¿Cuáles son las fallas comunes y los métodos de manejo de los mecanismos de operación de los interruptores de vacío para interior de 35kV y 10kV?

En la operación y mantenimiento de sistemas eléctricos, hemos encontrado que los interruptores de vacío para interior de 35 kV y 10 kV, como equipos primarios centrales de armarios de alta tensión, se utilizan ampliamente en subestaciones principales y de usuarios debido a su alta confiabilidad y bajo volumen de trabajo de mantenimiento. Desde las inspecciones diarias y la detección en vivo hasta el mantenimiento rutinario, los interruptores de vacío siempre son nuestro foco principal, ya que la calidad de su funcionamiento está directamente relacionada con la estabilidad y confiabilidad del sistema eléctrico. Este documento se centra en los principios de acción de sus mecanismos de operación por resorte, analiza problemas prominentes en nuestras prácticas de operación y mantenimiento, y propone medidas de tratamiento dirigidas.

Introducción a los Mecanismos de Operación de los Interruptores de Vacío para Interior

Como sabemos, los interruptores de vacío para interior constan principalmente de mecanismos de operación por resorte, mecanismos de extinción del arco, contactos conductores, aisladores de soporte y terminales de salida (como se muestra en la Figura 1). El mecanismo de operación por resorte, un componente clave para nosotros, está compuesto por un dispositivo de almacenamiento de energía, un dispositivo de apertura-cierre, un panel de operación y un circuito de control. Hacemos que el interruptor se abra o cierre a través del mecanismo de operación por resorte mediante la operación remota o local de los botones de apertura/cierre, logrando así el control de encendido y apagado del sistema eléctrico.

Breve Introducción al Mecanismo de Almacenamiento de Energía

Como se muestra en la Figura 2, el dispositivo de almacenamiento de energía del mecanismo de operación por resorte de los interruptores de vacío que mantenemos cuenta con una carcasa de aluminio fundido y una caja reductora con dos juegos de engranajes de tornillo sin fin en su interior. El eje de almacenamiento de energía atraviesa la caja reductora, con un rodamiento conectado al gran engranaje de tornillo sin fin mediante una llave colocada en el eje y un perno montado en el rodamiento. El extremo derecho del eje de almacenamiento de energía está equipado con un cam liso, a través del cual el perno hace girar el cam; el extremo izquierdo está equipado con un volante, donde se cuelga un extremo del resorte de cierre.
Un palancón triangular con un rodamiento de aguja está montado en el pasador de la caja reductora. Al liberar la energía de cierre, observamos que el cam transmite la energía del resorte de cierre al rodamiento de aguja. La palanca se conecta a un vástago mediante un pasador, cuyo otro extremo se une al brazo de manivela del eje principal, formando un mecanismo de cuatro barras para transmitir la fuerza de cierre al eje principal del interruptor. Además, un pequeño rodamiento de rodillos en el pasador de la caja reductora bloquea el cerrojo de cierre para mantener la energía del resorte de cierre.

Principio del Almacenamiento de Energía Eléctrica

Cuando cerramos el suministro de energía del motor durante la operación, la manga del eje de almacenamiento de energía es impulsada por el gran engranaje de tornillo sin fin en la caja reductora para girar. El perno en la manga del eje se incrusta rápidamente en la muesca del cam, haciendo girar el eje de almacenamiento de energía y estirando gradualmente el resorte de cierre para almacenar energía. Cuando el resorte se estira hasta su punto más alto, el pequeño vástago en el volante impulsa la placa de flexión para presionar el microinterruptor, cortando el suministro de energía del motor. Mientras tanto, el resorte de cierre se bloquea con el cerrojo de cierre, con todo el proceso de almacenamiento de energía tomando menos de 15 segundos.

Principio de la Acción de Cierre

Actualmente, los interruptores de vacío de 35 kV y 10 kV que mantenemos adoptan principalmente mecanismos de operación por resorte, que almacenan energía girando el motor de almacenamiento de energía para estirar el resorte de almacenamiento a una longitud establecida. Cuando activamos el bobinado de cierre o presionamos el botón de cierre manualmente, el cerrojo de cierre se desbloquea, y el eje de almacenamiento de energía gira en sentido antihorario bajo la fuerza del resorte de cierre. El cam presiona el rodamiento de aguja en el palancón triangular, que transmite la fuerza al eje principal del interruptor a través del vástago. El eje principal impulsa el varilla aislante y el conductor móvil hacia arriba. Después de girar a un ángulo específico, el eje principal se bloquea con el cerrojo de apertura para completar el cierre, mientras que el resorte de apertura se energiza.

Falla de "No Cierre"

Durante la operación y el mantenimiento, hemos encontrado que, al cerrar a distancia, el zócalo del bobinado de cierre actúa, pero la fuerza de impacto es insuficiente para desenganchar el rodillo del cerrojo de retención de cierre, lo que provoca que la energía del resorte no se libere, fenómeno conocido como "no cierre". El bobinado suele sobrecalentarse o quemarse debido a la prolongada alimentación. Otro caso es la mala manipulación del mango rotatorio a la posición de "bloqueo de seccionamiento", lo que bloquea mecánicamente el interruptor y lleva al sobrecalentamiento del bobinado.
La inspección in situ muestra un contacto ajustado y una fricción alta entre el cerrojo y el rodillo, dificultando el cierre manual. El residuo de aceite seco en el rodillo aumenta la resistencia. Nuestra solución: desconectar la energía, liberar la energía del resorte, lubricar el cerrojo y el rodillo con aceite de máquina, raspar el residuo y realizar múltiples operaciones para verificar. Reemplazar el bobinado si está quemado.

Falla de "No Apertura"

La falla de "no apertura" comparte principios y manifestaciones similares con la de "no cierre". Sin embargo, durante las operaciones de corte de energía, evita la apertura, y un bobinado de apertura quemado requiere una operación manual in situ.

Falla de Almacenamiento de Energía

Después de cada cierre, el motor de almacenamiento de energía restablece automáticamente el resorte. Un microinterruptor corta el circuito cuando el almacenamiento está completo. El circuito de almacenamiento consta de un interruptor automático, un motor y contactos de microinterruptor normalmente cerrados. Para la falla de almacenamiento de energía, primero verificamos el interruptor automático y el voltaje, luego el microinterruptor. Los interruptores poco usados a menudo tienen microinterruptores atascados; las fallas del motor o las conexiones deficientes son menos comunes, siendo la falla del microinterruptor la causa principal.

Conclusión

Las tres fallas analizadas son típicas en los mecanismos de operación. Las inspecciones y el mantenimiento regulares son esenciales para reducir las fallas y garantizar la confiabilidad del suministro de energía.