يتم استخدام المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي- والمنخفضة-على نطاق واسع ويتم توزيعها في أنظمة الطاقة. على الرغم من التحسينات الكبيرة في قدراتهم الفنية وأداء السلامة، لا تزال الحوادث المحتملة موجودة أثناء العمليات الميدانية بسبب عوامل مختلفة. وفقًا للإحصاءات الميدانية، تمثل حوادث المفاتيح الكهربائية من 6 إلى 10 كيلو فولت أكثر من 50% من جميع الحوادث التي تنطوي على المفاتيح الكهربائية بجميع مستويات الجهد، مما يشكل تهديدًا خطيرًا للتشغيل الآمن لشبكات الطاقة. لذلك، يعد التشغيل الآمن والموثوق لمجموعة المفاتيح الكهربائية جانبًا حاسمًا للتشغيل الآمن لأنظمة الطاقة. تشمل العوامل الرئيسية التي تؤثر على التشغيل الآمن والموثوق لمجموعة المفاتيح الكهربائية العزل، والخواص الميكانيكية، والقدرة الاستيعابية الحالية، والتي سيتم مناقشتها أدناه.
العزل
هناك العديد من العوامل التي تسبب حوادث العزل في المفاتيح الكهربائية. بالإضافة إلى العيوب في هيكل العزل وجودة المواد العازلة لمجموعة المفاتيح الكهربائية نفسها، هناك أيضًا العديد من الأسباب الأخرى مثل ظروف بيئة تشغيل مجموعة المفاتيح الكهربائية (مثل درجة الحرارة والرطوبة والأوساخ)، وهيكل نظام التوزيع، وما إلى ذلك.
1.المادة العازلة رديئة. يستخدم العزل الخارجي لمجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالهواء- الجو باعتباره العزل الرئيسي، وتستخدم أجزاء العزل الداعمة مواد البورسلين والمواد العضوية (مثل راتنجات الإيبوكسي، وما إلى ذلك). إذا كانت المواد العازلة ذات نوعية رديئة، فمن السهل امتصاص الرطوبة وستنخفض خصائص العزل الكهربائي في بيئة رطبة ومكثفة. في اختبار التكثيف، سيكون لقسم العزل تفريغ قوي للفرشاة، مما يتسبب في حرق الحافة محليًا ويؤدي في النهاية إلى وميض كهربائي. يتميز عزل راتنجات الإيبوكسي بمقاومته للماء الضعيفة وليس مثبطًا للهب. إنه وسط قطبي. عندما يكون الجو رطبًا والسطح متسخًا، ستزداد الموصلية السطحية بشكل ملحوظ. عندما تصل شدة المجال الكهربائي إلى قيمة معينة، سيحدث تفريغ محلي. نظرًا لأن عزل راتنجات الإيبوكسي له خصائص كهربائية سيئة عند الترددات العالية، فإن التفريغ المحلي سوف يؤدي إلى تسريع تدهور العزل في ذلك الموقع حتى يحدث وميض سطحي، مما يتسبب في وقوع حادث. يتم توصيل وتجميع الأجزاء العازلة من راتنجات الإيبوكسي الموجودة في خزانة المفاتيح باستخدام براغي معدنية، مما يؤدي إلى وجود كمية كبيرة من الإمكانات العائمة ويؤدي بسهولة إلى التفريغ التغصني.
2.هيكل العزل غير معقول. إذا كانت مسافة عزل الهواء بين الموصلات والموصل إلى الأرض صغيرة، فإن مستوى العزل النبضي لن يفي بالمعيار. عندما يكون هناك قطب كهربائي حاد على سطح الموصل، فإن مستوى العزل النبضي سينخفض. ثانيًا، في خزانة المفاتيح من النوع -العربة، إذا كان حجم العزل المركب للجسم المشحون والفجوة الهوائية وقسم العزل المجمع وجسم التأريض المستخدم لتقليل حجم المعدات غير معقول، على سبيل المثال، إذا كانت فجوة الهواء صغيرة جدًا، فسوف ينخفض مستوى العزل في البيئات القاسية ولا يمكنه تلبية الظروف البيئية ذات الرطوبة العالية والتلوث الشديد في الموقع.
3.مسافة الزحف صغيرة جدًا. بالنسبة للمكونات ذات مسافة الزحف السطحية الصغيرة، سينخفض جهد وميض تردد الطاقة وجهد وميض النبض بشكل ملحوظ في ظل التكثيف والظروف البيئية المتسخة، ولن يلبي متطلبات جهد التحمل المحددة. إذا كانت مسافة الزحف السطحي للعوازل الداعمة المستخدمة في المفاتيح وقضبان التوصيل صغيرة، فإن جهد التفريغ يكون منخفضًا نسبيًا في حالة التلوث والتكثيف، مما يجعل من السهل حدوث وميض زحف العزل الخارجي والتفريغ الجزئي، مما يتسبب في انهيار كهربائي وحوادث ماس كهربائى.
4.بيئة التشغيل قاسية. تتعرض مجموعة المفاتيح الكهربائية لتأثيرات جهد التشغيل والجهد الزائد الداخلي والجهد الزائد في الغلاف الجوي أثناء التشغيل. إذا كانت جودة المكونات رديئة، فعندما تتغير معلمات معينة لشبكة الطاقة، ستتفاقم ظروف التشغيل. إذا كان هناك ملوثات ورطوبة ثابتة، فمن السهل أن يحدث وميض التلوث. لا يؤثر التلوث على خصائص تردد الطاقة للعزل الخارجي فحسب، بل يؤثر أيضًا على جهد التفريغ النبضي. في ظل ظروف التلوث، سيتم تقليل جهد تحمل النبض للعزل الخارجي بشكل كبير. وتظهر الاختبارات ذات الصلة أنه يمكن أن ينخفض بشكل عام بنسبة 30% إلى 40%. لذلك، يجب أن يكون لقوة عزل المفاتيح الكهربائية الداخلية هامش كافٍ. الرطوبة والتكثيف من العوامل أيضًا التي لا يمكن تجاهلها. عندما تتغير البيئة الخارجية بشكل كبير أو يكون الفرق في درجة الحرارة بين النهار والليل كبيرًا جدًا، سيؤثر الطقس الرطب على أداء العزل للمعدات، مما يؤدي إلى زيادة في تيار التسرب، والذي سيتطور من التفريغ الجزئي إلى الزحف ويتطور أخيرًا إلى حادث وميض كهربائي.
5.التفريغ الجزئي. يشير التفريغ الجزئي إلى التفريغ أو الانهيار في المنطقة المحلية للوسط العازل الناجم عن التوزيع غير المتكافئ للمجال الكهربائي والمجال الكهربائي المحلي الزائد في هيكل العزل. وقد يحدث في مسام العزل الصلب أو فقاعات العزل السائل أو بين طبقات العزل ذات خصائص العزل المختلفة. إذا كانت شدة المجال الكهربائي أعلى من القيمة المحددة للعازل الكهربائي، فقد يحدث ذلك أيضًا في العزل السائل أو الصلب. يتطور التفريغ الموضعي تدريجيًا وسيؤدي بشكل مستمر إلى تآكل الوسط العازل المحيط به، وقد يؤدي في النهاية إلى فشل نظام العزل بأكمله. ولذلك، فإن التفريغ المحلي هو السبب الرئيسي لتدهور العزل. إنها أيضًا علامة ومظهر مهم لتدهور العزل. ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بعملية تدهور وانهيار المواد العازلة ويمكن أن يعكس بشكل فعال فشل العزل الداخلي لمعدات الطاقة.
ينقسم التفريغ الجزئي بشكل عام إلى التفريغ الداخلي والتفريغ السطحي والإكليل. لن يتسبب التفريغ الجزئي في حدوث عطل فوري في مكونات نظام الجهد العالي-. على سبيل المثال، قد يستمر التفريغ بين قلب الموصل الداخلي ودرع الكابل لفترة طويلة، حتى عدة سنوات، قبل فشل المادة العازلة الصلبة. سيؤدي التفريغ الجزئي إلى تفريغ شجيري في المادة العازلة الصلبة. بسبب تأثير التدهور الناتج عن التفريغ الشجيري على الكابل، سيتم تقليل جهد تحمل العزل الكهربائي. إذا كان يعمل تحت مجال كهربائي قوي لفترة طويلة، فإن جهد تحمل العزل سوف يصبح أقل وأقل حتى يفشل. يمكن أن تتسبب الثقوب الموجودة في المواد العازلة، والتلوث المعدني للمواد العازلة، والنتوءات البينية للمواد العازلة لأشباه الموصلات في حدوث تفريغ شجيري.
الأعطال الميكانيكية
تحدث الأعطال الميكانيكية في المقام الأول في آلية التشغيل، والتي تتجلى في رفض قواطع الدائرة الفتح أو الإغلاق. الفشل في فتح الحسابات مسؤول عن نسبة كبيرة من أعطال المفاتيح الكهربائية. الأسباب الرئيسية لفشل قاطع الدائرة هي:
1. آلية التشغيل متوقفة، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى سوء جودة التصنيع، يليه التركيب والتشغيل غير المناسبين. يمكن أن يؤدي الضبط غير الصحيح لآلية تشغيل الارتباط-الأربعة، أو التمركز الزائد-الميت-للعمود الوسيط للوحة التوصيل، أيضًا إلى حدوث فشل في قاطع الدائرة.
2. تشوه المكونات أو إزاحتها أو تلفها. يمكن أن يشير تشوه المكونات أو إزاحتها إلى مشاكل في التصميم أو المواد. علاوة على ذلك، فإن الفشل في إعادة ضبط آلية الرحلة بعد فتح المفتاح، أو الفشل في إعادة ضبط الدعامة بعد التشغيل، أو قلب المغناطيس الكهربائي العالق، أو الاهتزاز الذي يتسبب في ارتداد قلب الفتح أثناء لحظة الفتح، يمكن أن تساهم جميعها في فشل قاطع الدائرة.
3. قلب الفتح عالق، مفتاح مساعد معيب. يمكن أن تؤدي الجودة الرديئة وسوء الاتصال في المفتاح المساعد إلى فشل قاطع الدائرة. تتشابه الأسباب الميكانيكية لفشل قاطع الدائرة مع أسباب الفشل في الفتح. الأسباب الكهربائية هي بشكل رئيسي فشل موصل الإغلاق لآلية التشغيل الكهرومغناطيسي، وفشل الأسلاك الثانوية وانخفاض الجهد الكهربائي.
حمل الحالي
تعد الدائرة الموصلة (دائرة حمل التيار-) أيضًا من مواقع الأخطاء الشائعة داخل مجموعة المفاتيح الكهربائية. تتكون الدائرة الموصلة في المفاتيح الكهربائية الثابتة بشكل أساسي من اتصالات ثابتة بين المكونات. يتم تحديد موثوقية هذه التوصيلات من خلال الظروف السائدة في وقت الاتصال الأساسي ولا تتأثر إلى حد كبير بالتشغيل، مع الحفاظ على ظروف التشغيل الأصلية. ومع ذلك، فإن الدائرة الموصلة في مجموعة المفاتيح الكهربائية القابلة للإزالة والنوع -لا تتأثر فقط بموثوقية نقاط الاتصال بين المكونات، ولكنها تعتمد أيضًا إلى حد كبير على ظروف الاتصال الخاصة بجهات الاتصال العازلة الأولية أثناء التشغيل.
يمكن أن تؤدي أسطح قضبان التوصيل غير الملساء أو غير المستوية، أو الأسطح الزيتية أو المؤكسدة، أو مساحة اللفة غير الكافية، أو ضغط التلامس غير الكافي، أو الفشل في المعالجة باستخدام معجون موصل مخصص، إلى زيادة مقاومة التلامس عند نقاط اتصال قضبان التوصيل، مما يؤدي إلى التسخين. سطح التلامس غير الكافي أو ضغط التلامس بين الكابلات ومكونات المحول، أو حتى عدم وجود انتقال من الألومنيوم والنحاس- بين قضيب التوصيل المصنوع من الألومنيوم والكابل الصادر، يمكن أن يتسبب جميعها في تسخين وصلات الكابل.
يمكن أن يؤدي التعب أو الصدأ والشيخوخة في نوابض ضغط الأصابع العازلة الأولية إلى تقليل وظيفتها، مما يؤدي إلى عدم كفاية ضغط التلامس والاتصال بين الأصابع. يؤدي هذا إلى زيادة مقاومة التلامس، ويقلل من المقطع العرضي للتيار الفعال-الحمل-، ويسبب التسخين. علاوة على ذلك، أثناء التشغيل، يتعرض نابض ضغط إصبع الاتصال لضغط طويل الأمد-، مما يؤدي إلى توليد الحرارة تحت تأثير التيار. يمكن أن يؤدي هذا، جنبًا إلى جنب مع حروق القوس الناتجة أثناء عملية فتح وإغلاق التلامس، إلى تقليل مرونة الزنبرك بمرور الوقت. وهذا بدوره يؤدي إلى عدم كفاية الضغط على زنبرك ضغط إصبع الاتصال، مما يؤدي إلى عدم كفاية الاتصال بين نقاط الاتصال المتحركة والثابتة. يؤدي هذا إلى تفاقم التسخين، مما يتسبب في تسخين التلامس بشكل متزايد وحتى كسر زنبرك الضغط، مما يتسبب في تشتت نقاط التلامس، مما يؤدي إلى ضعف التلامس والحروق.
إذا كانت حركة آلية تشغيل العربة غير صحيحة، فلن تتمكن العربة من التقدم بالكامل إلى الموضع المحدد مسبقًا، مما يؤدي إلى عدم كفاية عمق الإدخال بين نقاط الاتصال المتحركة والثابتة وسطح الاتصال غير الكافي، مما قد يسبب التسخين.
