините се дължи на болтови съединения с високо съпротивление, които създават обратна връзка: по-високо съпротивление → повече топлина → ускорена оксидация → още по-високо съпротивление. Дъговият пробив — експлозивен електрически разряд между живи проводници или към земя — е най-разрушителният комутационни устройства вид повреда и генерира температури до 20 000 °C. Причините включват повреда на изолацията, замърсяване и инструменти, паднали по време на поддръжка.

Методи за диагностика

Термографско изследване, изследване на частични разряди и измерване на контактното съпротивление

Термографската инспекция открива разхлабени съединения и претоварени вериги в комутационни устройства чрез откриване на температурни разлики, които са толкова малки, колкото 0,1 °C. Сканирането трябва да се извършва веднъж годишно, като разпределителното табло трябва да работи при минимум 40 % от номиналната си товарна мощност. Откриването на частични разряди — чрез ултразвукови сензори или детектори за предаване на електромагнитни вълни (TEV) — идентифицира дефекти в изолацията преди пълното ѝ разрушаване. Измерване на контактното съпротивление — чрез инжектиране на 100 A постоянен ток през затворените контакти на прекъсвача и измерване на спада на напрежението — количествено определя деградацията на контактите. Ако измереното съпротивление надвишава спецификацията на производителя с повече от 50 %, е необходимо заместване на контактите.

Практики за превантивна поддръжка

Пет действия, които намаляват риска от повреда на разпределителното табло

Първо, годишно термографско сканиране под товар, при отворени всички панелни врати за достъп, като техникът сканира всяко съединение на шинопровод, всяка клема на прекъсвач и всяка точка на кабелно свързване. Второ, проверка на моментите на затягане на всички болтове на шинопроводите и клемите веднъж на 3–5 години според спецификациите на производителя, използвайки калибриран динамометричен ключ и маркирайки всеки проверен болт. Трето, измерване на съпротивлението на контактите на прекъсвачите и прекъсвачите-отделячи веднъж на 5 години или след 2000 операции, в зависимост от това кое настъпи по-рано. Четвърто, изследване за частични разряди веднъж на 3 години за среднонапрежение комутационни устройства в критични приложения като болници и центрове за обработка на данни. Пето, контрол на околната среда — поддържане на помещенията за оборудване при относителна влажност под 60 % и свободни от прах и химически пари, които ускоряват деградацията на изолацията.

Често задавани въпроси

Какви са най-честите повреди на разпределителните устройства?

Най-често срещаният комутационни устройства неизправностите включват пробив на изолацията поради замърсяване, влага или топлинно остаряване; прегряване в местата за свързване на шините и кабелните завършвания поради разхлабване и окисляване на повърхността; както и механично износване на работните механизми на прекъсвачите, включително пружини, спирачки и предавки. Китайските електроинженери използват разпределителни уреди с издръжливи изолационни системи и леснодостъпни точки за свързване, които позволяват диагностичен достъп.

Как се открива прегряването на разпределителните уреди?

Комутационни устройства прегряването се открива чрез инфрачервена термография — термални камери, които идентифицират горещи точки в местата за свързване и възлите на шините. Препоръчва се годишно сканиране при минимум 40 % натоварване за всички индустриални инсталации.

Какви са причините за задействане на прекъсвач без претоварване?

Честото задействане в комутационни устройства често се дължи на разхлабени завършвания, които провеждат топлина към термичния елемент за задействане на прекъсвача, или на отклонение в настройките на електронния блок за задействане. Първата диагностична стъпка е термалното изображение на завършванията.

Какво представлява дъговият пробив в разпределителните уреди?

Дъговият пробив в комутационни устройства е експлозивен електрически разряд, който генерира температури до 20 000 °C. Причините включват повреда на изолацията, замърсяване, изпадане на инструменти по време на поддръжка и малки дъги, които се развиват в пълни фазови повреди.

Колко често трябва да се поддържа комутационното оборудване?

Комутационни устройства изисква годишна термография, проверка на моментите на затягане всеки 3–5 години, тестване на съпротивлението на контактите всеки 5 години или след 2000 операции и проучване на частични разряди всеки 3 години за инсталации със средно напрежение.

Може ли да се предвидят повредите в комутационното оборудване преди настъпване на отказа?

Да. Методите за предиктивна поддръжка — термография, откриване на частични разряди и проследяване на съпротивлението на контактите — позволяват да се идентифицират развиващи се комутационни устройства повреди месеци преди настъпване на катастрофалния отказ. Топлинна гореща точка, регистрирана при 30 °C над околната температура във връзката на шината или завършека на кабела, дава предупреждение за седмици или месеци преди повреда на връзката, което позволява планирана поддръжка вместо аварийен ремонт.