Nelle reti di distribuzione elettrica con livelli di tensione pari o inferiori a 10 kV, gli interruttori automatici in vuoto hanno gradualmente sostituito gli interruttori automatici in olio.
Interruttori automatici in vuotooffrono vantaggi quali l'idoneità al funzionamento frequente, una lunga durata elettrica, un carico di lavoro di manutenzione minimo, protezione da fiamme ed esplosioni ed elevata affidabilità operativa. Tuttavia, a causa delle differenze tra i produttori, alcuni interruttori in vuoto presentano prestazioni scadenti, soprattutto nelle loro caratteristiche caratteristiche, dove esistono numerosi problemi. Questi difetti possono facilmente portare a gravi incidenti o causare interruzioni di corrente a cascata.
Negli ultimi anni, l'uso di strumenti scientifici come i tester del vuoto e i tester delle caratteristiche nell'ispezione e nella manutenzione degli interruttori automatici in vuoto ha rivelato problemi precedentemente nascosti attraverso dati scientifici. Nell'affrontare questi problemi, è stata accumulata esperienza che consente misure preventive e di manutenzione complete per garantire il funzionamento sicuro e affidabile degli interruttori automatici in vuoto.
Le ragioni della diminuzione del livello di vuoto possono essere analizzate in modo approfondito sotto diversi aspetti, tra cui difetti di fabbricazione, invecchiamento dei materiali, fattori esterni e fattori operativi.
I. Difetti del processo di produzione (causa principale)
Questo è un fattore intrinseco che contribuisce ad una diminuzione del livello di vuoto, manifestandosi tipicamente durante le fasi iniziali di utilizzo o dopo un certo periodo di tempo.
Processo di sigillatura scadente:Il guscio isolante in ceramica o vetro del bulbo del vuoto è sigillato al cappuccio terminale in metallo mediante saldatura per vetro o metallizzazione ceramica. Una sigillatura inadeguata (ad esempio, controllo non uniforme della temperatura, materiali impuri o presenza di micro-fessure) può creare canali di perdita lenti sulla guarnizione.
Sfiato incompleto:Processi di aspirazione e cottura insufficienti durante la produzione possono portare al lento rilascio dei gas adsorbiti nel metallo o nel materiale isolante all'interno del bulbo durante il funzionamento successivo (noto come "sfiato interno").
Qualità Bellbell o difetti di saldatura:Il soffietto è un componente critico che collega il contatto mobile al meccanismo esterno e mantiene la tenuta. Crepe microscopiche nel soffietto stesso o saldature deboli sul cappuccio terminale possono facilmente causare perdite dopo ripetute operazioni di apertura e chiusura.
Contatta per questioni materiali:Un contenuto eccessivo di gas nel materiale di contatto può rilasciare gas alla temperatura elevata di un arco elettrico. In alternativa, se è presente uno spazio tra la superficie di saldatura del contatto e l'asta conduttiva, il gas interno fuoriuscirà lentamente.
II. Invecchiamento dei materiali e deterioramento delle prestazioni (cause operative a lungo termine)
Fatica e crepe di Bellbell:Questa è la causa più comune e primaria di riduzione del vuoto durante il funzionamento. Ogni volta che un interruttore si apre o si chiude, il soffietto subisce un movimento meccanico di espansione e contrazione. Un funzionamento frequente e prolungato (in particolare regolazioni improprie del meccanismo che portano a un'eccessiva corsa eccessiva) può causare affaticamento del metallo, con conseguenti crepe e perdite d'aria.
Ventilazione dei componenti metallici interni:Sotto l'influenza di un forte arco elettrico, le superfici dei componenti metallici interni come contatti e coperture schermanti possono assorbire i prodotti dell'arco o rilasciare ulteriormente gas dalle profondità del materiale, portando ad un aumento della pressione nel tempo.
Degrado del guscio isolante:In presenza di forti campi elettrici e potenziali sollecitazioni meccaniche, il guscio ceramico potrebbe subire "slittamento" o danni microscopici, compromettendone l'ermeticità.
III. Ambiente esterno e condizioni operative anomale
Sovratensione e funzionamento frequente:
Sovratensione di interruzione- e sovratensione di riaccensione: generano campi elettrici interni estremamente elevati, che potenzialmente portano alla rottura del campo elettrico, causando l'eruzione del materiale di contatto e la produzione di grandi quantità di vapori e particelle metalliche, contaminando l'ambiente interno e riducendo i livelli di vuoto.
Interruzione frequente della corrente di corto-circuito o di corrente elevata: archi elettrici intensi possono erodere gravemente i contatti, producendo vapori metallici e particelle che si depositano sulla parete interna del guscio isolante, riducendo la resistenza dell'isolamento e potenzialmente aggravando l'interruzione del gas.
Sollecitazione meccanica esterna:Forti impatti, collisioni o vibrazioni durante l'installazione, la messa in servizio o il trasporto dell'interruttore possono danneggiare la struttura interna della bolla del vuoto o causare crepe nelle guarnizioni.
Corrosione ambientale:Se l'interruttore viene utilizzato in ambienti con elevate concentrazioni di gas chimici corrosivi, il soffietto o le parti metalliche dell'involucro potrebbero corrodersi, causando perdite.
IV. Funzionamento e manutenzione impropri
Regolazione impropria del meccanismo:Regolazioni imprecise di parametri quali velocità di apertura e chiusura e oltrecorsa aumenteranno lo stress meccanico sul soffietto, accelerandone l'affaticamento.
Mancanza di monitoraggio:La mancata esecuzione dei test di routine del vuoto richiesti (come il metodo della tensione di tenuta a frequenza industriale, il metodo della scarica magnetica) impedisce il rilevamento tempestivo di potenziali problemi.
Ⅴ.Valutazione e determinazione della diminuzione del grado di vuoto negli interruttori automatici in vuoto
Una diminuzione del grado di vuoto influenzerà gravemente la capacità di interruzione di sovracorrente di un interruttore automatico in vuoto e porterà a una forte riduzione della sua durata. Nei casi più gravi, ciò può causare l'esplosione dell'interruttore. Il grado di vuoto all'interno del tubo dell'ampolla sotto vuoto deve essere generalmente mantenuto tra 10⁻⁴ e 10⁻⁶ Pa. Con l'aumento della durata operativa dell'ampolla sotto vuoto, il numero di interruzioni e l'influenza di fattori esterni, il suo grado di vuoto diminuisce gradualmente. Quando scende a un certo livello, influenzerà la sua capacità di interruzione e resisterà al livello di tensione. Pertanto, il grado di vuoto all'interno del tubo dell'ampolla deve essere controllato regolarmente durante l'utilizzo dell'interruttore in vuoto. Nel funzionamento effettivo, il funzionamento dell'interruttore deve essere controllato e osservato frequentemente.
Per le ampolle sottovuoto-incapsulate in vetro, è possibile eseguire un'ispezione visiva periodica durante le ispezioni di routine. In condizioni normali, il colore della superficie dei componenti interni, come la copertura schermante, dovrebbe essere brillante ed emettere un arco di luce azzurra quando si interrompe la corrente. Quando il grado di vuoto diminuisce in modo significativo, il colore interno diventerà grigio scuro, emettendo un arco di luce rosso scuro quando si interrompe la corrente. Quando la situazione di cui sopra si verifica durante il funzionamento, si può preliminarmente giudicare che il livello di vuoto della camera dell'interruttore sottovuoto è diminuito e ciò deve essere confermato mediante test in modo tempestivo. Durante le ispezioni, gli operatori devono prestare attenzione all'eventuale presenza di fenomeni di scarica all'esterno della camera dell'ampolla in vuoto. Se è presente un fenomeno di scarica, il risultato del test del livello di vuoto della camera a vuoto è sostanzialmente non qualificato e l'alimentazione deve essere interrotta e l'attrezzatura sostituita immediatamente. Per la sicurezza delle apparecchiature elettriche, le apparecchiature elettriche devono essere regolarmente ispezionate e testate. Attraverso una serie di metodi di test, rilevando le condizioni operative complessive dell'interruttore, è possibile rilevare in modo tempestivo e accurato il potenziale problema della diminuzione del livello di vuoto nell'interruttore. Il livello di vuoto di un interruttore in vuoto può generalmente essere rilevato attraverso le seguenti prove:
1. Ispezione del tester del grado di vuoto: misurare il grado di vuoto della camera di estinzione dell'arco- utilizzando un tester del grado di vuoto.
Il grado di vuoto della camera di estinzione dell'arco- a vuoto deve essere mantenuto entro un intervallo compreso tra 10⁻⁴ e 10⁻⁶ Pa. Se il grado di vuoto scende oltre il valore-citato sopra o il valore specificato nel manuale del prodotto, è necessario effettuare un'ulteriore conferma tramite un test di tensione di tenuta alla frequenza industriale dei contatti dell'interruttore automatico nella condizione di apertura della camera di estinzione dell'arco- a vuoto.
2. Test di tensione di resistenza alla frequenza di rete: secondo le "Norme sui test preventivi per le apparecchiature elettriche", gli interruttori automatici in vuoto da 12 kV e inferiori devono essere sottoposti a un test di tensione di resistenza alla frequenza di rete almeno una volta ogni 1-3 anni. L'ambito del test include test di tensione da fase-a-fase, da fase-a terra e da contatto dell'interruttore automatico. La prova di tenuta alla tensione dei contatti dell'interruttore ha due scopi: in primo luogo, verifica se la distanza di apertura tra i contatti mobili e quelli fissi è qualificata; in secondo luogo aiuta a determinare se il vuoto dell'interruttore sotto vuoto è diminuito dopo il test del tester del vuoto.
In sintesi, le ragioni principali della diminuzione del livello di vuoto degli interruttori automatici in vuoto possono essere attribuite a: difetti di tenuta di fabbricazione (inerenti), rottura per fatica meccanica del soffietto (la causa operativa primaria), sfiato del materiale sotto arco elettrico e impatto di sovratensione anomala. Ispezioni professionali regolari sono fondamentali per garantire un funzionamento sicuro.
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