Niederspannungs-Vakuumschaltsteller Typen und Ausfälle

Auslöse- und Schließspulen in Niederspannungsvakuumschaltgeräten

Die Auslöse- und Schließspulen sind die Kernkomponenten, die den Schaltzustand von Niederspannungsvakuumschaltgeräten steuern. Wenn die Spule energisiert wird, erzeugt sie eine magnetische Kraft, die eine mechanische Verkoppelung antreibt, um die Öffnungs- oder Schließoperation abzuschließen. Strukturell besteht die Spule in der Regel aus einem Isolierwulst, um den Lackdraht gewickelt ist, mit einer äußeren Schutzschicht, und die Anschlüsse sind am Gehäuse befestigt. Die Spule kann mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden, wobei gängige Spannungen 24V, 48V, 110V und 220V betragen.

Spulenbrände sind häufige Fehler. Eine lange Energieversorgung führt zu einem übermäßigen Temperaturanstieg, was zur Verkohlung der Isolierschicht und damit zu Kurzschlüssen führt. Wenn die Umgebungstemperatur 40°C überschreitet oder mehr als fünf aufeinanderfolgende Operationen durchgeführt werden, kann die Lebensdauer der Spule um 30% verkürzt werden. Der Zustand der Spule kann durch das Messen ihres Widerstands bewertet werden, wobei ein Toleranzbereich von ±10% für normale Werte zugelassen ist. Beispielsweise für eine Spule mit einem Nennwiderstand von 220Ω deutet ein gemessener Wert unter 198Ω auf einen Zwischenwindkurzschluss hin, während ein Wert über 242Ω auf schlechten Kontakt hindeutet.

Während der Installation muss auf die Polrichtung der Spule geachtet werden, da eine Falschpolung zu einer Aufhebung der magnetischen Kraft führen kann. Bei der Wartung sollten die beweglichen Teile des Eisenkerns mit wasserfreiem Alkohol gereinigt werden, und ein Bewegungsspielraum von 0,3–0,5 mm gewährleistet bleiben. Bei der Ersetzung durch eine neue Spule müssen die Spannungsparameter überprüft werden; das Anschließen einer Gleichstromspule an eine Wechselstromquelle führt sofort zum Verbrennen. Für Modelle mit einem manuellen Auslöseknopf sollten monatlich drei manuelle Tests durchgeführt werden, um mechanisches Festkleben zu verhindern.

Wenn ein Schaltgerät häufig auslöst, sollten zunächst andere Faktoren als Spulenfehler ausgeschlossen werden. Überprüfen Sie, ob die Spannung im Steuerkreis stabil ist, und prüfen Sie, ob die Kontakte des Hilfsschalters oxidiert sind. Ein Umspannwerk erlebte wiederholte Spulenbrände, und die Wurzelursache wurde schließlich darauf zurückgeführt, dass die Vorspannung der Auslösungsfeder zu hoch eingestellt war, was zu einem übermäßigen mechanischen Last führte.

Feuchte Umgebungen lösen leicht Spulenfehler aus. Wenn die Luftfeuchtigkeit 85% überschreitet, wird empfohlen, eine Feuchtigkeitsvorbeugungsheizung zu installieren. In einem Küstenverteilraum sank die Ausfallrate nach dem Wechsel zu dichtenden Spulen von durchschnittlich 7 Mal pro Jahr auf null. Für Orte mit starken Vibrationen sollte die Spule mit Epoxidharz gegossen werden, um Drahtbrüche zu verhindern.

Bei der Auswahl eines Ersatzteils sollten drei Parameter beachtet werden: Nennspannung, Aktivierungsleistung und Ansprechzeit. Wenn eine Spule eines anderen Herstellers verwendet wird, müssen die mechanischen Passmaße überprüft werden; es gab Fälle, in denen ein Unterschied von 2 mm in der Stiftlänge zu unvollständigem Auslösen führte. Gegebenenfalls kann ein Übergangsbügel angefertigt werden, aber der elektromagnetische Ziehdrehmoment muss neu berechnet werden.

Aus systematischer Sicht wird empfohlen, ein Lebenszyklusprotokoll für Spulen einzurichten. Notieren Sie die Umgebungstemperatur, die Anzahl der Operationen und die Änderungen des Widerstands für jede Operation. Eine Stromversorgungsbehörde stellte durch Big-Data-Analyse fest, dass, wenn die Variation des Spulenwiderstands 15% erreicht, die Wahrscheinlichkeit eines Versagens innerhalb der nächsten drei Monate auf 82% ansteigt.

Kritisches Denken muss den gesamten Fehleranalyseprozess durchziehen. Wenn eine Spule verbrennt, sollte sie nicht einfach ersetzt werden, sondern die Wurzelursache sollte verfolgt werden. Eine Fabrik erlebte wiederholte Spulenbrände, und die endgültige Untersuchung deckte einen Designfehler im Steuerkreis auf, der dazu führte, dass das Auslösesignal nicht rechtzeitig freigegeben wurde, was zu einem kontinuierlichen Energiespeicherzustand führte.

Für Notfallbehandlungen kann vorübergehend eine Parallelwiderstandsmethode eingesetzt werden. Verbinden Sie einen 200-W-Widerstand parallel zu den Anschlüssen der verbrannten Spule, um die Betriebsfähigkeit temporär aufrechtzuerhalten, aber die Spule muss innerhalb von 24 Stunden ersetzt werden. Diese Methode ist nur für Gleichstromspulen geeignet und darf nicht für Wechselstromspulen verwendet werden. Während der Operation müssen isolierte Handschuhe getragen werden, um elektrische Schläge durch Restspannung zu vermeiden.

Es gibt Techniken für die Prüfung des Temperaturanstiegs der Spulen. Bei der Verwendung eines Infrarotthermometers für die Überwachung zielen Sie auf das Zentrum der Spule. Die zulässigen Temperaturanstiegsnormen sind: 75°C für Klasse-A-Isolation und 100°C für Klasse-F-Isolation. Die Prüfung sollte unmittelbar nach drei aufeinanderfolgenden Operationen durchgeführt werden, da die Temperatur an diesem Punkt am nächsten an ihrem Maximum liegt.

In Bezug auf Designverbesserungen werden neue Doppelspulen zunehmend angewendet. Die Hauptwicklung ist für die Erzeugung der magnetischen Kraft verantwortlich, während die Hilfswicklung für die Zustandsüberwachung verwendet wird. Wenn es in der Hauptwicklung zu einem Zwischenwindkurzschluss kommt, löst die Änderung der Induktivität der Hilfswicklung ein Frühwarnsignal aus, das Fehler 20 Tage früher als traditionelle Spulen vorhersagt.

Die wirtschaftliche Machbarkeit der Wartung muss umfassend berücksichtigt werden. Der Marktpreis einer Standardspule beträgt etwa 80–150 RMB, und die Ersetzungskosten für Arbeitskraft liegen bei etwa 200 RMB. Wenn jährliche Ausfälle dreimal überschreiten, wird empfohlen, zu einer hitzebeständigen Spule (ca. 280 RMB) zu wechseln, da deren Lebensdauer sich verdreifacht. Für kritische Stromknotenpunkte ist eine redundante Doppelspulenkonfiguration zuverlässiger.

Wichtige Punkte für Schulungen sind: niemals Spulenstecker unter Spannung ein- oder ausstecken, mindestens 15 Sekunden Abkühlzeit zwischen Auslöse-/Schließoperationen einhalten, und die Isolationsprüfung während der Regenzeit verstärken. Ein Wartungsteam hielt sich nicht an die Kühlzeitvorschrift, wodurch eine neu ersetzte Spule innerhalb von zwei Tagen erneut verbrannte.

Ein technischer Innovierungstrend entsteht. Latching-Magnetspulen beginnen, traditionelle Strukturen zu ersetzen, indem sie Permanentmagnete verwenden, um den Auslöse- oder Schließzustand zu halten, was den Energieverbrauch um 90% reduziert. Solche Spulen haben jedoch höhere Anforderungen an Steuersignale und erfordern ein dediziertes Treibermodul, was die Modernisierungskosten um etwa 40% erhöht.

Es wird dringend empfohlen, eine digitale Brücke für die Ortseinschätzung mitzuführen. Sie kann nicht nur den Gleichstromwiderstand messen, sondern auch die Induktivität der Spule detektieren. Der normale Schwankungsbereich der Induktivität sollte innerhalb von ±5% liegen. Wenn ein signifikanter Rückgang der Induktivität festgestellt wird, sollte die Spule ersetzt werden, selbst wenn der Widerstandswert normal erscheint.

Schutzmaßnahmen dürfen nicht vernachlässigt werden. In Zementwerken mit hoher Staubaufkommen können Nanofaserfilterhauben auf der Spule effektiv Partikel größer als 0,3 Mikrometer blockieren. Für chemische Werke wird empfohlen, die Säure- oder Basiseigenschaft der Spulenoberfläche quartalsweise mit pH-Teststreifen zu überprüfen und sofort Korrosionsschutzmaßnahmen zu ergreifen, wenn Anzeichen von Korrosion festgestellt werden.

Lebensdauerprognosemodelle werden zunehmend verbreitet. Algorithmen basierend auf der Anzahl der Operationen, Umweltparametern und Widerstandsänderungsraten haben eine Genauigkeit von über 75% erreicht. Ein intelligenter Schaltapparat hat bereits 30-tägige Vorwarnung von Spulenfehlern erreicht, was unplanmäßige Stromausfälle verhindert.

Akzeptanzkriterien nach der Wartung umfassen: Manuelle Betätigungskraft nicht über 50N, Geräuschpegel unter 65 dB bei elektrischer Betätigung und keine Blockierung bei 10 aufeinanderfolgenden Operationen. Bei der Abnahme sollte ein Oszilloskop verwendet werden, um das Spulenstromdiagramm zu erfassen. Ein normales Diagramm sollte eine glatte Kurve sein; ein Zackenformdiagramm deutet auf die Anwesenheit von mechanischem Widerstand hin.