¿Cuáles son las fallas comunes de los interruptores de vacío de alta tensión para corriente alterna en interiores?
Interruptor de vacío de alta tensión para interiores ZN63A
El interruptor de vacío de alta tensión para interiores ZN63A es un dispositivo trifásico de corriente alterna de 50 Hz, 12 kV, utilizado para el arranque, parada, control y protección de motores de alta tensión de prensas de forja libre de 10,000 toneladas. Los interruptores de vacío de alta tensión desempeñan un papel crucial en la producción de las empresas. La resolución oportuna y precisa de sus fallos para restaurar rápidamente la producción es esencial para el desarrollo de la empresa. Durante el arranque/parada de los motores de alta tensión, las operaciones frecuentes del interruptor de vacío pueden causar daños a los componentes eléctricos y el desgaste de las piezas mecánicas, lo que son razones principales por las que el interruptor no puede cerrar normalmente. Analizar y resolver tales fallos es de gran importancia para garantizar la producción de la empresa.
1 Principio de funcionamiento del interruptor de vacío de alta tensión
1.1 Cámara de extinción de arco
El interruptor de vacío de alta tensión para interiores ZN63A utilizado en la prensa de forja de 10,000 toneladas está equipado con una cámara de extinción de arco de vacío de cerámica. Su contacto móvil tiene una estructura en forma de taza hecha de material de cobre-cromo, que tiene una baja tasa de desgaste eléctrico, larga vida útil eléctrica y alto nivel de voltaje soportado. Cuando la presión interna de gas de la cámara de extinción de arco es inferior a 1,33×10⁻³ Pa, puede cumplir con el requisito básico de almacenamiento normal durante no menos de 20 años, y la vida útil de la cámara de extinción de arco no es inferior a la vida útil mecánica del interruptor.
1.2 Principio de extinción de arco
Cuando el interruptor de vacío de alta tensión para interiores ZN63A utilizado en la prensa de forja de 10,000 toneladas completa la operación de apertura, los contactos móvil y fijo se cargan y abren bajo la acción del mecanismo de operación, y se genera un arco de vacío entre los contactos. Debido a la estructura en forma de taza del contacto móvil, se genera un campo magnético longitudinal en el espacio del contacto móvil. El campo magnético longitudinal mantiene el arco de vacío en un estado difuso, distribuye la temperatura del arco uniformemente en la superficie del contacto y mantiene un bajo voltaje de arco. El arco de vacío está controlado por el campo magnético longitudinal del interruptor, por lo que su capacidad de interrupción de corriente es fuerte y estable.
1.3 Principio de acción
1.3.1 Acción de almacenamiento de energía
Cuando el perno en el armario de alta tensión se gira a la posición de "Almacenamiento de energía", el motor de almacenamiento de energía comienza a funcionar. El brazo de manivela colgado de la primavera en el eje de almacenamiento de energía gira en sentido horario para estirar la primavera de cierre. El almacenamiento de energía se completa una vez que la primavera de cierre se ha estirado hasta su posición límite. Simultáneamente, la placa de cambio conectada al eje de almacenamiento de energía impulsa el indicador de almacenamiento de energía para mostrar que el almacenamiento de energía está listo. Este proceso de almacenamiento de energía prepara el interruptor para la acción de cierre (ver Figura 1).
1.4 Inspección y mantenimiento del interruptor
1.4.1 Inspección diaria
(1) Verificar si el mecanismo de operación del interruptor de vacío de alta tensión es normal y si la indicación de cierre es correcta.
(2) Verificar que todas las protecciones de interbloqueo y relés de señal funcionen normalmente.
(3) Asegurarse de que los amperímetros, voltímetros, protecciones integradas y todas las luces indicadoras estén en condiciones normales.
1.4.2 Controles de rutina
(1) Después de que el interruptor se pone en operación, realice controles de rutina de acuerdo con las especificaciones de operación pertinentes.
(2) En el día de mantenimiento semanal, con la máquina principal apagada, gire el perno del armario de alta tensión a "Local", retire el carro del interruptor de la "Posición de Trabajo" a la "Posición de Prueba" e inspeccione la integridad de los componentes eléctricos y mecánicos del carro del interruptor.
(3) Verifique la firmeza de los tornillos en todos los componentes y apriete los tornillos flojos de inmediato. Inspeccione regularmente las condiciones de operación del motor de almacenamiento de energía, la bobina de cierre y la bobina de apertura.
1.4.3 Limpieza y lubricación
(1) Durante el mantenimiento del equipo principal, retire el carro del interruptor de la "Posición de Trabajo" a la "Posición de Prueba", luego sáquelo a un carrito de transferencia dedicado y limpie el interruptor para mantener limpias las superficies de las partes aislantes y conductoras.
(2) Aplique grasa lubricante importada de Alemania a las partes de transmisión del interruptor.
(3) Aplique nueva pasta conductora a las partes de contacto del interruptor.
2 Fallos comunes de los interruptores de vacío de alta tensión de corriente alterna
(1) Inhabilidad para almacenar energía normalmente.
Análisis de la causa:
(2) Almacenamiento de energía normal pero falla en el cierre.
Análisis de la causa:
(3) Inhabilidad para abrir normalmente.
Análisis de la causa:
(4) Inhabilidad para empujar o retirar el carro del interruptor.
Análisis de la causa:
3 Casos comunes de fallos y mantenimiento de interruptores de vacío de alta tensión
El motor de alta tensión de 450 kW 6 kV de la prensa de forja WEG 400C/D/E-06 de 10,000 toneladas no pudo iniciarse normalmente. Este motor de alta tensión se inicia mediante un arrancador suave de alta tensión. Antes de iniciar, el perno del armario de alta tensión del motor principal se gira desde la posición "Local" a la posición "Remota". El principio de arranque se muestra en la Figura 2.
Diagnóstico y proceso de solución de problemas
Después del diagnóstico, durante el proceso de inicio, el PLC envió el comando de inicio del motor al arrancador suave. El arrancador suave recibió el comando de cierre, y la placa de control de relés, después de calcular, envió el comando de cierre al armario de alta tensión. Sin embargo, el armario de alta tensión no ejecutó el comando de cierre. El proceso de inspección fue el siguiente:
La luz indicadora de almacenamiento de energía del armario de alta tensión estaba encendida, indicando que el interruptor de vacío de alta tensión había almacenado energía.
Se utilizó un multímetro para medir el voltaje entre los terminales ln4X1 y ln4x6 del dispositivo de protección integral NARI. Debería ser DC 220 V. Después de la medición, el voltaje era normal.
Se verificó la luz indicadora de la posición de operación del carro. Estaba encendida, indicando que el interruptor de vacío de alta tensión estaba en la posición de trabajo.
El perno estaba en la posición "Remota" y la indicación era correcta.
Al intentar el cierre remoto nuevamente, el interruptor de vacío de alta tensión aún no actuó.
El perno se giró a "Local", y el carro se sacudió de la posición de trabajo a la posición de prueba. Se extrajo el conector, y se midieron los terminales 10# y 20# del conector. Se encontró que la resistencia de estos dos terminales era muy pequeña. En circunstancias normales, debería ser 12,000 Ω, lo que indica que la bobina del electroimán de bloqueo estaba quemada.
En la posición de prueba, primero se realizó el almacenamiento de energía, y se midió el microinterruptor S1, que funcionaba normalmente.
En la posición de prueba, primero se realizó el almacenamiento de energía, y el contacto de bloqueo se cerró manualmente. Se midió la resistencia de los terminales 4# y 14# del conector, que era de 198 Ω, lo que indica que la bobina de cierre era normal.
De acuerdo con el diagnóstico anterior, se puede ver que debido al fallo de la bobina del electroimán de bloqueo, el circuito de cierre estaba abierto y no se podían cumplir las condiciones normales de cierre. Después de reemplazar la bobina de bloqueo, el carro se empujó a la "Posición de Trabajo", el perno se giró a la posición "Remota", el cierre fue normal y el motor se inició normalmente.
Casos de fallos y soluciones
(1) El motor de alta tensión de 450 kW 6 kV de la prensa de forja de 10,000 toneladas no pudo iniciarse normalmente. Se descubrió que la luz indicadora de almacenamiento de energía del armario de alta tensión estaba apagada. El motor de almacenamiento de energía impulsó la primavera para almacenar energía repetidamente, pero no podía almacenar energía normalmente. El perno de almacenamiento de energía se giró a "Apagado", y el modo de trabajo se giró de "Remoto" a "Local". El carro del interruptor se retiró de la "Posición de Trabajo" a la "Posición de Prueba" para la inspección.
Se descubrió que el brazo de manivela colgado de la primavera en el eje de almacenamiento de energía estaba roto. El motor de almacenamiento de energía giraba, pero la primavera de cierre no se estiraba, por lo que no se podía almacenar energía normalmente. Después de reemplazar el eje de almacenamiento de energía y el brazo de manivela colgado de la primavera, el almacenamiento de energía fue normal y el motor se inició normalmente.
(2) El motor de alta tensión de 450 kW 6 kV de la prensa de forja de 10,000 toneladas no pudo iniciarse normalmente. Entrando en la sala de distribución de alta tensión e inspeccionando el armario de alta tensión, se descubrió que la indicación de almacenamiento de energía era normal. En la sala de operación de 10,000 toneladas, se presionó el botón de cierre, pero el interruptor de vacío de alta tensión aún no pudo cerrar normalmente. A través de la indicación de la luz LED del armario de alta tensión, el interruptor de vacío de alta tensión estaba en la "Posición de Trabajo" y la indicación de límite era normal.
El perno del armario de alta tensión se cambió de "Remoto" a "Local", y el interruptor se retiró de la "Posición de Trabajo" a la "Posición de Prueba". Cuando la luz LED del armario de alta tensión mostró "Posición de Prueba", se abrió la puerta de la cámara del interruptor del armario de alta tensión, se extrajo el conector, y se midió la resistencia entre los pines 4# y 14#. No se pudo medir la resistencia, y el circuito estaba abierto. Se midió el microinterruptor S1, y se descubrió que el contacto del microinterruptor S1 estaba defectuoso. Después de reemplazarlo, el interruptor cerró normalmente y el motor de alta tensión se inició normalmente.
(3) El interruptor de vacío de alta tensión volvió a saltar después de cerrar. El motor de alta tensión de 450 kW 6 kV de la prensa de forja de 10,000 toneladas se alimenta a través de dos puntos de salida del PLC. Cuando ambos puntos de salida están en alto nivel, el motor se inicia; cuando uno o ambos puntos de salida están en bajo nivel, se detiene. Después del diagnóstico, se descubrió que las dos señales de alto nivel de salida del PLC eran normales. Las dos señales de alto nivel se enviaron al módulo de relés del arrancador suave VFS.
El módulo de relés, después de calcular, envió el comando de cierre del interruptor de entrada al interruptor a través del módulo de entrada-salida, y el interruptor de vacío de alta tensión cerró. Durante el proceso de arranque secundario de conversión de frecuencia del VFS, la corriente de arranque fue 1,5Ie, y el par de arranque de salida fue 90%Te. Sin embargo, debido a un fallo de carga durante el proceso de arranque, el proceso de arranque excedió el tiempo de arranque, y el arrancador suave VFS envió una señal de salto. El interruptor de vacío de alta tensión recibió la señal de salto y saltó inmediatamente. Entrando en la estación de bombas de 10,000 toneladas, el motor se rotó manualmente, y el motor impulsó la bomba de aceite a atascarse. El motor y la bomba de aceite se desconectaron completamente.
El eje de salida del motor se podía rotar fácilmente a mano, mientras que el eje de entrada de la bomba de aceite estaba completamente atascado. La bomba de aceite se desmontó y reparó, y se restauró la conexión entre el eje de salida del motor de alta tensión y el dispositivo de bloqueo del eje de entrada de la bomba de aceite. Después de la inspección, se reinició. La señal de arranque del motor de alta tensión era normal, el interruptor de vacío de alta tensión cerró normalmente, y el motor funcionó normalmente. Este fallo fue causado por un fallo de carga externa, lo que hizo que el interruptor de vacío de alta tensión volviera a saltar después de cerrar, resultando en que el interruptor de vacío de alta tensión no pudiera funcionar normalmente.
(4) El interruptor de vacío de alta tensión no pudo abrirse normalmente después de cerrar. Cuando ocurre este fallo, generalmente, la apertura eléctrica falla, y solo se puede realizar la apertura manual. Este fallo es causado por una bobina de apertura quemada o un fallo del interruptor auxiliar rotativo QF. Este interruptor auxiliar QF tiene 8 pares de contactos normalmente abiertos y 8 pares de contactos normalmente cerrados. Hay 16 unidades del motor de alta tensión de 450 kW 6 kV de la prensa de forja de 10,000 toneladas, y 16 interruptores de vacío de alta tensión de corriente alterna para interiores correspondientes a ellos.
Durante el uso, debido al arranque y parada frecuentes, ocurren diversos fallos durante la operación de los interruptores de vacío de alta tensión. Para los fenómenos de fallo, se realiza un análisis específico, se proponen estrategias de mantenimiento dirigidas y se reparan de manera oportuna, mejorando así la tasa de utilización del equipo.
El estado de operación del interruptor de vacío de alta tensión de corriente alterna afecta directamente el progreso de la producción de la prensa de forja de 10,000 toneladas. Fortaleciendo el mantenimiento diario y la resolución de fallos del equipo, clasificando, analizando, ordenando y resumiendo los fallos, se puede reducir el alcance del punto de fallo durante el juicio de fallos, aumentar la precisión del juicio de fallos y mejorar la eficiencia del mantenimiento; durante el mantenimiento, se puede lograr un mantenimiento preciso, reducir la intensidad laboral del personal de mantenimiento, acortar el tiempo de mantenimiento y hacer que el equipo opere de manera más segura y económica.
4. Conclusión
Cuando ocurre un fallo en el interruptor de vacío de alta tensión de corriente alterna, se lleva a cabo la resolución de problemas siguiendo el principio de de simple a complejo y de la parte eléctrica a la parte mecánica. Siempre que se domine el principio de funcionamiento del interruptor de vacío de alta tensión de corriente alterna y la estructura mecánica del equipo, se entienda su método de operación y secuencia de acción, y se realice una investigación y análisis suficientes del fenómeno de fallo, se puede encontrar la causa del fallo. Se pueden llevar a cabo la inspección, la reparación y la resolución de problemas para restaurar el uso normal del interruptor de vacío de alta tensión y garantizar la producción normal de la empresa.
