I quadri ad alta- e bassa-tensione sono ampiamente utilizzati e distribuiti nei sistemi di alimentazione. Nonostante i miglioramenti significativi nelle capacità tecniche e nelle prestazioni di sicurezza, durante le operazioni sul campo esistono ancora potenziali incidenti dovuti a vari fattori. Secondo le statistiche sul campo, gli incidenti sui quadri da 6-10 kV rappresentano oltre il 50% di tutti gli incidenti che coinvolgono quadri di tutti i livelli di tensione, rappresentando una seria minaccia per il funzionamento sicuro delle reti elettriche. Pertanto, il funzionamento sicuro e affidabile dei quadri è un aspetto cruciale del funzionamento sicuro dei sistemi di alimentazione. I principali fattori che influenzano il funzionamento sicuro e affidabile dei quadri comprendono l'isolamento, le proprietà meccaniche e la capacità di trasporto di corrente, che sono discussi di seguito.
Isolamento
Sono molti i fattori che causano incidenti di isolamento nei quadri. Oltre ai difetti nella struttura dell'isolamento e nella qualità del materiale isolante del quadro stesso, ci sono anche molti altri motivi come le condizioni ambientali operative del quadro (come temperatura, umidità e sporco), la struttura del sistema di distribuzione, ecc.
1.Il materiale isolante è scadente. L'isolamento esterno del quadro isolato in aria-utilizza l'atmosfera come isolamento principale e le parti isolanti di supporto utilizzano materiali di porcellana e materiali organici (come resina epossidica, ecc.). Se il materiale isolante è di scarsa qualità, è facile assorbire umidità e le proprietà dielettriche diminuiscono in un ambiente umido e con condensa. Nel test di condensazione, la partizione isolante avrà una forte scarica a spazzola, che causerà bruciature locali del bordo e porterà infine a scariche elettriche. L'isolamento in resina epossidica ha scarsa idrofobicità e non è ritardante di fiamma. È un mezzo polare. Quando è umido e la superficie è sporca, la conduttività superficiale aumenta in modo significativo. Quando l'intensità del campo elettrico raggiunge un certo valore, si verificherà una scarica locale. Poiché l'isolamento in resina epossidica ha proprietà elettriche scadenti alle alte frequenze, la scarica locale accelererà il deterioramento dell'isolamento in quella posizione fino a quando non si verifica un flashover superficiale, causando un incidente. Le partizioni isolanti in resina epossidica nel quadro elettrico sono collegate e assemblate tramite viti metalliche, il che comporta un grande potenziale fluttuante e porta facilmente a scariche dendritiche.
2.La struttura isolante è irragionevole. Se la distanza di isolamento in aria tra i conduttori e il conduttore a terra è piccola, il livello di isolamento degli impulsi non sarà conforme allo standard. Quando è presente un elettrodo affilato sulla superficie del conduttore, il livello di isolamento dell'impulso diminuirà. In secondo luogo, nel quadro elettrico del tipo a carrello-, se le dimensioni dell'isolamento composito del corpo caricato, del traferro, del divisorio isolante assemblato e del corpo di messa a terra utilizzati per ridurre le dimensioni dell'apparecchiatura non sono ragionevoli, ad esempio se il traferro è troppo piccolo, il livello di isolamento diminuirà in ambienti difficili e non potrà soddisfare le condizioni ambientali di elevata umidità e grave inquinamento sul posto.
3.La distanza superficiale è troppo piccola. Per i componenti con una distanza superficiale ridotta, la tensione di scarica a frequenza industriale e la tensione di scarica a impulso diminuiranno significativamente in condizioni di condensa e condizioni ambientali sporche e non soddisferanno i requisiti di tensione di tenuta specificati. Se la distanza superficiale degli isolanti di supporto utilizzati negli interruttori e nelle sbarre collettrici è piccola, la tensione di scarica è relativamente bassa in condizioni di contaminazione e condensa, il che rende facile il verificarsi di scariche superficiali e scariche parziali dell'isolamento esterno, causando guasti elettrici e incidenti di cortocircuito.
4.L'ambiente operativo è duro. Durante il funzionamento il quadro è soggetto agli effetti della tensione di esercizio, della sovratensione interna e della sovratensione atmosferica. Se la qualità dei componenti è scarsa, quando cambiano alcuni parametri della rete elettrica, le condizioni operative peggioreranno. Se sono presenti sostanze inquinanti e umidità costante, è facile che si verifichi un flashover da inquinamento. La contaminazione non influisce solo sulle caratteristiche della frequenza industriale dell'isolamento esterno, ma influisce anche sulla tensione di scarica impulsiva. In condizioni di contaminazione, la tensione di tenuta ad impulso dell'isolamento esterno sarà notevolmente ridotta. Test pertinenti mostrano che generalmente può diminuire dal 30% al 40%. Pertanto, la resistenza dell'isolamento dei quadri interni dovrebbe avere un margine sufficiente. Anche l’umidità e la condensa sono fattori che non possono essere ignorati. Quando l'ambiente esterno cambia notevolmente o la differenza di temperatura tra il giorno e la notte è troppo grande, il clima umido influenzerà le prestazioni di isolamento dell'apparecchiatura, con conseguente aumento della corrente di dispersione, che si svilupperà da scarica parziale a dispersione e infine si trasformerà in un incidente di flashover.
5.Scarico parziale. Per scarica parziale si intende la scarica o il guasto nell'area locale del mezzo isolante causato da una distribuzione non uniforme del campo elettrico e da un campo elettrico locale eccessivo nella struttura isolante. Può verificarsi nei pori dell'isolamento solido, nelle bolle dell'isolamento liquido o tra strati isolanti con proprietà dielettriche diverse. Se l'intensità del campo elettrico è superiore al valore specifico del dielettrico, può verificarsi anche in un isolamento liquido o solido. La scarica locale si sviluppa gradualmente ed eroderà continuamente il mezzo isolante circostante e potrebbe eventualmente causare il guasto dell'intero sistema di isolamento. Pertanto, le scariche locali sono la causa principale del deterioramento dell'isolamento. È anche un segno e una manifestazione importante del deterioramento dell'isolamento. È strettamente correlato al processo di deterioramento e rottura del materiale isolante e può riflettere efficacemente il guasto dell'isolamento interno delle apparecchiature elettriche.
Le scariche parziali vengono generalmente suddivise in scariche interne, scariche superficiali e corona. La scarica parziale non causerà il guasto immediato dei componenti del sistema ad alta-tensione. Ad esempio, la scarica tra il nucleo conduttore interno e la schermatura del cavo può durare a lungo, anche diversi anni, prima che il dielettrico solido si guasti. La scarica parziale causerà una scarica dendritica nel dielettrico solido. A causa dell'effetto di deterioramento della scarica dendritica sul cavo, la tensione di tenuta dielettrica sarà ridotta. Se funziona a lungo sotto un forte campo elettrico, la tensione di resistenza dell'isolamento diventerà sempre più bassa fino al cedimento. Fori nei materiali dielettrici, contaminazione metallica dei materiali dielettrici e sporgenze nell'interfaccia dei materiali dielettrici semiconduttori possono causare scariche dendritiche.
Guasti meccanici
I guasti meccanici si verificano principalmente nel meccanismo operativo, manifestandosi come interruttori automatici che rifiutano di aprirsi o chiudersi. La mancata apertura rappresenta una percentuale significativa dei guasti ai quadri. Le principali cause di guasto degli interruttori automatici sono:
1. Meccanismo operativo bloccato, principalmente a causa della scarsa qualità della produzione, seguito da installazione e messa in servizio non corrette. Anche una regolazione impropria del meccanismo operativo a quattro-link o un eccessivo centraggio post-morto-dell'albero intermedio della piastra di collegamento possono causare guasti all'interruttore automatico.
2. Deformazione, spostamento o danno dei componenti. La deformazione o lo spostamento dei componenti può indicare problemi di progettazione o materiali. Inoltre, il mancato ripristino del meccanismo di sgancio dopo l'apertura dell'interruttore, il mancato ripristino della staffa dopo l'attivazione, un nucleo dell'elettromagnete di apertura bloccato o vibrazioni che causano il rimbalzo del nucleo di apertura durante il momento dell'apertura possono tutti contribuire ai guasti dell'interruttore.
3. Nucleo di apertura bloccato, interruttore ausiliario difettoso. Una scarsa qualità e uno scarso contatto nell'interruttore ausiliario possono causare il guasto dell'interruttore automatico. Le cause meccaniche della mancata chiusura dell'interruttore sono simili a quelle della mancata apertura. Le ragioni elettriche sono principalmente il guasto del contattore di chiusura del comando elettromagnetico, il guasto del cablaggio secondario e la bassa tensione di alimentazione.
Portata di corrente
Anche il circuito conduttivo (circuito-conduttore di corrente) è un luogo comune di guasto all'interno dei quadri. Il circuito conduttivo nei quadri fissi è costituito principalmente da collegamenti fissi tra i componenti. L'affidabilità di questi collegamenti è determinata dalle condizioni al momento del collegamento primario e non è in gran parte influenzata dal funzionamento, mantenendo le condizioni operative originali. Tuttavia, il circuito conduttivo nei quadri rimovibili e a cassetto- non è influenzato solo dall'affidabilità dei punti di connessione tra i componenti, ma dipende anche in gran parte dalle condizioni di contatto dei contatti di isolamento primari durante il funzionamento.
Superfici non lisce o irregolari delle sbarre, superfici oleose o ossidate, area di sovrapposizione insufficiente, pressione di contatto insufficiente o mancato trattamento con una pasta conduttiva dedicata possono aumentare la resistenza di contatto nei punti di connessione delle sbarre, provocando il riscaldamento. Una superficie di contatto o una pressione di contatto insufficienti tra cavi e componenti dell'interruttore, o anche la mancanza di una transizione in rame-alluminio tra la barra collettrice in alluminio e il cavo in uscita, possono causare il riscaldamento dei giunti dei cavi.
La fatica, la ruggine e l'invecchiamento delle molle di compressione delle dita del contatto isolante primario possono ridurne la funzione, determinando una pressione di contatto e un contatto tra le dita insufficienti. Ciò aumenta la resistenza di contatto, riduce la sezione trasversale effettiva-portata dalla corrente- e provoca il riscaldamento. Inoltre, durante il funzionamento, la molla di pressione del dito di contatto è soggetta a compressione a lungo termine, generando calore sotto l'azione della corrente. Questo, combinato con le bruciature dell'arco generate durante il processo di apertura e chiusura del contatto, può ridurre l'elasticità della molla nel tempo. Ciò a sua volta porta ad una pressione insufficiente sulla molla di pressione del dito di contatto, con conseguente contatto inadeguato tra i contatti mobili e statici. Ciò aggrava il riscaldamento, causando un riscaldamento dei contatti sempre più intenso e persino la rottura della molla di pressione, causando la dispersione dei contatti, con conseguente cattivo contatto e ustioni.
Se la corsa del meccanismo di azionamento del carrello non è corretta, il carrello non può essere fatto avanzare completamente nella posizione preimpostata, con conseguente profondità di inserimento insufficiente tra i contatti mobili e statici e una superficie di contatto insufficiente, che può causare riscaldamento.
