Quais são as falhas comuns dos disjuntores de vácuo de alta tensão CA para interior?
ZN63A Disjuntor de Alta Tensão a Vácuo para Interior
O disjuntor de alta tensão a vácuo ZN63A para interior é um dispositivo trifásico AC de 50 Hz, 12 kV para uso interno, utilizado para iniciar, parar, controlar e proteger motores de alta tensão de prensas de forjamento livre de 10.000 toneladas. Os disjuntores de alta tensão a vácuo desempenham um papel crucial na produção empresarial. A resolução oportuna e precisa de suas falhas para restaurar rapidamente a produção é essencial para o desenvolvimento da empresa. Durante a inicialização/parada de motores de alta tensão, as operações frequentes do disjuntor a vácuo podem causar danos aos componentes elétricos e desgaste das partes mecânicas, que são as principais razões para a falha do disjuntor em fechar normalmente. Analisar e resolver tais falhas é de grande importância para garantir a produção empresarial.
1 Princípio de Funcionamento do Disjuntor de Alta Tensão a Vácuo
1.1 Câmara de Extinção de Arco
O disjuntor de alta tensão a vácuo ZN63A usado na prensa de forjamento de 10.000 toneladas está equipado com uma câmara de extinção de arco a vácuo de cerâmica. Seu contato móvel apresenta uma estrutura em forma de copo feita de material de cobre-cromo, que tem baixa taxa de desgaste elétrico, longa vida útil elétrica e alto nível de tensão de resistência. Quando a pressão interna de gás da câmara de extinção de arco é inferior a 1,33×10⁻³ Pa, pode atender ao requisito básico de armazenamento normal por não menos de 20 anos, e a vida útil de ação da câmara de extinção de arco não é inferior à vida útil mecânica do disjuntor.
1.2 Princípio de Extinção de Arco
Quando o disjuntor de alta tensão a vácuo ZN63A usado na prensa de forjamento de 10.000 toneladas completa a operação de abertura, os contatos móveis e estáticos são carregados e abertos sob a ação do mecanismo de operação, e um arco a vácuo será gerado entre os contatos. Devido à estrutura em forma de copo do contato móvel, um campo magnético longitudinal é gerado na lacuna do contato móvel. O campo magnético longitudinal mantém o arco a vácuo em um estado difuso, distribui uniformemente a temperatura do arco na superfície do contato e mantém uma baixa tensão de arco. O arco a vácuo é controlado pelo campo magnético longitudinal do disjuntor, portanto, a capacidade de interromper a corrente é forte e estável.
1.3 Princípio de Ação
1.3.1 Ação de Armazenamento de Energia
Quando o botão no quadro de alta tensão é girado para a posição "Armazenamento de Energia", o motor de armazenamento de energia começa a operar. O braço oscilante da mola no eixo de armazenamento gira no sentido horário para esticar a mola de fechamento. O armazenamento de energia é concluído quando a mola de fechamento é puxada para sua posição limite. Simultaneamente, a placa deslizante conectada ao eixo de armazenamento impulsiona o indicador de armazenamento de energia para mostrar que o armazenamento de energia está pronto. Este processo de armazenamento de energia prepara o disjuntor para a ação de fechamento (ver Figura 1).
1.4 Inspeção e Manutenção do Disjuntor
1.4.1 Inspeção Diária
(1) Verifique se o mecanismo de operação do disjuntor de alta tensão a vácuo está normal e se a indicação de fechamento está correta.
(2) Verifique se todas as proteções de intertravamento e relés de sinal estão funcionando normalmente.
(3) Certifique-se de que amperímetros, voltmímetros, proteções integradas e todos os indicadores luminosos estejam em condições normais.
1.4.2 Verificações Rotineiras
(1) Após o disjuntor ser colocado em operação, realize verificações rotineiras de acordo com as especificações de operação relevantes.
(2) No dia de manutenção semanal, com a máquina principal desligada, gire o botão do quadro de alta tensão para "Local", retire o carrinho do disjuntor da "Posição de Trabalho" para a "Posição de Teste" e inspecione os componentes elétricos e mecânicos do carrinho do disjuntor para integridade.
(3) Verifique a firmeza dos parafusos em todos os componentes e aperte imediatamente os parafusos soltos. Regularmente, inspecione as condições de operação do motor de armazenamento de energia, bobina de fechamento e bobina de abertura.
1.4.3 Limpeza e Lubrificação
(1) Durante a manutenção do equipamento principal, retire o carrinho do disjuntor da "Posição de Trabalho" para a "Posição de Teste", então puxe-o para um carrinho de transferência dedicado, e limpe o disjuntor para manter as superfícies das partes isolantes e condutoras limpas.
(2) Aplique graxa lubrificante importada da Alemanha nas partes de transmissão do disjuntor.
(3) Aplique nova pasta condutora nas partes de contato do disjuntor.
2 Falhas Comuns dos Disjuntores de Alta Tensão a Vácuo
(1) Incapacidade de armazenar energia normalmente.
Análise de Causa:
(2) Armazenamento de energia normal, mas falha ao fechar.
Análise de Causa:
(3) Inabilidade de abrir normalmente.
Análise de Causa:
(4) Inabilidade de empurrar ou retirar o carrinho do disjuntor.
Análise de Causa:
3 Casos Comuns de Falhas e Manutenção de Disjuntores de Alta Tensão a Vácuo
O motor de alta tensão de 450 kW, 6 kV da prensa de forjamento WEG 400C/D/E-06 de 10.000 toneladas não conseguiu iniciar normalmente. Este motor de alta tensão é iniciado por um partida suave de alta tensão. Antes de iniciar, o botão do quadro de alta tensão do motor principal é girado da posição "Local" para "Remoto". O princípio de partida é mostrado na Figura 2.
Diagnóstico e Processo de Solução de Problemas
Após o diagnóstico, durante o processo de inicialização, o PLC enviou o comando de partida do motor para o partida suave. O partida suave recebeu o comando de fechamento, e a placa de controle de relé, após cálculo, enviou o comando de fechamento para o quadro de alta tensão. No entanto, o quadro de alta tensão não executou o comando de fechamento. O processo de inspeção foi o seguinte:
A luz indicadora de armazenamento de energia do quadro de alta tensão estava acesa, indicando que o disjuntor de alta tensão a vácuo havia armazenado energia.
Um multímetro foi usado para medir a tensão entre os terminais ln4X1 e ln4x6 do dispositivo de proteção integrada NARI. Deve ser DC 220 V. Após a medição, a tensão estava normal.
A luz indicadora da posição de operação do carrinho foi verificada. Estava acesa, indicando que o disjuntor de alta tensão a vácuo estava na posição de trabalho.
O botão estava na posição "Remoto", e a indicação estava correta.
Ao tentar fechar remotamente novamente, o disjuntor de alta tensão a vácuo ainda não agiu.
O botão foi girado para "Local", e o carrinho foi sacudido da posição de trabalho para a posição de teste. O plugue foi removido, e os terminais 10# e 20# do plugue foram medidos. Foi descoberto que a resistência desses dois terminais era muito pequena. Em circunstâncias normais, deveria ser 12.000 Ω, indicando que a bobina do eletroímã de travamento estava queimada.
Na posição de teste, o armazenamento de energia foi realizado primeiro, e o microinterruptor S1 foi medido, que funcionou normalmente.
Na posição de teste, o armazenamento de energia foi realizado primeiro, e o contato de travamento foi fechado manualmente. A resistência dos terminais 4# e 14# do plugue foi medida como 198 Ω, indicando que a bobina de fechamento estava normal.
A partir do diagnóstico acima, pode-se ver que, devido à falha da bobina do eletroímã de travamento, o circuito de fechamento estava aberto, e as condições normais de fechamento não podiam ser atendidas. Após a substituição da bobina de travamento, o carrinho foi empurrado para a "Posição de Trabalho", o botão foi girado para a posição "Remoto", o fechamento foi normal, e o motor iniciou normalmente.
Casos de Falhas e Soluções
(1) O motor de alta tensão de 450 kW, 6 kV da prensa de forjamento de 10.000 toneladas não conseguiu iniciar normalmente. A inspeção revelou que a luz indicadora de armazenamento de energia do quadro de alta tensão estava apagada. O motor de armazenamento de energia impulsionou a mola para armazenar energia repetidamente, mas não conseguiu armazenar energia normalmente. O botão de armazenamento de energia foi girado para "Desligado", e o modo de operação foi girado de "Remoto" para "Local". O carrinho do disjuntor foi retirado da "Posição de Trabalho" para a "Posição de Teste" para inspeção.
Foi descoberto que o braço oscilante da mola no eixo de armazenamento de energia estava quebrado. O motor de armazenamento de energia girou, mas a mola de fechamento não se esticou, então a energia não pôde ser armazenada normalmente. Após a substituição do eixo de armazenamento de energia e do braço oscilante da mola, o armazenamento de energia foi normal, e o motor iniciou normalmente.
(2) O motor de alta tensão de 450 kW, 6 kV da prensa de forjamento de 10.000 toneladas não conseguiu iniciar normalmente. Entrando na sala de distribuição de alta tensão e inspecionando o quadro de alta tensão, foi descoberto que a indicação de armazenamento de energia estava normal. Na sala de operação de 10.000 toneladas, o botão de fechamento foi pressionado, mas o disjuntor de alta tensão a vácuo ainda não conseguiu fechar normalmente. Através da indicação da luz LED do quadro de alta tensão, o disjuntor de alta tensão a vácuo estava na "Posição de Trabalho", e a indicação de limite estava normal.
O botão do quadro de alta tensão foi mudado de "Remoto" para "Local", e o disjuntor foi retirado da "Posição de Trabalho" para a "Posição de Teste". Quando a luz LED do quadro de alta tensão indicou "Posição de Teste", a porta da câmara do disjuntor do quadro de alta tensão foi aberta, o plugue foi removido, e a resistência entre os pinos 4# e 14# foi medida. A resistência não pôde ser medida, e o circuito estava aberto. O microinterruptor S1 foi medido, e foi descoberto que o contato do microinterruptor S1 estava com falha. Após a substituição, o disjuntor fechou normalmente, e o motor de alta tensão iniciou normalmente.
(3) O disjuntor de alta tensão a vácuo disparou novamente após fechar. O motor de alta tensão de 450 kW, 6 kV da prensa de forjamento de 10.000 toneladas é alimentado por dois pontos de saída do PLC. Quando ambos os pontos de saída estão em nível alto, o motor inicia; quando um ou ambos os pontos de saída estão em nível baixo, ele para. Após o diagnóstico, os dois sinais de saída de nível alto do PLC estavam normais. Os dois sinais de nível alto foram enviados para o módulo de relé do partida suave VFS.
O módulo de relé, após cálculo, enviou o comando de fechamento do disjuntor de entrada de linha para o disjuntor através do módulo de entrada e saída, e o disjuntor de alta tensão a vácuo fechou. Durante o processo de partida secundária de frequência variável do VFS, a corrente de partida foi 1,5Ie, e o torque de partida foi 90%Te. No entanto, devido a uma falha de carga durante o processo de partida, o processo de partida excedeu o tempo de partida, e o partida suave VFS enviou um sinal de disparo. O disjuntor de alta tensão a vácuo recebeu o sinal de disparo e disparou imediatamente. Entrando na estação de bombas de 10.000 toneladas, o motor foi girado manualmente, e o motor impulsionou a bomba de óleo a travar. O motor e a bomba de óleo foram completamente desconectados.
O eixo de saída do motor pôde ser facilmente girado à mão, enquanto o eixo de entrada da bomba de óleo estava completamente travado. A bomba de óleo foi desmontada e reparada, e a conexão entre o eixo de saída do motor de alta tensão e o dispositivo de travamento do eixo de entrada da bomba de óleo foi restaurada. Após a inspeção, foi reiniciado. O sinal de partida do motor de alta tensão estava normal, o disjuntor de alta tensão a vácuo fechou normalmente, e o motor operou normalmente. Esta falha foi causada por uma falha de carga externa, que fez com que o disjuntor de alta tensão a vácuo disparasse novamente após fechar, resultando na falha do disjuntor de alta tensão a vácuo em funcionar normalmente.
(4) O disjuntor de alta tensão a vácuo não conseguiu disparar normalmente após fechar. Quando tal falha ocorre, geralmente, o disparo elétrico falha, e apenas o disparo manual pode ser realizado. Esta falha é causada por uma bobina de disparo queimada ou uma falha do interruptor auxiliar rotativo QF. Este interruptor auxiliar QF tem 8 pares de contatos normalmente abertos e 8 pares de contatos normalmente fechados. Há 16 unidades do motor de alta tensão de 450 kW, 6 kV da prensa de forjamento de 10.000 toneladas, e 16 disjuntores de alta tensão a vácuo para interior correspondentes a eles.
Durante o uso, devido a partidas e paradas frequentes, ocorrem várias falhas na operação dos disjuntores de alta tensão a vácuo. Para os fenômenos de falha, é realizada uma análise específica, propostas estratégias de manutenção direcionadas e reparadas prontamente, e a taxa de utilização do equipamento é melhorada.
O estado de operação do disjuntor de alta tensão a vácuo afeta diretamente o progresso da produção da prensa de forjamento de 10.000 toneladas. Ao fortalecer a manutenção diária e o tratamento de falhas do equipamento, classificar, analisar, organizar e resumir as falhas, o escopo do ponto de falha pode ser reduzido durante o julgamento de falhas, a precisão do julgamento de falhas pode ser aumentada, e a eficiência de manutenção pode ser melhorada; durante a manutenção, a manutenção precisa pode ser alcançada, a intensidade de trabalho da equipe de manutenção pode ser reduzida, o tempo de manutenção pode ser encurtado, e o equipamento pode operar de maneira mais segura e econômica.
4. Conclusão
Quando ocorre uma falha no disjuntor de alta tensão a vácuo, a solução de problemas é realizada seguindo o princípio de do simples ao difícil e da parte elétrica à parte mecânica. Desde que o princípio de funcionamento do disjuntor de alta tensão a vácuo e a estrutura mecânica do equipamento sejam dominados, seu método de operação e sequência de ação sejam compreendidos, e uma investigação e análise suficientes do fenômeno de falha sejam realizadas, a causa da falha certamente pode ser encontrada. A inspeção, reparo e solução de problemas podem ser realizados para restaurar o uso normal do disjuntor de alta tensão a vácuo e garantir a produção normal da empresa.
