In Stromverteilungsnetzen mit Spannungsebenen von 10 kV und darunter haben Vakuum-Leistungsschalter nach und nach Öl-Leistungsschalter ersetzt.
Vakuum-Leistungsschalterbieten Vorteile wie Eignung für häufigen Betrieb, lange elektrische Lebensdauer, minimalen Wartungsaufwand, Flamm- und Explosionsschutz sowie hohe Betriebssicherheit. Aufgrund von Herstellerunterschieden weisen einige Vakuum-Leistungsschalter jedoch eine schlechte Leistung auf, insbesondere in ihren charakteristischen Merkmalen, wo zahlreiche Probleme auftreten. Diese Mängel können leicht zu schweren Unfällen oder zu Stromausfällen führen.
In den letzten Jahren hat der Einsatz wissenschaftlicher Instrumente wie Vakuumtester und Charakteristiktester bei der Inspektion und Wartung von Vakuumleistungsschaltern durch wissenschaftliche Daten bisher verborgene Probleme aufgedeckt. Bei der Bewältigung dieser Probleme wurden Erfahrungen gesammelt, die umfassende Wartungs- und Präventivmaßnahmen ermöglichen, um den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Vakuum-Leistungsschaltern zu gewährleisten.
Die Gründe für den Abfall des Vakuumniveaus können unter verschiedenen Aspekten eingehend analysiert werden, darunter Herstellungsfehler, Materialalterung, externe Faktoren und Betriebsfaktoren.
I. Herstellungsprozessfehler (Ursache)
Dies ist ein inhärenter Faktor, der zu einem Abfall des Vakuumniveaus führt und sich typischerweise in der Anfangsphase der Nutzung oder nach einer gewissen Zeit bemerkbar macht.
Schlechter Versiegelungsprozess:Die isolierende Keramik- oder Glashülle der Vakuumlampe wird mithilfe von Glaslot oder keramischer Metallisierung mit der Metallendkappe versiegelt. Eine unsachgemäße Abdichtung (z. B. ungleichmäßige Temperaturkontrolle, unreine Materialien oder das Vorhandensein von Mikrorissen) kann zu langsamen Leckagekanälen an der Dichtung führen.
Unvollständige Entlüftung:Unzureichende Vakuum- und Backprozesse während der Herstellung können im späteren Betrieb zur langsamen Freisetzung von Gasen führen, die im Metall oder Isoliermaterial innerhalb der Glühbirne adsorbiert sind (bekannt als „interne Entlüftung“).
Bellbell-Qualität oder Schweißfehler:Der Faltenbalg ist eine entscheidende Komponente, die den beweglichen Kontakt mit dem externen Mechanismus verbindet und eine Abdichtung aufrechterhält. Mikrorisse im Balg selbst oder eine schwache Verschweißung an der Endkappe können nach wiederholten Öffnungs- und Schließvorgängen leicht zu Undichtigkeiten führen.
Kontaktmaterialfragen:Ein zu hoher Gasgehalt im Kontaktmaterial kann unter der hohen Temperatur eines Lichtbogens Gas freisetzen. Besteht alternativ ein Spalt zwischen der Schweißfläche des Kontakts und dem leitenden Stab, entweicht das interne Gas langsam.
II. Materialalterung und Leistungsverschlechterung (langfristige betriebliche Ursachen)
Bellbell-Ermüdung und Risse:Dies ist die häufigste und wichtigste Ursache für einen Vakuumabfall während des Betriebs. Jedes Mal, wenn ein Leistungsschalter öffnet oder schließt, erfährt der Faltenbalg eine mechanische Expansions- und Kontraktionsbewegung. Häufiger und längerer Betrieb (insbesondere unsachgemäße Einstellungen des Mechanismus, die zu übermäßigem Überlauf führen) kann zu Metallermüdung führen, was schließlich zu Rissen und Luftlecks führen kann.
Interne Entlüftung von Metallkomponenten:Unter dem Einfluss eines starken Lichtbogens können die Oberflächen interner Metallkomponenten wie Kontakte und Abschirmungsabdeckungen Lichtbogenprodukte absorbieren oder weitere Gase aus der Tiefe des Materials freisetzen, was mit der Zeit zu einem erhöhten Druck führt.
Verschlechterung der Dämmschale:Unter starken elektrischen Feldern und potenzieller mechanischer Belastung kann es zu einem „Verrutschen“ oder einer mikroskopischen Beschädigung der Keramikschale kommen, wodurch die Luftdichtheit beeinträchtigt wird.
III. Äußere Umgebung und anormale Betriebsbedingungen
Überspannung und häufiger Betrieb:
Abschalt-Überspannung und Wiederzündungsüberspannung: Diese erzeugen extrem hohe interne elektrische Felder, die möglicherweise zum Zusammenbruch des elektrischen Felds führen, wodurch Kontaktmaterial ausbricht und große Mengen an Metalldampf und Partikeln entstehen, wodurch die interne Umgebung verunreinigt und das Vakuumniveau verringert wird.
Häufige Unterbrechung eines Kurzschlussstroms oder eines großen Stroms: Starke Lichtbögen können die Kontakte stark erodieren, wodurch Metalldämpfe und Partikel entstehen, die sich an der Innenwand der Isolierhülle ablagern, die Isolationsfestigkeit verringern und möglicherweise den Gasausfall verschlimmern.
Äußere mechanische Beanspruchung:Starke Stöße, Kollisionen oder Vibrationen während der Installation, Inbetriebnahme oder des Transports des Leistungsschalters können die innere Struktur der Vakuumblase beschädigen oder Risse in den Dichtungen verursachen.
Umweltkorrosion:Wenn der Leistungsschalter in Umgebungen mit hohen Konzentrationen korrosiver chemischer Gase eingesetzt wird, kann es zu Korrosion am Faltenbalg oder an den Metallteilen des Gehäuses kommen, was zu Undichtigkeiten führen kann.
IV. Unsachgemäßer Betrieb und Wartung
Falsche Mechanismuseinstellung:Ungenaue Einstellungen von Parametern wie Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit und Nachlaufweg erhöhen die mechanische Belastung des Balgs und beschleunigen dessen Ermüdung.
Mangelnde Überwachung:Wenn routinemäßige Vakuumtests nicht wie erforderlich durchgeführt werden (z. B. Netzfrequenz-Stehspannungsmethode, magnetische Entladungsmethode), können potenzielle Probleme nicht rechtzeitig erkannt werden.
Ⅴ.Beurteilung und Bestimmung des Vakuumgradabfalls bei Vakuum-Leistungsschaltern
Eine Verringerung des Vakuumgrads beeinträchtigt das Überstromausschaltvermögen eines Vakuum-Leistungsschalters erheblich und führt zu einer starken Verkürzung seiner Lebensdauer. In schweren Fällen kann es zur Explosion des Schalters kommen. Der Vakuumgrad innerhalb der Vakuumschaltröhre muss typischerweise bei 10⁻⁴ bis 10⁻⁶ Pa gehalten werden. Mit zunehmender Lebensdauer der Vakuumschaltröhre, der Anzahl der Unterbrechungen und dem Einfluss externer Faktoren nimmt ihr Vakuumgrad allmählich ab. Wenn es auf ein bestimmtes Niveau absinkt, wirkt sich dies auf das Ausschaltvermögen und die Spannungsfestigkeit aus. Daher muss der Vakuumgrad in der Schaltröhre während des Einsatzes des Vakuum-Leistungsschalters regelmäßig überprüft werden. Im tatsächlichen Betrieb sollte die Funktion des Leistungsschalters regelmäßig überprüft und beobachtet werden.
Bei glasummantelten Vakuumschaltröhren kann im Rahmen der Routineinspektionen eine regelmäßige Sichtprüfung durchgeführt werden. Unter normalen Bedingungen sollte die Oberflächenfarbe interner Komponenten wie der Abschirmabdeckung hell sein und bei Stromunterbrechung ein hellblaues Bogenlicht ausstrahlen. Wenn der Vakuumgrad deutlich sinkt, wird die Innenfarbe dunkelgrau und bei Stromunterbrechung wird ein dunkelrotes Lichtbogenlicht abgegeben. Wenn die obige Situation während des Betriebs auftritt, kann vorläufig davon ausgegangen werden, dass das Vakuumniveau in der Unterbrecherkammer des Vakuum-Leistungsschalters gesunken ist, und dies sollte durch rechtzeitige Tests bestätigt werden. Bei Inspektionen sollten Bediener darauf achten, ob es außerhalb der Vakuumschaltkammer zu Entladungsphänomenen kommt. Liegt ein Entladungsphänomen vor, ist das Testergebnis des Vakuumniveaus der Vakuumkammer im Grunde unqualifiziert, und die Stromversorgung sollte unterbrochen und das Gerät sofort ausgetauscht werden. Um die Sicherheit elektrischer Geräte zu gewährleisten, müssen Energiegeräte regelmäßig überprüft und getestet werden. Durch eine Reihe von Testmethoden kann durch die Erfassung des Gesamtbetriebszustands des Leistungsschalters das potenzielle Problem eines verringerten Vakuumniveaus im Vakuum-Leistungsschalter rechtzeitig und genau erkannt werden. Das Vakuumniveau eines Vakuum-Leistungsschalters kann im Allgemeinen durch die folgenden Tests ermittelt werden:
1. Prüfung des Vakuumgradtesters: Messen Sie den Vakuumgrad der Lichtbogenlöschkammer mit einem Vakuumgradtester.
Der Vakuumgrad der Vakuum-Lichtbogenlöschkammer sollte im Bereich von 10⁻⁴ bis 10⁻⁶ Pa gehalten werden. Wenn der Vakuumgrad über den oben- genannten Wert oder den im Produkthandbuch angegebenen Wert abfällt, sollte eine weitere Bestätigung durch einen Spannungsfestigkeitstest der Leistungsschalterkontakte im Öffnungszustand der Vakuumlichtbogenlöschkammer erfolgen.
2. Spannungsfestigkeitsprüfung bei Netzfrequenz: Gemäß den „Preventive Test Regulations for Power Equipment“ sollten Vakuum-Leistungsschalter von 12 kV und darunter mindestens alle 1-3 Jahre einer Spannungsfestigkeitsprüfung bei Netzfrequenz unterzogen werden. Der Prüfumfang umfasst Prüfungen der Phasen-zu-Phase, der Phase-zu Erde und der Prüfung der Kontaktfestigkeit des Leistungsschalters. Die Spannungsfestigkeitsprüfung der Leistungsschalterkontakte dient zwei Zwecken: Erstens prüft sie, ob der Öffnungsabstand zwischen den beweglichen und stationären Kontakten qualifiziert ist; Zweitens hilft es bei der Feststellung, ob das Vakuum des Vakuum-Leistungsschalters nach dem Vakuumtester-Test abgenommen hat.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Hauptgründe für die Abnahme des Vakuumniveaus von Vakuum-Leistungsschaltern folgende sein können: herstellungsbedingte Dichtungsfehler (inhärent), mechanischer Ermüdungsbruch des Faltenbalgs (die primäre Betriebsursache), Materialaustritt unter Lichtbogen und die Auswirkungen anormaler Überspannung. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, sind regelmäßige fachmännische Inspektionen von entscheidender Bedeutung.
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