Causas y análisis técnico de la caída anormal de fusibles de tipo drop-out

3、 Efecto de interferencia ambiental
Perturbación del viento
La fuerza del viento 8 (velocidad del viento 17,2 m/s) genera un par aerodinámico en el tubo de fusión:

𝑀𝑤=0,5⋅𝜌⋅𝑣²⋅𝐶𝑑⋅𝐴⋅𝐿

Entre ellos, la densidad del aire es ρ=1,225 kg/m³, el coeficiente de resistencia Cd es ≈ 1,2, el área de viento A es 0,15 m², el brazo de fuerza L es 0,3 m y el MW calculado es ≈ 12 N·m, superando la capacidad de resistencia al viento de diseño (8 N·m).

Carga cubierta de hielo
Cuando el espesor de la capa de hielo es superior a 5 mm, la masa adicional aumenta el desplazamiento del centro de gravedad del tubo de fusión en un 40 %, y el momento de vuelco se incrementa a:

En la ecuación M 𝑖𝑐𝑒=𝑚𝑖𝑐𝑒⋅𝑔⋅𝑙⋅ sen 𝜃, el valor de m_ice es de aproximadamente 1,2 kg (densidad del hielo: 0,9 g/cm³), lo que resulta en un desequilibrio del par total.

Tensión alternada por temperatura
Cuando la diferencia de temperatura entre el día y la noche es superior a 30 °C, la diferencia en el coeficiente de expansión térmica entre los tubos de aluminio fundido y los soportes de acero (α_Al=23 × 10⁻⁶/℃ vs. α_Fe=12 × 10⁻⁶/℃) genera una tensión cortante superior a 15 MPa, lo que provoca deformación estructural.

4. Operación y mantenimiento inadecuados
Desviación de los parámetros de instalación
Si el ángulo de instalación del tubo de fundición es superior a 45° o inferior a 30°, el mecanismo de autobloqueo por gravedad se dañará. La fuerza de preapriete del perno es inferior a 20 N·m (estándar 25-30 N·m), lo que resulta en una reducción del 30 % del área de contacto.

Ciclo de detección no realizado
La falta de medición regular de la rigidez del resorte (ciclo > 3 años) y la resistencia del circuito (ciclo > 1 año) impide la detección oportuna de posibles defectos.

Operación no estándar
El uso de una varilla de operación sin aislamiento (tensión no disruptiva < 30 kV) para forzar el reinicio provoca daños mecánicos secundarios o grietas en el aislante (velocidad de propagación > 0,1 mm/tiempo).

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Diseño de refuerzo estructural
Con un conjunto de resortes redundantes dobles (resorte principal de 22 N/mm, resorte secundario de 8 N/mm), se puede proporcionar un 70 % de fuerza de accionamiento incluso cuando falla un solo resorte.

El sistema de eje se sustituye por material compuesto de PTFE-GCr15, con un coeficiente de fricción estable de 0,12-0,18 (en condiciones de funcionamiento de -40 °C a 150 °C).

Sistema de monitoreo inteligente
Implementación de sensores de fusión de corriente y temperatura de vibración:

Monitoreo de vibración en tres ejes (umbral: axial > 0,5 g, radial > 1,2 g)

Medición de temperatura por fibra óptica (precisión ± 0,5 °C, frecuencia de muestreo 1 Hz)

Registro de corriente de alta frecuencia (ancho de banda 0-10 MHz)

Renovación para la adaptación ambiental
Mediante la instalación de deflectores NACA en forma de ala, el coeficiente de resistencia aerodinámica se redujo de 1,2 a 0,7 y el nivel crítico de resistencia al viento se elevó a 10 (24,5 m/s). Se aplicó un recubrimiento superhidrofóbico (ángulo de contacto > 150°) sobre la superficie del tubo de fusión, lo que redujo la adherencia de la capa de hielo en un 80 %.

Proceso estandarizado de operación y mantenimiento
Establecer un registro completo del ciclo de vida, con parámetros clave como:

Número de operaciones de resorte (límite de reemplazo de 2000 veces)

Datos históricos de resistencia de contacto (advertencia cuando la tasa de fluctuación es superior al 20%)

Índice de exposición ambiental (se activa el mantenimiento anticorrosivo cuando el nivel de niebla salina es superior a C4)

VI Conclusión
La caída anormal de los fusibles de desconexión es el resultado del efecto de acoplamiento de múltiples factores, como factores mecánicos, eléctricos y ambientales. Los fusibles de desconexión pueden reducir la tasa de fallos a menos de 0,03 veces por cada cien unidades al año mediante el control colaborativo de la optimización estructural, la detección inteligente y la operación y el mantenimiento estandarizados, lo que garantiza un aislamiento de fallos de alta fiabilidad para los nuevos sistemas de energía.