Quais são as falhas comuns e os métodos de tratamento dos mecanismos de operação dos disjuntores a vácuo internos de 35kV e 10kV?

Na operação e manutenção de sistemas de energia, descobrimos que os disjuntores a vácuo internos de 35kV e 10kV, como equipamentos primários centrais dos painéis de alta tensão, são amplamente utilizados em subestações principais e de usuários devido à sua alta confiabilidade e baixa carga de manutenção. Das inspeções diárias e detecção sob carga à manutenção rotineira, os disjuntores a vácuo sempre permanecem nosso foco principal, pois a qualidade de seu funcionamento está diretamente relacionada à estabilidade e confiabilidade do sistema de energia. Este artigo se concentra nos princípios de funcionamento de seus mecanismos de operação por mola, analisa questões proeminentes em nossas práticas de operação e manutenção, e propõe medidas de tratamento direcionadas.

Introdução aos Mecanismos de Operação de Disjuntores a Vácuo Internos

Como sabemos, os disjuntores a vácuo internos consistem principalmente em mecanismos de operação por mola, mecanismos de extinção de arco, contatos condutores, isoladores de suporte e terminais de saída (como mostrado na Figura 1). O mecanismo de operação por mola, um componente-chave para nós, é composto por um dispositivo de armazenamento de energia, dispositivo de abertura/fechamento, painel de operação e circuito de controle. Nós acionamos o disjuntor para abrir ou fechar através do mecanismo de operação por mola, operando os botões de abertura/fechamento remotamente ou localmente, alcançando o controle de ligar/desligar do sistema de energia.

Breve Introdução ao Mecanismo de Armazenamento de Energia

Como mostrado na Figura 2, o dispositivo de armazenamento de energia do mecanismo de operação por mola dos disjuntores a vácuo que mantemos possui uma caixa de redução de engrenagens de alumínio fundido com dois conjuntos de engrenagens cônicas dentro. O eixo de armazenamento de energia passa pela caixa de redução, com uma rolamento conectado à grande engrenagem cônica por uma chave encaixada no eixo e uma pata montada no rolamento. A extremidade direita do eixo de armazenamento de energia está equipada com uma roda dentada ranhurada, através da qual a pata impulsiona a roda dentada a girar; a extremidade esquerda está equipada com um mancal, onde uma extremidade da mola de fechamento é pendurada.
Uma alavanca triangular com rolamento de agulha é montada no pino da caixa de redução. Ao liberar a energia de fechamento, observamos que a roda dentada transmite a energia da mola de fechamento ao rolamento de agulha. A alavanca se conecta a um elo de conexão através de um pino, cuja outra extremidade se liga ao braço de mancal do eixo principal, formando um mecanismo de quatro barras para transmitir a força de fechamento ao eixo principal do interruptor. Além disso, um pequeno rolamento de agulha no pino da caixa de redução trava a trava de fechamento para manter a energia da mola de fechamento.

Princípio do Armazenamento de Energia Elétrica

Quando fechamos o fornecimento de energia do motor durante a operação, a manga do eixo de armazenamento de energia é acionada pela grande engrenagem cônica na caixa de redução para girar. A pata na manga do eixo rapidamente se encaixa na ranhura da roda dentada, impulsionando o eixo de armazenamento de energia a girar e gradualmente esticando a mola de fechamento para armazenar energia. Quando a mola é esticada ao ponto mais alto, o pequeno elo de conexão no mancal impulsiona a placa de dobradiça a pressionar o microinterruptor, cortando o fornecimento de energia do motor. Ao mesmo tempo, a mola de fechamento é travada pela trava de fechamento, com todo o processo de armazenamento de energia levando menos de 15 segundos.

Princípio da Ação de Fechamento

Atualmente, os disjuntores a vácuo de 35kV e 10kV que mantemos adotam principalmente mecanismos de operação por mola, que armazenam energia girando o motor de armazenamento de energia para esticar a mola de armazenamento até um comprimento definido. Quando ativamos a bobina de fechamento ou pressionamos o botão de fechamento manualmente, a trava de fechamento é destravada, e o eixo de armazenamento de energia gira no sentido anti-horário sob a força da mola de fechamento. A roda dentada pressiona o rolamento de agulha na alavanca triangular, que transmite a força ao eixo principal do interruptor através do elo de conexão. O eixo principal impulsiona a haste isolante e a barra condutora móvel para cima. Após girar a um ângulo específico, o eixo principal é travado pela trava de abertura para completar o fechamento, enquanto a mola de abertura é energizada.

Falha "Não Fechamento"

Durante a operação e manutenção, descobrimos que, ao fechar remotamente, a bobina de fechamento atua, mas a força de impacto é insuficiente para desengatar o rolamento da trava de retenção de fechamento, causando a falha de liberação da energia da mola - o fenômeno de "não fechamento". A bobina frequentemente superaquece ou queima devido à alimentação prolongada. Outro caso é a operação incorreta da alavanca rotativa para a posição de "bloqueio de seccionamento", que bloqueia o disjuntor mecanicamente e leva à queima da bobina.
A inspeção no local mostra contato apertado e alta fricção entre a trava e o rolamento, tornando o fechamento manual difícil. Resíduos de óleo seco no rolamento aumentam a resistência. Nossa solução: desligue a energia, libere a energia da mola, lubrifique a trava e o rolamento com óleo de máquina, raspando os resíduos, e realize múltiplas operações para verificação. Substitua a bobina se queimada.

Falha "Não Abertura"

A falha de "não abertura" compartilha princípios e manifestações semelhantes à de "não fechamento". No entanto, durante as operações de desligamento, ela impede a abertura, e uma bobina de abertura queimada requer operação manual no local.

Falha de Armazenamento de Energia

Após cada fechamento, o motor de armazenamento de energia automaticamente reposiciona a mola. Um microinterruptor corta o circuito quando o armazenamento está completo. O circuito de armazenamento consiste em um disjuntor, motor e contatos normalmente fechados do microinterruptor. Para a falha de armazenamento de energia, primeiro verificamos o disjuntor e a tensão, depois o microinterruptor. Disjuntores não utilizados por muito tempo frequentemente têm microinterruptores presos; falhas no motor ou conexões ruins são menos comuns, sendo a falha do microinterruptor a causa principal.

Conclusão

As três falhas analisadas são típicas nos mecanismos de operação. Inspeções e manutenções regulares são essenciais para reduzir falhas e garantir a confiabilidade do fornecimento de energia.