Жоғары кернеулі қосқыштың сенімділігін қамтамасыз ететін факторлар қандай?

Негізгі конструкторлық принциптер мен өндіру сапасы

Жоғары кернеулі қосқыш аппараттардағы инженерлік стандарттар мен компоненттер сапасы

Жоғары кернеулі қосқыштың сенімділігі шынымен де бізге таныс және сүйікті халықаралық инженерлік стандарттарға сәйкестігіне байланысты, мысалы IEC 62271 және IEEE C37. Шын мәнінде, жоғары сапалы компоненттерді пайдалану айырмашылықты анық көрсетеді. Мысалы, шамамен 40 кА доға өшіру қабілетіне ие вакуумды өшіргіштер немесе 50 микрогомнан төменгі кедергіге ие күміспен капталған контактілерді алуға болады. Сонымен қатар, 95% таза алюминий оксидті изоляторлар да арзан аналогтарға қарағанда әлдеқайда жақсы жұмыс істейтінін елемеуге болмайды. Бұл мәліметтер статистикамен де расталады. 2019 жылғы CIGRE-дің сәтсіздік талдауы қысқаша алғанда, барлық қосқыштағы ақаулардың жартысынан астамы (яғни 62%) стандарттарға сай келмейтін бөлшектерден туындады деп көрсетеді. Тіпті одан да жаманы – қауіпті доғалық разряд оқиғаларының жуық үштен бірі сапасыз ток трансформаторларымен шақырылды. Сондықтан сапалы материалдарға инвестиция салу тек жақсы практика ғана емес, қауіпсіздік пен жұмыс сапасы үшін тікелей қажетті шарт.

Изоляциялық бүтіндік пен жылумен басқару үшін маңызды материалдар

Сапалы диэлектрикалық материалдарға, мысалы минус 30 градус Цельсийден бастап 40 градус Цельсийге дейінгі температуралық диапазонда жақсы жұмыс істейтін SF6 газына сүйенетін жақсы изоляция. Циклоалифатты эпоксид шайырлар да осындай заттар 135 градус Цельсийден жоғары температураға ұшыраған кезде тіпті құрылымдық бүтіндікті сақтап, электрлік трекинг мәселелерін тиімді түрде тоқтататындықтан, осы жерде өзінің рөлін атқарады. Осындай маңызды шинамен жалғаныстарда жылу жиналуын басқару саласында өткізгіштігі метр-Кельвинге 5 ватт немесе одан да жоғары болатын жылулық интерфейстік материалдар нәрселерді суық ұстауда нағыз айырмашылық жасайды. Жағалаулар бойынша жүргізілген өрістік сынақтар көрсеткендей, 2021 жылы NEMA жариялаған зерттеулерге сәйкес, ылғалдың енуінен туындайтын істен шығуларды жуық үштен екіге дейін қысқартатын гидрофобтық силикондық қаптамалар да теңіз жағалауындағы орнатылымдарға үлкен пайда әкеледі.

Қорғаныс дизайніндегі артықшылық пен жүйенің төзімділігі

Қазіргі уақытта қос кабинетті ажыратқыштар мен N плюс бір шиналарды қолдану арқылы электр ақауларын тек үш цикл ішінде шектеуге болады. EPRI-дың 2023 жылғы соңғы зерттеуіне сәйкес, екі бағытты жылдам әрекетті релелерді қолдану 145 киловольттық жүйелерде тізбектелген істен шығуларды шамамен 84 пайызға дейін азайтты. IEC 61850 стандартына сәйкес жұмыс істейтін трансформаторлық қосалқы станциялар үшін аймақтық таңдаулы блокировка (ZSI) жүйелері қазіргі уақытта міндетті болып табылады. Бұл жүйелердің әртүрлі түрдегі ақауларды дұрыс ажырату үшін координациялық кешіктірулері 12 миллисекундтан аспауы тиіс.

Зерттеу жағдайы: Төменгі сапалы өндіріс тәжірибелеріне байланысты істен шығу

2020 жылы 245 кВ GIS-тің герметикалық бөліктерінің ішіне талап етілетін гильзиялық болттарды емес, цинкпен капталған болттар орнатылған кезде үлкен проблема туындады. Одан кейін не болды? Нәтижесінде сульфидтену коррозиясы пайда болып, ток өткізгіш жолдар құрылды, бұл соңында фаза мен жер арасындағы қысқа тұйықталу деп аталатын құбылысқа әкелді. Тексерушілер кейін оқиғаны зерттегенде эпоксидтің изоляциялық сақиналарында 0,8 мм тең саңылауларды тапты. Бұл EN 50181 стандартымен белгіленген максимум 0,3 мм мәнінен едәуір асып түседі. Бүкіл осы апаттың тек қана Ponemon Institute-тің 2022 жылғы деректері бойынша қайта қалпына келтіру шығыны шамамен 740 000 доллар құрады, сонымен қатар электр желісі он төрт сағат бойы дұрыс жұмыс істемеді. Бұл кішігірім өндірістік қателіктердің кейіннен қаржылық және операциялық тұрғыдан ауыр салдарлары болуы мүмкін екенін көрсетеді.

GIS пен AIS: Сенімділікті және өнімділікті салыстыру

Қоршаған ортаның әсерінен Газбен изоляцияланған (GIS) және Ауамен изоляцияланған (AIS) қосқыштардың сенімділігі

Газбен изоляцияланған қосқыш (ГИҚ), қысқаша GIS, сыртқы жағдайлар қиын болған кезде әдеттегі ауамен изоляцияланған қосқыштан (АИҚ) әлдеқайда жақсы жұмыс істейді. Негізгі себебі? Ол SF6 газымен толығымен герметизацияланған. Бұл конструкция ылғалдың ішке түсуін болдырмайды, уақыт өте шаңның жиналуын тоқтатады және жануарлардың жабдыққа кедергі жасауын болдырмайды — бұлар АИҚ жүйелерінде жиі кездесетін мәселелер. Нақты жұмыс істеу көрсеткіштеріне назар аударсақ, GIS жүйелері тұзданған ауа электр жабдықтарына қатты зиян тигізетін теңіз жағалауындағы аймақтарда да жұмысты 99,9% дейін сенімді ұстап тұрады. Тазалау мен өндірістік қызмет көрсету аймақтарында АИҚ жүйелері шамамен 30% артық ақауларға ие болады. Қазіргі кезде көптеген компаниялар осындай ауысуға көшіп отырғаны түсінікті.

ГИҚ жүйелеріндегі изоляциялық бүтіндік және сынақ протоколдары

SF6 газы ауаның диэлектрлік беріктігінен үш есе жоғары, сондықтан ол шағын және сенімді оқшаулау үшін өте қолайлы. Жыл сайын газ хроматографиясы ылғалдың 200 ppm-ден төмен қалғанын қамтамасыз етеді, ал үздіксіз ішінара ағызуды бақылау оқшаулау ақауларын ерте анықтауды қамтамасыз етеді. Бұл протоколдар бірге бақылаусыз жүйелерге қарағанда оқшаулау сәтсіздіктерін 80% -ға азайтады.

АИС қондырғыларындағы жылулық қызмет көрсету және қызып кету тәуекелдері

АИС құрылғылары қоршаған орта температурасы 40°C-тан асқан немесе жеңіл желдету кезінде қызып кетуі мүмкін. Инфрақызыл тексерулер сыртқы АИС қондырғыларының 23%-ында автобус жолақтарындағы ысық нүктелерді анықтады, көбінесе жоспарланбаған үзінділерден бұрын. Бұл ретте жылу тиімділігін сақтау үшін күштеп ауамен салқындату және тоқсан сайын тазалау қажет.

Тенденция: Қалалық және кеңістіктегі шектеулермен қолданылатын ГИС-ті қолданудың өсуі

Қалалық жерлерде ГИС-ті қолдану жыл сайын 15%-ға өсіп келеді, себебі оның көлемі шағын, ол АИС-ке қажетті кеңістіктің 10-30%-ын ғана алады. Қалалар метро электр жүйелерінде және көп қабатты ғимараттарда ГИС-ті көбірек қолданады, бұл жерде кеңістікті үнемдеу және пайдалану сенімділігі бастапқы инвестициялардың жоғары болуын дәлелдейді.

Алдын алушылық қызмет көрсету және жағдайды бақылау стратегиялары

Техникалық қызмет көрсетуді жоспарлау және механикалық тозуды болдырмау бойынша үздік тәжірибе

Проактивті қызмет көрсету реактивті тәсілдерге қарағанда коммутаторлардың механикалық тозуын 62% -ға азайтады (Машиналарды майлау, 2024). Ұсынылатын әдістерге ажырату механизмдерін екі жылда бір рет майлау, ажыратушыларды жыл сайын контактқа қарсылық тексеру және шаршауды алдын алу үшін 8000 операция сайын көпірмен жұмыс істейтін компоненттердің тозуын талдау жатады.

Апаттан шығуды болдырмау үшін алдын ала тексеру

Термографиялық зерттеулерді ішінара сарқынды анықтаумен біріктіру 72 кВ жоғары жабдықтарда оқшаулаумен байланысты ақаулардың 83%-ын болдырмайды. Роботтық тексеру платформаларын пайдаланатын қондырғылар, күрделі бұзылудың алдын ала коррозияның ерте сатысын анықтап, 99,97% қол жетімділікке қол жеткізеді. 2024 жылғы желі сенімділігі туралы есеп .

Қателерді ерте анықтау үшін датчиктер мен шынайы уақыт бақылауын пайдалану

Интеграцияланған датчиктер желісі нақты уақытта 14 негізгі параметрді бақылайды:

Машиналық оқыту алгоритмі осы деректерді талдау арқылы 48 сағаттан астам уақыт бұрын 79% басталатын ақауларды болжап, уақтылы әрекетке мүмкіндік береді.

Термиялық бейнелеу және алдын алу қызметінде үздіксіз бақылау

0,1°С сезімталдығы бар инфрақызыл камералар аралас материалдардың жалғауларында ыстықтан өтуді қолмен тексеруге қарағанда 22 есе жылдам анықтады. Тұрақты жылу профильдеу жағалаудағы қондырғыларда мұз ластануы тотығуды жеделдететін доғалық жарқыл оқиғаларды 41% -ға азайтады (Өсімдіктер инженерлігі, 2023).

Прогностикалық сынаудан және цифрлық қос технологиялардан алынған деректерге негізделген түсініктер

Цифрлық егіздер 18000-нан астам операциялық сценарийді симуляциялайды, бұл 94% дәлдікпен техникалық қызмет көрсету аралықтарын оңтайландырады. 2023 жылы Springer-дің зерттеуі физикалық коммутаторларды виртуалды модельдермен синхрондастыру эрозия жылдамдығын дәл болжау арқылы вакуумдық үзілісшілердің өмір сүру мерзімін тоғыз жылға ұзартты.

Қоршаған ортаға қатысты қиындықтар және оларды жоюдың әдістері

Жоғары кернеулі коммутаторлардың жұмыс істеу қабілеті қоршаған ортаның жағдайларына өте сезімтал. Ашулы ауа өткізгіштің коррозиясын арттырады, ал 35°С-тан асатын температураның өзгеруі (IEEE 2023) оқшаулағыштың жарылуын жеделдетеді. Өнеркәсіптік шаң ауа қашықтығының диэлектрлік беріктігін 1218% -ға (EPRI 2022) азайта алады, бұл жарылыс ықтималдығын арттырады.

Ылғалдылықтың, температураның ауытқуының және ластанудың өнімділікке әсері

Тұзды тұманды ортада ажыратушы контакттар бақыланатын жағдайларға қарағанда үш есе жылдам бұзылады, жағалаудағы қосалқы станциялардың 19% жыл сайынғы коммутаторлардың істен шығуын хабарлайды (ЕҚА 2023). Шөлдік климаттарда қайталанатын жылу циклдары эпоксидті бөгеттердің 5-7 жыл ішінде жарылуына әкеледі.

Қатты жұмыс ортасында сенімділікті арттырудың стратегиялары

Қоршаған ортаға қатысты қысыммен күресу үшін операторлар қазір:

• Нымдылыққа 95% төзімділік беретін силиконмен қапталған қақпақтар
• ±2°С температурада тұрақтылықты сақтайтын активті конденсацияны басқару жүйелері
• Робот-тазалайтын циклдер бөлшектердің 99,6% жиналуын алып тастайды

Бұл шаралар желінің шетіндегі орнатуларда ауа-райына байланысты істен шығуды 37% азайтады (2024 жылғы желі төзімділігі туралы есеп). Соңғы реттелетін жаңартулар критикалық инфрақұрылым үшін нақты уақыт режимінде экологиялық бақылауды талап етеді.

Сезімтал орнатулар үшін қорғаныш қораптары мен климаттық бақылау

Дамытылған қораптар жоғары деңгейлі экологиялық қорғанысты қамтамасыз етеді:

Сингапурдагы Марина Саус жарық станциясы 2019 жылдан бастап кабельді аяқтауларда ылғалдың мүлдем болмауын қамтамасыз ету үшін азотпен тазартылған камераларды қолдану арқылы ең жақсы тәжірибені көрсетеді.

Қорғаныс құрылғылары мен жүйе бойынша сенімділікті интеграциялау

Жоғары кернеулі қосқыш аппараттардағы автоматты қосқыштардың, релелердің және ілгерілемелі токты шектеуіштердің рөлі

Сенімді электр қорғаныс жүйелерінің негізін үш негізгі компонент құрайды. Біріншіден, қысқа тұйықталу токтарын олар қатты жылу зақымдануын тудырмас бұрын 30-50 миллисекунд ішінде өшіретін ажыратқыштар. Содан кейін релелер пайда болады, олар кернеудің ең шағын тепе-теңдіксіздіктерін де сезінеді және кейде қалыпты деңгейден 10% жоғары өзгерістерді анықтай алады. Соңында, найзағайдың соққысы немесе жабдықтың ауысуы салдарынан пайда болатын үлкен секірістермен айырыштар айналысады және сезімтал жабдықтан 100 киловольттан жоғары барлық токты айдап жібереді. Қазіргі уақытта көбінесе айырыштар импульстік токтардан қорғау бойынша IEC 60099-4 стандартын қанағаттандырады. Барлық осы құрылғылар дұрыс жұмыс істегенде олар электрлік ақауларды шектеп, әртүрлі жұмыс режимдерінде желінің тұрақтылығын сақтайтын берік қорғаныс жүйесін құрайды.

Қорғаныс құрылғылары мен қосқыш аппараттардың жауап беру уақыттары арасындағы келісім

Релелер, қорғаныс құрылғылары және бақылау жүйелері арасындағы 100 мс-тен кем уақытта синхрондау оптималды қорғанысты қамтамасыз етеді. Инженерлер таңдамалы координацияны қамтамасыз ету үшін ±2% дәлдікпен градуирленген уақыт-ток қисықтарын қолданады — тек төменгі деңгейлі құрылғылар істен шыққан кезде ғана жоғарғы деңгейлі құрылғылар іске қосылады. Өнеркәсіптік орнатуларда дұрыс емес координация доғалық разряд қаупін 22%-ға арттырады (NFPA 70E-2024).

Максимальды жұмыс істеу уақытын қамтамасыз ету үшін көп қабатты қорғаныс негіздерін енгізу

Бекітілген қорғаныс иерархиясына мыналар кіреді:

1. Бірінші қабат : Жоғары жылдамдықты вакуумдық қорғағыш құрылғылар (≥40 кА дейінгі сипаттама)
2. Екінші қабат : <5 мс дискреттеу жиілігі бар сандық релелер
3. Үшінші қабат : Ең аз 25 кА разрядтау сыйымдылығы бар кернеу шұғыласынан қорғайтын құрылғылар
   Қуат қондырғыларында бір деңгейлі жүйелермен салыстырғанда, бұл көп қабатты тәсіл күтпеген тоқтап қалуларды 89% азайтады.

Қорғаныс шараларына қарамастан тізбектелген істен шығуларды түсіну

Өткізгіштің сапасының төмендеуі диэлектрик беріктігін ≥35% азайтқанда, кибер-физикалық атақтар құрылғы логикасына әсер еткенде немесе бір уақытта бірнеше нүктеде пайда болатын ақаулар қорғау құрылғыларының қайта орнықтыру уақытын асырып кеткенде, жақсы жобаланған жүйелердің өзі ауыр стресстік жағдайларда істен шығуы мүмкін. Қазіргі заманғы орнатылымдарда реттегіш бағдарламаларды жаңарту мен инфрақызыл тексерулер потенциалды тізбектелген істен шығулардың 73%-ын болдырмақ үшін пайдаланылады.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Жоғары кернеулі қосқыш аппараттар үшін негізгі стандарттар қандай?

Жоғары кернеулі қосқыш аппараттар үшін негізгі стандарттарға компоненттердің сапасы мен инженерлік беріктікке назар аударатын IEC 62271 және IEEE C37 жатады.

Изоляциялық беріктік үшін қандай материалдар маңызды?

Температура тұрақтылығы мен диэлектрик беріктігіне байланысты SF6 газы мен циклоалифатты эпоксид шайырлары изоляциялық беріктік үшін маңызды материалдар болып табылады.

GIS-тің сенімділігі AIS-пен салыстырғанда қалай?

GIS суық пайда болуын және ластануды болдырмау үшін SF6 газымен герметизацияланған конструкциясына байланысты экологиялық стресстік жағдайларда сенімді жұмыс істейді.

Қатаң жағдайларда қосқыштың жұмыс көрсеткіштерін қалай сақтауға болады?

Операторлар сульфидті изоляторлар, белсенді конденсацияны басқару жүйелері мен роботты тазалау циклдері арқылы қатаң жағдайларда сенімділікті арттыра алады.

Механикалық тозуды болдырмаудың бірнеше стратегиялары қандай?

Жарты жылда бір рет майлау және жыл сайын контактілердің қарсыласуын тексеру сияқты ынталандырушы техникалық қызмет көрсету стратегиялары механикалық тозуды едәуір азайтуға мүмкіндік береді.