Jakie są typowe usterki i metody ich usuwania w mechanizmach napędowych wentylowanych bezpieczników 35kV i 10kV przeznaczonych do montażu wewnątrz pomieszczeń?

W trakcie eksploatacji i konserwacji systemu energetycznego stwierdziliśmy, że wewnątrzobudowlane wyładowcze przekaźniki próżniowe o napięciu 35kV i 10kV, jako kluczowe elementy pierwszego stopnia wysokiego napięcia, są szeroko stosowane w głównych sieciach energetycznych i podstacjach użytkowników ze względu na ich wysoką niezawodność i mały nakład pracy konserwacyjnej. Od codziennych inspekcji i pomiarów na żywo po rutynową konserwację, wyładowcze przekaźniki próżniowe pozostają naszym kluczowym obiektem zainteresowania, ponieważ ich jakość działania jest bezpośrednio związana ze stabilnością i niezawodnością systemu energetycznego. Niniejszy artykuł skupia się na zasadach działania sprężynowych mechanizmów napędowych, analizuje istotne problemy występujące w praktyce eksploatacji i konserwacji, oraz proponuje celowe środki zaradcze.

Wprowadzenie do mechanizmów napędowych wewnątrzobudowlanych wyładowczych przekaźników próżniowych

Jak wiadomo, wewnątrzobudowlane wyładowcze przekaźniki próżniowe składają się głównie ze sprężynowych mechanizmów napędowych, mechanizmów gaszenia łuku, przewodzących styków, nośników izolacyjnych i wyjść (jak pokazano na Rysunku 1). Sprężynowy mechanizm napędowy, będący dla nas kluczowym elementem, składa się z urządzenia akumulującego energię, urządzenia otwierającego-zamykającego, pulpitu operacyjnego i obwodu sterowniczego. Przez zdalne lub lokalne operowanie przyciskami otwierania/zamykania, poprzez sprężynowy mechanizm napędowy, kierujemy przekaźnik do otwarcia lub zamknięcia, osiągając kontrolę nad włączaniem i wyłączaniem systemu energetycznego.

Krótkie wprowadzenie do mechanizmu akumulacji energii

Jak pokazano na Rysunku 2, urządzenie akumulujące energię w sprężynowym mechanizmie napędowym utrzymywanych przez nas wyładowczych przekaźników próżniowych ma odlewaną aluminiową obudowę z reduktorem z dwiema parami ślimaków. Wał akumulujący energię przechodzi przez reduktor, z łożyskiem połączonym z dużym ślimakiem za pomocą klucza nałożonego na wał i zapadką zamocowaną na łożysku. Prawy koniec wału akumulującego energię wyposażony jest w koło zębatego z ząbkami, przez które zapadka napędza obrót koła; lewy koniec jest wyposażony w dźwignię, na której zawieszona jest jedna końcówka sprężyny zamykającej. Trójkątna dźwignia z igłowym łożyskiem zamontowana jest na szpindlu reduktora. Podczas uwalniania energii zamykającej obserwujemy, że koło zębate przekazuje energię sprężyny zamykającej do igłowego łożyska. Dźwignia jest połączona z dźwignią poprzez szpindle, którego drugi koniec łączy się z ramieniem głównego wału, tworząc czterosprzęgło do przekazywania siły zamykającej na główny wał przekaźnika. Dodatkowo, małe łożysko toczne na szpindlu reduktora blokuje zatrzask zamykający, aby utrzymać energię sprężyny zamykającej.
Trójkątna dźwignia z igłowym łożyskiem zamontowana jest na szpindlu reduktora. Podczas uwalniania energii zamykającej obserwujemy, że koło zębate przekazuje energię sprężyny zamykającej do igłowego łożyska. Dźwignia jest połączona z dźwignią poprzez szpindle, którego drugi koniec łączy się z ramieniem głównego wału, tworząc czterosprzęgło do przekazywania siły zamykającej na główny wał przekaźnika. Dodatkowo, małe łożysko toczne na szpindlu reduktora blokuje zatrzask zamykający, aby utrzymać energię sprężyny zamykającej.

Zasada elektroenergetycznego akumulowania energii

Podczas operacji, gdy zamykamy zasilanie silnika, obudowa wału akumulującego energię jest napędzana przez duży ślimak w reduktorze, co powoduje jej obrót. Zapadka na obudowie wału szybko wchodzi w ząbkowanie koła, napędzając wał akumulujący energię, co powoduje stopniowe rozciąganie sprężyny zamykającej i akumulowanie energii. Gdy sprężyna jest rozciągnięta do maksimum, mały wałek na dźwigni napędza płytę, która naciska mikroprzycisk, odłączając zasilanie silnika. W tym samym czasie sprężyna zamykająca jest zablokowana przez zatrzask zamykający, a cały proces akumulacji energii trwa mniej niż 15 sekund.

Zasada działania zamknięcia

Obecnie większość utrzymywanych przez nas wyładowczych przekaźników próżniowych o napięciu 35kV i 10kV używa sprężynowych mechanizmów napędowych, które akumulują energię poprzez obrót silnika akumulującego energię, który rozciąga sprężynę akumulującą do określonej długości. Gdy aktywujemy cewkę zamykającą lub naciskamy przycisk zamykający ręcznie, zatrzask zamykający jest odblokowywany, a wał akumulujący energię obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara pod wpływem siły sprężyny zamykającej. Koło zębate naciska igłowe łożysko na trójkątnej dźwigni, która przekazuje siłę do głównego wału przekaźnika poprzez dźwignię. Główny wał napędza izolowany popychacz i poruszający się przewodnik, podnosząc go w górę. Po obróceniu do określonego kąta, główny wał jest zablokowany przez zatrzask otwierający, co kończy zamknięcie, jednocześnie napełniając sprężynę otwierającą.

Usterka "niezdolność do zamknięcia"

Podczas eksploatacji i konserwacji stwierdziliśmy, że podczas zdalnego zamknięcia, cewka zamykająca działa, ale siła uderzeniowa jest niewystarczająca, aby oderwać rolkę od zatrzasku zamykającego, co powoduje, że energia sprężyny nie jest uwolniona - zjawisko "niezdolności do zamknięcia". Cewka często nagrzewa się lub spala się z powodu długotrwałego podłączenia. Inny przypadek to błąd operacji ręcznej dźwigni ustawionej na pozycję "blokady sekcji", co mechanicznie blokuje przekaźnik i prowadzi do spalenia się cewki.
Inspekcja na miejscu pokazuje ciasny kontakt i wysoki opór między zatrzaskiem a rolką, co utrudnia ręczne zamknięcie. Suchy olej na rolce zwiększa opór. Nasze rozwiązanie: wyłączyć zasilanie, uwolnić energię sprężyny, naoliwić zatrzask i rolkę masłem silnikowym, usunąć resztki i przeprowadzić wiele operacji weryfikacyjnych. Zastąpić cewkę, jeśli jest spalona.

Usterka "niezdolność do otwarcia"

Usterka "niezdolność do otwarcia" opiera się na podobnych zasadach i objawach jak "niezdolność do zamknięcia". Jednak podczas operacji z wyłączeniem zasilania uniemożliwia ona otwarcie, a spalona cewka otwierająca wymaga ręcznej operacji na miejscu.

Usterka akumulacji energii

Po każdym zamknięciu, silnik akumulujący energię automatycznie resetuje sprężynę. Mikroprzycisk odłącza obwód, gdy akumulacja energii jest zakończona. Obwód akumulacji energii składa się z automatu, silnika i normalnie zamkniętych kontaktów mikroprzycisku. W przypadku braku akumulacji energii, najpierw sprawdzamy automat i napięcie, a następnie mikroprzycisk. W przekaźnikach nieużywanych przez długi czas mikroprzyciski często zacięte; awarie silników lub złe połączenia są rzadsze, a główna przyczyna to awaria mikroprzycisku.

Podsumowanie

Trzy omówione usterki są typowe dla mechanizmów napędowych. Regularne kontrole i konserwacja są niezbędne, aby zmniejszyć awarie i zapewnić niezawodność dostawy energii.