Jakie są typowe usterki wewnętrznych przekaźników próżniowych wysokiego napięcia zasilanych prądem przemiennym

Wewnętrzny wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów ZN63A

Wewnętrzny wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów ZN63A to trójfazowe urządzenie wewnętrzne o napięciu 50 Hz, 12 kV, stosowane do uruchamiania, zatrzymywania, sterowania i ochrony wysokonapięciowych silników o mocy 10 000-tonowej swobodnej prasy kowalniczej. Wysokonapięciowe próżniowe wyłączniki obwodów odgrywają kluczową rolę w produkcji przedsiębiorstw. Szybkie i precyzyjne rozwiązywanie ich awarii jest niezbędne do szybkiego przywrócenia produkcji, co jest kluczowe dla rozwoju przedsiębiorstwa. Podczas uruchamiania/zatrzymywania wysokonapięciowych silników częste operacje na próżniowym wyłączniku obwodów mogą powodować uszkodzenia elementów elektrycznych i zużycie części mechanicznych, co stanowi główne przyczyny problemów z normalnym zamykaniem wyłącznika. Analiza i rozwiązanie takich problemów ma ogromne znaczenie dla zapewnienia produkcji w przedsiębiorstwie.

1. Zasada działania wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów
1.1 Komora gasząca łuk

Wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów ZN63A używany w 10 000-tonowej prasie kowalniczej wyposażony jest w ceramiczną próżniową komorę gaszącą łuk. Jego ruchomy kontakt ma kształt kubka wykonany z materiału miedź-chromium, który cechuje się niskim współczynnikiem zużycia elektrycznego, długim okresem życia elektrycznego i wysokim poziomem napięcia wytrzymałościowego. Gdy ciśnienie gazu wewnątrz komory gaszącej łuk jest niższe niż 1,33×10⁻³ Pa, spełnia podstawowe wymagania dotyczące normalnego przechowywania przez co najmniej 20 lat, a okres życia komory gaszącej łuk nie jest niższy niż okres życia mechanicznego wyłącznika obwodów.

1.2 Zasada gaszenia łuku

Gdy wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów ZN63A używany w 10 000-tonowej prasie kowalniczej ukończy operację otwarcia, ruchome i nieruchome kontakty są naładowane i otwarte pod wpływem mechanizmu napędowego, a między kontaktami powstaje próżniowy łuk. Dzięki kształtownemu ruchomemu kontaktowi powstaje pole magnetyczne pionowe w szczelinie ruchomego kontaktu. Pole magnetyczne pionowe utrzymuje próżniowy łuk w stanie rozproszonym, rozprowadza temperaturę łuku równomiernie na powierzchni kontaktu i utrzymuje niskie napięcie łuku. Próżniowy łuk jest kontrolowany przez pole magnetyczne pionowe wyłącznika, co sprawia, że zdolność do przerwania prądu jest silna i stabilna.

1.3 Zasada działania
1.3.1 Akumulacja energii

Po przekręceniu gałki w szafie wysokiego napięcia do pozycji "Akumulacja", motor akumulacji rozpoczyna działanie. Ramie wahadłowe zawieszone na osi akumulacji obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, rozciągając sprężynę zamknięcia. Akumulacja jest ukończona, gdy sprężyna zamknięcia zostanie naciągnięta do limitu. Jednocześnie płytka przesuwana połączona z osią akumulacji napędza wskaźnik akumulacji, pokazując, że energia jest gotowa. Ten proces akumulacji przygotowuje wyłącznik do działania zamknięcia (patrz Rysunek 1).

1.4 Inspekcja i konserwacja wyłącznika obwodów
1.4.1 Codzienne kontrole

(1) Sprawdź, czy mechanizm napędowy wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów działa normalnie, a wskazanie zamknięcia jest poprawne.
(2) Zweryfikuj, czy wszystkie zabezpieczenia blokady i relé sygnalizacyjne działają prawidłowo.
(3) Upewnij się, że amperometry, woltometry, zintegrowane zabezpieczenia oraz wszystkie lampki sygnalizacyjne są w dobrym stanie.

1.4.2 Okresowe kontrole

(1) Po wprowadzeniu wyłącznika do eksploatacji, przeprowadź okresowe kontrole zgodnie z odpowiednimi specyfikacjami eksploatacyjnymi.
(2) W dniach tygodniowych konserwacji, z głównym maszyną wyłączoną, przekręć gałkę szafy wysokiego napięcia do pozycji "Lokalna", wycofaj wózek wyłącznika z pozycji "Pracującej" do pozycji "Testowej" i sprawdź integralność elementów elektrycznych i mechanicznych wózka wyłącznika.
(3) Sprawdź mocowanie śrub na wszystkich elementach i natychmiast zacieśnij luźne śruby. Regularnie kontrołuj stan pracy motora akumulacji, cewki zamknięcia i cewki otwarcia.

1.4.3 Czyszczenie i smarowanie

(1) Podczas konserwacji głównej maszyny, wycofaj wózek wyłącznika z pozycji "Pracującej" do pozycji "Testowej", następnie wyciągnij go na dedykowanym wózku transportowym i wyczyść wyłącznik, aby utrzymać czyste powierzchnie izolatorów i elementów przewodzących.
(2) Na elementy przekładniowe wyłącznika nanieś niemiecką smarę importową.
(3) Na części kontaktowe wyłącznika nanieś nową pastę przewodzącą.

2. Typowe awarie wysokonapięciowych próżniowych wyłączników obwodów

(1) Niezdolność do normalnej akumulacji energii.
Analiza przyczyn:

• Uszkodzony mikroprzełącznik S1 do akumulacji, uniemożliwiający normalne działanie motora akumulacji.

• Awaryjne kontakty graniczne dla pozycji testowej/pracującej wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów, które dezaktywują motor akumulacji.

• Uszkodzony ramień wahadłowy zawieszony na osi napędowej akumulacji, gdzie motor akumulacji działa, ale sprężyna zamknięcia nie rozciąga się.

(2) Normalna akumulacja, ale brak możliwości zamknięcia.
Analiza przyczyn:

• Uszkodzony mikroprzełącznik S1: po normalnej akumulacji, kontakt S1 nie zamyka się.

• Awaryjne kontakty graniczne dla pozycji pracującej wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów, które nie zamykają się prawidłowo.

• Awaryjny przełącznik pomocniczy QF połączony z główną osią wyłącznika.

• Uszkodzony mechaniczny wałek łączący, który utrudnia normalne działanie mechanizmu mechanicznego.

(3) Niezdolność do normalnego otwarcia.
Analiza przyczyn:

• Spalone cewki otwarcia, uniemożliwiające elektryczne otwarcie.

• Awaryjny przełącznik pomocniczy QF połączony z główną osią wyłącznika, który uniemożliwia normalne elektryczne otwarcie.

(4) Niezdolność do wprowadzenia lub wycofania wózka wyłącznika.

Analiza przyczyn:

• Wyłącznik jest w stanie zamkniętym.

• Rączka napędowa nie jest w pełni włożona do otworu napędowego.

• Mechanizm napędowy nie jest w pełni w pozycji testowej, co powoduje, że językowa płyta nie może odblokować się z szafą.

• Ziemna szyna szafy nie jest odłączona.

3. Typowe awarie i przypadki konserwacji wysokonapięciowych próżniowych wyłączników obwodów

Wysokonapięciowy silnik 450 kW, 6 kV, WEG 400C/D/E-06, 10 000-tonowej prasy kowalniczej, nie mógł być normalnie uruchomiony. Ten wysokonapięciowy silnik jest uruchamiany za pomocą miękkiego startera wysokiego napięcia. Przed uruchomieniem, gałka głównego wysokonapięciowego szafy silnika jest przekręcana z pozycji "Lokalna" do pozycji "Zdalna". Zasada uruchamiania jest przedstawiona na Rysunku 2.

Diagnoza i proces usuwania awarii

Po diagnozie, podczas procesu uruchamiania, PLC wysłał polecenie uruchomienia silnika do miękkiego startera. Miękkie urządzenie startowe otrzymało polecenie zamknięcia, a deska kontrolna relé, po obliczeniach, wysłała polecenie zamknięcia do szafy wysokiego napięcia. Jednak szafa wysokiego napięcia nie wykonała polecenia zamknięcia. Proces inspekcji był następujący:

• Wskaźnik akumulacji energii w szafie wysokiego napięcia był włączony, co wskazywało, że wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów zgromadził energię.

• Do pomiaru napięcia między złączami ln4X1 i ln4x6 urządzenia zintegrowanej ochrony NARI użyto multimetru. Powinno to być DC 220 V. Po pomiarze napięcie było normalne.

• Sprawdzono wskaźnik pozycji operacyjnej wózka. Był on włączony, co wskazywało, że wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów był w pozycji roboczej.

• Gałka była w pozycji "Zdalna", a wskazanie było poprawne.

• Podczas kolejnej próby zamknięcia zdalnego, wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów nadal nie działał.

• Gałka została obrócona do pozycji "Lokalna", a wózek został wstrząśnięty z pozycji roboczej do pozycji testowej. Wyjęto wtyczkę, a opór między złączami 10# i 20# wtyczki został zmierzony. Stwierdzono, że opór tych dwóch złącz był bardzo mały. W normalnych warunkach powinien wynosić 12 000 Ω, co wskazywało, że cewka elektromagnesu blokującego spaliła się.

• W pozycji testowej najpierw dokonano akumulacji, a następnie zmierzono mikroprzełącznik S1, który działał normalnie.

• W pozycji testowej najpierw dokonano akumulacji, a następnie ręcznie zamknięto kontakt blokujący. Opór między złączami 4# i 14# wtyczki został zmierzony i wyniósł 198 Ω, co wskazywało, że cewka zamknięcia była normalna.

Na podstawie powyższej diagnostyki można stwierdzić, że z powodu awarii cewki elektromagnesu blokującego, obwód zamknięcia był otwarty, a normalne warunki zamknięcia nie mogły być spełnione. Po wymianie cewki blokującej, wózek został wprowadzony do pozycji "Pracującej", gałka została obrócona do pozycji "Zdalna", zamknięcie było normalne, a silnik rozpoczął pracę normalnie.

Przypadki awarii i rozwiązania

(1) Wysokonapięciowy silnik 450 kW, 6 kV, 10 000-tonowej prasy kowalniczej, nie mógł być normalnie uruchomiony. Kontrola wykazała, że wskaźnik akumulacji energii w szafie wysokiego napięcia był wyłączony. Motor akumulacji napędzał sprężynę do wielokrotnej akumulacji, ale nie mógł normalnie akumulować energii. Gałka akumulacji została przekręcona do pozycji "Wyłącz", a tryb pracy został obrócony z pozycji "Zdalna" do pozycji "Lokalna". Wózek wyłącznika został wycofany z pozycji "Pracującej" do pozycji "Testowej" w celu kontroli.

Stwierdzono, że ramie wahadłowe zawieszone na osi napędowej akumulacji było uszkodzone. Motor akumulacji obracał się, ale sprężyna zamknięcia nie była rozciągnięta, więc energia nie mogła być normalnie akumulowana. Po wymianie osi akumulacji i ramienia wahadłowego, akumulacja była normalna, a silnik rozpoczął pracę normalnie.

(2) Wysokonapięciowy silnik 450 kW, 6 kV, 10 000-tonowej prasy kowalniczej, nie mógł być normalnie uruchomiony. Wchodząc do pomieszczenia dystrybucji wysokiego napięcia i kontroli szafy wysokiego napięcia, stwierdzono, że wskazanie akumulacji było normalne. W pomieszczeniu 10 000-tonowej prasy kowalniczej, naciśnięto przycisk zamknięcia, ale wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów nadal nie mógł normalnie zamknąć. Na podstawie wskazań LED szafy wysokiego napięcia, wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów był w pozycji "Pracującej", a wskazanie graniczne było normalne.

Gałka szafy wysokiego napięcia została przełączona z pozycji "Zdalna" do pozycji "Lokalna", a wyłącznik został wycofany z pozycji "Pracującej" do pozycji "Testowej". Gdy wskazanie LED szafy wysokiego napięcia pokazywało "Pozycja Testowa", drzwi komory wyłącznika w szafie wysokiego napięcia zostały otwarte, wtyczka została wyjęta, a opór między złączami 4# i 14# został zmierzony. Opór nie mógł być zmierzony, a obwód był otwarty. Mikroprzełącznik S1 został zmierzony, a stwierdzono, że kontakt mikroprzełącznika S1 był uszkodzony. Po wymianie, wyłącznik zamknął się normalnie, a wysokonapięciowy silnik rozpoczął pracę normalnie.

(3) Wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów ponownie wytrącił się po zamknięciu. Wysokonapięciowy silnik 450 kW, 6 kV, 10 000-tonowej prasy kowalniczej, jest obsługiwany przez dwa punkty wyjściowe PLC. Gdy oba punkty wyjściowe są na wysokim poziomie, silnik uruchamia się; gdy jeden lub oba punkty wyjściowe są na niskim poziomie, zatrzymuje się. Po diagnozie, dwa sygnały wysokiego poziomu PLC były normalne. Dwa sygnały wysokiego poziomu zostały wysłane do modułu relé miękkiego startera VFS.

Moduł relé, po obliczeniach, wysłał polecenie zamknięcia wyłącznika wejściowego do wyłącznika przez moduł wejściowo-wyjściowy, a wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów zamknął się. Podczas drugiego startu częstotliwościowego VFS, prąd startowy wynosił 1,5Ie, a moment startowy wynosił 90%Te. Jednak ze względu na awarię obciążenia podczas procesu startu, proces startu przekroczył czas startu, a miękki starter VFS wysłał sygnał wytrącenia. Wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów otrzymał sygnał wytrącenia i natychmiast wytrącił się. Wchodząc do stacji pomp 10 000-tonowej, silnik został obrócony ręcznie, a silnik napędzał pompę olejową, która się zacięła. Silnik i pompa olejowa zostały całkowicie odłączone.

Walek wyjściowy silnika można było łatwo obrócić ręcznie, podczas gdy wałek wejściowy pompy olejowej był całkowicie zacięty. Pompa olejowa została rozebrana i naprawiona, a połączenie między wałkiem wyjściowym wysokonapięciowego silnika a zamekiem wałka wejściowego pompy olejowej zostało przywrócone. Po kontroli, system został ponownie uruchomiony. Sygnał startu wysokonapięciowego silnika był normalny, wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów zamknął się normalnie, a silnik pracował normalnie. Ta awaria była spowodowana zewnętrzną awarią obciążenia, która powodowała, że wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów ponownie wytrącał się po zamknięciu, co prowadziło do nieprawidłowej pracy wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów.

(4) Wysokonapięciowy próżniowy wyłącznik obwodów nie mógł normalnie wytrącić się po zamknięciu. Gdy występuje taka awaria, zwykle nie udaje się elektryczne wytrącenie, a tylko ręczne wytrącenie. Ta awaria jest spowodowana spaleniem się cewki wytrącenia lub awarią obrotowego przełącznika pomocniczego QF. Ten przełącznik pomocniczy QF ma 8 par normalnie otwartych kontaktów i 8 par normalnie zamkniętych kontaktów. Jest 16 jednostek wysokonapięciowego silnika 450 kW, 6 kV, 10 000-tonowej prasy kowalniczej, i 16 odpowiadających im wewnętrznych wysokonapięciowych próżniowych wyłączników obwodów.

Podczas użytkowania, ze względu na częste uruchamianie i zatrzymywanie, występują różne awarie podczas działania wysokonapięciowych próżniowych wyłączników obwodów. Dla objawów awarii, przeprowadza się szczegółową analizę, proponuje skierowane strategie konserwacji, naprawia w odpowiednim czasie, co zwiększa wykorzystanie sprzętu.

Stan pracy wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów bezpośrednio wpływa na postęp produkcji 10 000-tonowej prasy kowalniczej. Wzmocnienie codziennej konserwacji i obsługi awarii sprzętu, klasyfikacja, analiza, sortowanie i podsumowanie awarii, pozwala na ograniczenie zakresu punktu awarii podczas oceny awarii, zwiększa dokładność oceny awarii i efektywność konserwacji; podczas konserwacji, można osiągnąć precyzyjną konserwację, zmniejszyć intensywność pracy personelu konserwacyjnego, skrócić czas konserwacji, a sprzęt może działać bezpieczniej i bardziej ekonomicznie.

4. Wniosek

Gdy wystąpi awaria wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów, rozwiązywanie problemu odbywa się zgodnie z zasadą od prostego do trudnego i od części elektrycznej do części mechanicznej. Opanowanie zasady działania wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów i mechanicznej struktury sprzętu, zrozumienie jego sposobu działania i sekwencji ruchów, a także dokładne badanie i analiza objawów awarii, na pewno pozwolą znaleźć przyczynę awarii. Przeprowadzanie kontroli, naprawy i usuwania awarii pozwoli przywrócić prawidłowe działanie wysokonapięciowego próżniowego wyłącznika obwodów i zapewnić prawidłową produkcję przedsiębiorstwa.