В эксплуатации и обслуживании электрических систем мы обнаружили, что вакуумные выключатели на 35 кВ и 10 кВ, как основное оборудование высоковольтных коммутационных устройств, широко используются в основной сети и подстанциях пользователей благодаря их высокой надежности и низкому объему технического обслуживания. От ежедневных осмотров и живых измерений до регулярного технического обслуживания, вакуумные выключатели всегда остаются нашим ключевым фокусом, так как их качество работы напрямую связано со стабильностью и надежностью системы электроснабжения. В данной статье рассматриваются принципы действия пружинных механизмов, анализируются наиболее значительные проблемы, возникающие в нашей практике эксплуатации и обслуживания, и предлагаются целенаправленные меры по их устранению.
Введение в механизмы управления внутренними вакуумными выключателями
Как известно, внутренние вакуумные выключатели состоят в основном из пружинных механизмов управления, механизмов гашения дуги, проводящих контактов, опорных изоляторов и выводных клемм (см. рисунок 1). Пружинный механизм управления, который является для нас ключевым компонентом, состоит из устройства накопления энергии, устройства отключения-включения, панели управления и контрольной цепи. Мы управляем включением или отключением выключателя через пружинный механизм управления, выполняя удаленное или локальное нажатие кнопок включения/отключения, тем самым обеспечивая управление включением-отключением системы электроснабжения.
Краткое введение в механизм накопления энергии
Как показано на рисунке 2, устройство накопления энергии пружинного механизма управления вакуумных выключателей, которые мы обслуживаем, имеет литой алюминиевый корпус с редукционным редуктором, внутри которого находятся две пары червячных передач. Вал накопления энергии проходит через редукционный редуктор, с подшипником, соединенным с большим червяком посредством втулки, надетой на вал, и защелкой, установленной на подшипнике. На правом конце вала накопления энергии установлена камера с выемками, через которую защелка приводит камеру во вращение; на левом конце установлена кривошипная ручка, где закреплена одна сторона пружины включения. Треугольный рычаг с игольчатым подшипником установлен на штифте редукционного редуктора. При освобождении энергии включения наблюдается, что камера передает энергию пружины включения на игольчатый подшипник. Рычаг соединен с тягой посредством штифта, другой конец которой соединен с кривошипным рычагом главного вала, образуя четырехзвенный механизм, передающий усилие включения на главный вал выключателя. Кроме того, малый роликовый подшипник на штифте редукционного редуктора блокирует защелку включения, сохраняя энергию пружины включения.
Треугольный рычаг с игольчатым подшипником установлен на штифте редукционного редуктора. Когда освобождается энергия включения, мы наблюдаем, что камера передает энергию пружины включения на игольчатый подшипник. Рычаг соединен с тягой посредством штифта, другой конец которой соединен с кривошипным рычагом главного вала, образуя четырехзвенный механизм, передающий усилие включения на главный вал выключателя. Кроме того, малый роликовый подшипник на штифте редукционного редуктора блокирует защелку включения, сохраняя энергию пружины включения.
Принцип электрического накопления энергии
При включении питания двигателя во время операции, втулка вала накопления энергии приводится во вращение большим червяком в редукционном редукторе. Защелка на втулке быстро входит в выемку камеры, приводя вал накопления энергии во вращение и постепенно растягивая пружину включения для накопления энергии. Когда пружина растянута до максимального значения, малый рычаг на кривошипе приводит в действие изгибающую пластину, которая нажимает на микропереключатель, отключая питание двигателя. Одновременно пружина включения блокируется защелкой включения, весь процесс накопления энергии занимает менее 15 секунд.
Принцип действия включения
В настоящее время большинство 35-киловольтных и 10-киловольтных вакуумных выключателей, которые мы обслуживаем, используют пружинные механизмы управления, которые накапливают энергию, вращая двигатель накопления энергии, чтобы растянуть пружину накопления энергии до заданной длины. Когда мы активируем катушку включения или нажимаем кнопку включения вручную, защелка включения разблокируется, и вал накопления энергии вращается против часовой стрелки под действием пружины включения. Камера нажимает на игольчатый подшипник треугольного рычага, который передает усилие на главный вал выключателя через тягу. Главный вал приводит в движение изолированную тягу и подвижный проводящий стержень вверх. После вращения на определенный угол главный вал блокируется защелкой отключения, завершая процесс включения, при этом пружина отключения заряжается.
Неисправность "не включается"
В ходе эксплуатации и обслуживания мы обнаружили, что при дистанционном включении, хотя шток катушки включения действует, но ударного усилия недостаточно, чтобы отсоединить ролик от защелки удержания включения, что приводит к невозможности высвобождения энергии пружины - это явление называется "не включается". Катушка часто перегревается или сгорает из-за длительного включения. Другой случай - неправильное положение ручки поворота на "блокировку секционирования", что механически блокирует выключатель и приводит к сгоранию катушки.
При осмотре на месте обнаруживается плотный контакт и высокое трение между защелкой и роликом, что делает ручное включение затруднительным. Сухой остаток масла на ролике увеличивает сопротивление. Наше решение: отключить питание, высвободить энергию пружины, смазать защелку и ролик машинным маслом, удалить остатки, выполнить несколько операций для проверки. Заменить катушку, если она сгорела.
Неисправность "не отключается"
Неисправность "не отключается" имеет схожие принципы и проявления с неисправностью "не включается". Однако во время отключения питания она препятствует отключению, и сгоревшая катушка отключения требует ручного вмешательства на месте.
Неисправность накопления энергии
После каждого включения двигатель накопления энергии автоматически восстанавливает пружину. Микропереключатель отключает цепь, когда накопление завершено. Цепь накопления энергии состоит из автоматического выключателя, двигателя и нормально замкнутых контактов микропереключателя. Для неисправности накопления энергии мы сначала проверяем автоматический выключатель и напряжение, затем микропереключатель. У выключателей, долго не использовавшихся, часто застревают микропереключатели; неисправности двигателя или плохие соединения встречаются реже, основной причиной является неисправность микропереключателя.
Заключение
Анализированные три неисправности являются типичными для механизмов управления. Регулярный осмотр и техническое обслуживание необходимы для снижения количества отказов и обеспечения надежности электроснабжения.