Vakuumschaltgerät-Fehler: Ursachen und Lösungen

Fehleranalyse und -behebung von Hochspannungs-Vakuumschaltgeräten

Die Vorteile von Vakuumschaltgeräten gehen über ein ölfreies Design hinaus. Sie bieten auch eine lange elektrische und mechanische Lebensdauer, hohe dielektrische Festigkeit, starke aufeinanderfolgende Unterbrechungskapazität, kompakte Größe, geringes Gewicht, Eignung für häufige Betriebsvorgänge, Brandverhütung und geringe Wartung – Vorteile, die schnell von den Betreibern von Energiesystemen, Wartungspersonal und Ingenieuren erkannt wurden. Frühe in China hergestellte Hochspannungs-Vakuumschaltgeräte litten unter unregelmäßiger Qualität, übermäßigem Stromabschneideüberstrom während des Betriebs und gelegentlichem Leckage der Vakuumunterbrecher.

Bis zum Tianjin-Vakuumschalteranwendungs-Förderkonferenz 1992 hatte sich Chinas Fertigungstechnologie für Vakuumschaltgeräte jedoch auf internationalem Niveau befunden, was einen Wendepunkt in ihrer Anwendung und Entwicklung markierte. Mit der weit verbreiteten Verwendung von Vakuumschaltgeräten treten gelegentlich Ausfälle auf. Dieser Artikel analysiert häufige Fehler und bietet entsprechende Lösungen an.

Häufige Abnormale Betriebszustände

1. Schaltgerät schließt oder öffnet nicht (Betriebsverweigerung)：Nach Erhalt eines Schließen- (oder Öffnen-) Befehls arbeitet der Schließ- (oder Öffnen-) Solenoid, der Stift löst den Riegel aus und die Schließ- (oder Öffnungs-) Feder gibt Energie frei, um das Mechanik zu treiben. Allerdings schließt (oder öffnet) der Unterbrecher nicht.

2. Unbeabsichtigtes Öffnen (Falsches Öffnen)：Der Schaltkreis öffnet ohne externe Steuersignale oder manuelle Bedienung während des normalen Betriebs.

3. Speicher-Motor läuft weiter nach dem Aufladen der Feder：Nach dem Schließen startet der Motor mit dem Aufladen der Feder. Selbst nach vollständigem Energiestand läuft der Motor weiter.

4. Erhöhter Gleichstromwiderstand：Nach längerem Betrieb nimmt der Kontaktwiderstand der Kontakte des Vakuumunterbrechers allmählich zu.

5. Verlängerter Schließ-Wiedersprung：Im Laufe der Zeit erhöht sich die Dauer des Kontaktsprungs beim Schließen.

6. Entladung von der CT-Oberfläche zum Halter im Mittelkasten：Während des Betriebs tritt ein Bogen zwischen der Oberfläche des Stromtransformators (CT) und der Halterung im Mittelkasten auf.

7. Vakuumunterbrecher schließt nicht：Nach einem Öffnen-Befehl schließt der Unterbrecher nicht oder nur teilweise (Einphasen- oder Zweiphasenbetrieb).

Fehlerursachenanalyse

1. Betriebsverweigerung

Wenn die Betriebsmechanik nicht reagiert, ist zunächst festzustellen, ob die Ursache im sekundären Steuerkreis (z.B. Schutzrelais) oder in mechanischen Komponenten liegt. Nachdem der sekundäre Kreis als normal bestätigt wurde, fand man zu viel Spiel in der Kardangelenkwelle, die den Haupthebelarm der Mechanik verbindet. Obwohl die Mechanik normal arbeitet, kann sie die Verbindung nicht antreiben, was zu fehlgeschlagenem Schließen oder Öffnen führt.

2. Unbeabsichtigtes Öffnen

Während des normalen Betriebs sollte der Schaltkreis nicht ohne externen Befehl öffnen. Nach Ausschluss menschlichen Fehlers zeigte die Inspektion einen Kurzschluss an den Hilfsschalterkontakten innerhalb des Gehäuses. Der Öffnungsspule wurde durch diesen Kurzschluss Energie zugeführt, was zu falschem Öffnen führte. Die Ursache war Regenwasser, das in das Gehäuse eindrang, über den Ausgabekurbelarm hinunterfloss und direkt auf den Hilfsschalter traf, was zu einem Kontaktkurzschluss führte.

3. Speicher-Motor läuft weiter nach dem Aufladen der Feder

Nach dem Schließen startet der Energiespeicher-Motor. Wenn die Feder vollständig aufgeladen ist, gibt es ein Signal, das dies anzeigt. Der Speicherkreis enthält einen normal geöffneten Hilfskontakt vom Schaltgerät und einen normal geschlossenen Grenzschalterkontakt. Nach dem Schließen schließt der Hilfskontakt, startet den Motor. Sobald die Feder vollständig aufgeladen ist, öffnet der Mechanikhebel den normal geschlossenen Kontakt des Grenzschalters, trennt die Spannung für den Motor. Wenn der Hebel diesen Kontakt nicht öffnet, bleibt der Kreis energisiert, und der Motor läuft weiter.

4. Erhöhter Gleichstromwiderstand

Die Kontakte des Vakuumunterbrechers sind Butt-Typ. Übermäßiger Kontaktwiderstand führt bei Belastung zu Überhitzung, beeinträchtigt die Leitfähigkeit und die Unterbrechungsleistung. Der Widerstand muss unter den Herstellerangaben liegen. Der Kontaktfederdruck beeinflusst signifikant den Widerstand und muss unter den richtigen Überschreitungszuständen gemessen werden. Ein allmählich steigender Widerstand spiegelt den Kontaktverschleiß wider. Kontaktverschleiß und Änderungen im Kontaktabstand sind die Hauptgründe für den steigenden Gleichstromwiderstand.

5. Verlängerter Schließ-Wiedersprung

Ein gewisser Kontaktwiedersprung beim Schließen ist normal, aber ein übermäßiger Wiedersprung kann zu Kontaktverbrennung oder -verweldung führen. Die technische Norm begrenzt den Schließwiedersprung auf ≤2ms. Im Laufe der Zeit sind die Hauptgründe für den erhöhten Wiedersprung reduzierte Kontaktfederkraft und Verschleißbedingte Spielräume in Hebeln und Bolzen.

6. Entladung von der CT-Oberfläche zum Halter

Der Mittelkasten beherbergt einen Stromtransformator (CT). Während des Betriebs können ungleichmäßige elektrische Felder auf der CT-Oberfläche entstehen. Um dies zu verhindern, beschichten Hersteller die Oberfläche mit Halbleiterfarbe, um das Feld auszugleichen. Bei der Montage können Raumgrenzen dazu führen, dass die Halbleiterbeschichtung um die Befestigungsbolzen abgescheuert wird, was zu Feldverzerrungen und Oberflächenentladungen zum Halter führt.

7. Vakuumunterbrecher schließt nicht

Unter normalen Bedingungen sollte der Schaltkreis zuverlässig den Strom unterbrechen, ob manuell oder durch Schutzrelais getriggert.

Vakuumschaltgeräte unterscheiden sich von anderen Typen dadurch, dass sie Vakuum sowohl als Isolations- als auch als Bogenlöschmedium verwenden. Wenn der Vakuumpfad sinkt, kommt es zur Ionisierung im Inneren, wodurch geladene Teilchen entstehen, die die Isolationsstärke reduzieren und die ordnungsgemäße Stromunterbrechung verhindern.

Fehlerbehebung und Lösungen

1. Betriebsverweigerung：Überprüfen Sie alle Verbindungsstellen in der Betriebsmechanik auf zu viel Spiel. Ersetzen Sie verschleierte Teile durch neue, hochfeste, qualifizierte Teile.

2. Unbeabsichtigtes Öffnen：Versiegeln Sie alle potenziellen Regeneintrittspunkte; installieren Sie Schutzsilikonhülsen am Ausgabekurbelzug; aktivieren Sie die Heiz- und Feuchtigkeitsentfernungseinrichtung innerhalb des Gehäuses.

3. Speicher-Motor läuft weiter nach dem Aufladen der Feder：Passen Sie die Position des Grenzschalters so an, dass der Hebel seinen normal geschlossenen Kontakt vollständig öffnet, wenn die Feder vollständig aufgeladen ist.

4. Erhöhter Gleichstromwiderstand：Passen Sie den Kontaktabstand und die Überschreitung des Unterbrechers an. Messen Sie den Kontaktwiderstand mit der DC-Spannungsabfallmethode (mit Teststrom ≥100A) gemäß Normen. Falls die Anpassung den Widerstand nicht reduziert, ersetzen Sie den Vakuumunterbrecher.

5. Verlängerter Schließ-Wiedersprung：Erhöhen Sie den Anfangsdruck der Kontaktfeder leicht oder ersetzen Sie diese. Falls der Spielraum der Hebel oder Bolzen über 0,3mm beträgt, ersetzen Sie diese Teile. Passen Sie die Antriebmechanik an, indem Sie sie leicht in Richtung Totpunkt in der geschlossenen Position verschieben – wo das Übertragungsverhältnis minimal ist – um den Wiedersprung zu reduzieren.

6. Entladung von der CT-Oberfläche zum Halter：Tragen Sie gleichmäßig eine Schicht Halbleiterfarbe auf der CT-Oberfläche auf, um die gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes wiederherzustellen.

7. Vakuumunterbrecher schließt nicht

Wenn die Vakuumintegrität unter den erforderlichen Werten liegt, ersetzen Sie den Vakuumunterbrecher. Folgen Sie diesen Schritten:

• Stellen Sie sicher, dass der neue Vakuumunterbrecher vor der Installation die Vakuumintegritätstests besteht.

• Entfernen Sie den alten Unterbrecher und installieren Sie den neuen senkrecht. Stellen Sie die Ausrichtung zwischen dem beweglichen Kontaktstab und dem Unterbrecher sicher. Vermeiden Sie Torsionskräfte während der Installation.

• Nach der Installation messen Sie den Kontaktabstand und die Überschreitung. Passen Sie nach Bedarf an:① Passen Sie die Überschreitung über die Gewindeverbindung des isolierenden Zugs an.② Passen Sie den Kontaktabstand durch Änderung der Länge des beweglichen leitenden Stabes an.

• Verwenden Sie einen Schaltkreisanalysator, um Geschwindigkeit, Dreiphasensynchronisation und Schließwiedersprung zu messen. Führen Sie weitere Anpassungen durch, falls die Ergebnisse außerhalb der Spezifikationen liegen.