Fehleranalyse und Verbesserungsmaßnahmen für den VS1-Innenraum-Hochspannungsvakuumschalter
Der VS1-Innenraum-Hochspannungsvakuumschalter ist ein Innenraumschaltgerät, das in 12 kV-Netzwerken eingesetzt wird. Aufgrund seiner hervorragenden Leistungseigenschaften ist er besonders geeignet für Orte, die häufige Betriebsströme oder mehrfache Unterbrechungen von Kurzschlussströmen erfordern. Das Betätigungsmechanismus des VS1-Innenraum-Hochspannungsvakuumschalters ist mit dem Schalterkörper integriert.
Er kann nicht nur mit einem speziellen Antriebssystem zu einer Wagenanordnung kombiniert werden, sondern auch als fest installierte Einheit verwendet werden. Darüber hinaus kann der feste Schalter die Zuverlässigkeit der mechanischen Verriegelung verbessern. Dieser Artikel analysiert einen Ausbrennfehler eines VS1-Vakuumschalters und schlägt Verbesserungsmaßnahmen in Bezug auf Materialauswahl, Installation, Betrieb und Wartung vor, um als Referenz zu dienen.
1. Fehlerbeschreibung
Im April 2024 trat im 220 kV-Umspannwerk bei Kondensatorbank X der No. 224-Schalter (VS1-Vakuumschalter) aufgrund eines Fehlers aus. Nach der Prüfung durch das vor Ort tätige Betriebspersonal stellte sich heraus, dass die beweglichen und statischen Kontakte sowie die Kontaktarme der Phase W des Schalters schwer ausgebrannt waren und nicht wieder in Betrieb genommen werden konnten. Die Situation wurde sofort gemeldet. Nachdem das Wartungspersonal am Ort eingetroffen war, wurde mit Genehmigung der Leitstelle der No. 224-Schalter und die 10 kV-Busleitung abgeschaltet.
Am selben Tag um 13:00 Uhr wurde ein Notfallreparaturauftrag zur Mängelbehebung ausgefüllt. Das Wartungspersonal prüfte die relevanten Teile des Unfall-Schalters vor Ort und stellte fest, dass die beweglichen und statischen Kontakte der Phase W des No. 224-Schalters sowie die Kontaktkasten im Schrank schwer ausgebrannt waren.
2. Analyse der Fehlerursachen
Der No. 224-Schalter der Kondensatorbank X hat das Modell VS1 - 12/T1250 - 25 und wurde am 3. Juni 2005 in Betrieb genommen. Nach einer umfassenden Prüfung wird die folgende Analyse der Unfallsituation basierend auf der tatsächlichen Vorort-Situation vorgenommen:
Hauptursache: Das Altern der Feder des Pflaumenkontakts des Schalterkörpers ist die Hauptursache dieses Unfalls. Während des vor Ort durchgeführten Wartungsprozesses stellte das Wartungspersonal fest, dass das am stärksten ausgebrannte Bauteil die Feder des Pflaumenkontakts war. Die vor Ort gegebene Situation war, dass die Feder des beweglichen Kontakts der Phase W größtenteils geschmolzen war, während die Feder des beweglichen Kontakts der Phase V annealiert war. Durch den Vergleich der alten und neuen Kontakte lässt sich erkennen, dass aufgrund der langen Betriebsdauer des No. 224-Schalters die Feder des alten Kontakts stark gealtert war, was zu einem Abfall des Kontaktdrucks des beweglichen Kontakts und zu einem Anstieg des Kontaktwiderstands führte, was zu Überhitzung neigt. Gleichzeitig haben Schalter von Kondensatoren hohe Anforderungen an die Unterbrechungskapazität von großen Strömen, und die Kondensatorumschaltung erfolgt relativ häufig, was während des Unterbrechungsprozesses leicht zu mangelhafter Kontaktaufnahme zwischen beweglichen und statischen Kontakten führt, was wiederum zum Altern der Feder und zur Entstehung von virtuellen Entladungen führt, was die Kontakte verbrennt.
Nebenursache: Der langfristige Betrieb des Schalterkörpers und die oszillatorische Verschiebung des Wagenkörpers sind die Nebenursachen dieses Unfalls. Der No. 224-Schalter war über lange Zeit in Betrieb oder in Warmbereitschaft. Während des Umschaltvorgangs der Kondensatorbank vibriert der Schalterkörper, wodurch der Wagenkörper leicht verschoben wird, was die Kontaktaufnahme zwischen den drei Phasen der beweglichen und statischen Kontakte beeinträchtigt. Als das Wartungspersonal vor Ort die Einfahr- und Ausfahrmanöver durchführte, stellte es fest, dass zwischen dem Wagenkörper und der Gehäusegleisung eine bestimmte Lücke bestand. Während des langfristigen Umschaltvorgangs des Schalters kann der Wagen verschieben (dieser Schluss lässt sich ziehen, indem man die ausgebrannte Phase W mit den beiden anderen fehlerfreien Phasen vergleicht. Die Feder und die Kontaktfinger des beweglichen Kontakts der Phase V waren annealiert, während der bewegliche Kontakt der Phase U überhaupt nicht verändert war). Basierend auf dieser Einschätzung war bei Auftreten des Unfalls die Kontaktabmessung der beweglichen und statischen Kontakte der Phase U normal, die Kontaktaufnahme der beweglichen und statischen Kontakte der Phase V etwas flach, und die Phase W war in virtueller Verbindung oder hatte unzureichende Kontaktabmessungen.
3. Behandlung der Fehlersituation
Das Wartungspersonal ersetzte vor Ort die beweglichen und statischen Kontakte der Phase W des No. 224-Schalters sowie den Kontaktkasten im Schrank. Nach Abschluss der Arbeiten wurden mechanische Charakteristiktests und Kontaktwiderstandsmessungen am No. 224-Schalter durchgeführt. Gleichzeitig wurden Spannungsfestigkeitstests an der 10 kV-Busleitung und dem No. 224-Schalter durchgeführt. Alle Tests waren qualifiziert und entsprachen den Anforderungen für die Inbetriebnahme. Die Stromversorgung wurde am selben Tag um 17:00 Uhr wiederhergestellt.
4. Verbesserungsmaßnahmen
Materialauswahl: Strenge Kontrolle der Materialauswahl aller Komponenten des Netzwerkeingangsvakuumschalters. Für die Auswahl von Materialien und mechanischen Abmessungen von Komponenten wie Pflaumenkontakten, Betätigungsmechanismen und Sekundärsteckern muss strikt nach den technischen Produktspezifikationen vorgegangen werden, um die Zuverlässigkeit der Ausrüstung zu verbessern.
Installationsprozess: Verstärkung des Installationsprozesses des Wagens und des Gehäuses des Vakuumschalters. Der Wagen und der Schalter müssen sicher und zuverlässig installiert sein. Der Wagen sollte flexibel ohne Blockierung in und aus dem Gehäuse fahren können. Wenn der Wagen in der Betriebs-, Wartungs- oder Bereitschaftsposition ist, sollte er sicher fixiert sein. Gleichzeitig sollten der Kontaktdruck und die Einfahr Tiefe der beweglichen und statischen Kontakte den technischen Produktspezifikationen entsprechen. Es ist streng verboten, einen unzureichenden Kontaktdruck oder oszillatorische Verschiebungen zu haben.
Geräteprüfung: Verstärkung der Prüfung der Ausrüstung. Verstärkung der Gesamtprüfung der 10 kV-Kondensatorbank-Schalter mit VS1-Vakuumschaltern im Gehäuse. Regelmäßige Prüfungen gemäß der Anzahl der Umschaltvorgänge durchführen, um sicherzustellen, dass der Kontaktdruck der beweglichen und statischen Kontakte den Anforderungen für den sicheren und stabilen Betrieb der Ausrüstung entspricht.
