Низковольтні вакуумні розрядники: типи і випадки відмов

Катушки відключення та зачинення у низьковольтних вакуумних автоматичних вимикачах

Катушки відключення та зачинення є ключовими компонентами, які керують станом переключення низьковольтних вакуумних автоматичних вимикачів. Коли катушка підсилюється, вона генерує магнітну силу, яка приводить механічне з'єднання для виконання операції відкриття або закриття. Структурно катушка зазвичай виготовляється шляхом намотки лакованого дроту на ізоляційний бобін, з зовнішнім захисним шаром, і кінці фіксуються до корпуса. Катушка працює на постійному або перемінному струмі, з типовими напругами 24В, 48В, 110В та 220В.

Перегоріння катушок є частим дефектом. Постійна підсилення призводить до надмірного підвищення температури, що призводить до карбонізації ізоляційного шару та виникнення коротких замикань. Коли температура оточуючого середовища перевищує 40°C або виконується більше п'яти послідовних операцій, термін служби катушки може скоротитися на 30%. Стан катушки можна оцінити, вимірюючи її опір, з допустимим відхиленням ±10% від нормальних значень. Наприклад, для катушки з номінальним опором 220Ω, значення нижче 198Ω може свідчити про міжвиткове коротке замикання, тоді як значення вище 242Ω вказує на погане контактування.

Під час встановлення необхідно звернути увагу на полярність катушки, оскільки обернене підключення може призвести до скасовування магнітної сили. Під час обслуговування очистіть рухомі частини залізного сердечника безводним алкоголем, і підтримуйте вільний руховий зазор 0,3–0,5 мм. При заміні новою катушкою перевірте параметри напруги; підключення DC-катушки до AC-джерела живлення призведе до неминучого перегоріння. Для моделей, оснащених кнопкою ручного відключення, проводьте три ручних теста на місяць, щоб запобігти механічному залипанню.

Коли автоматичний вимикач часто відключається, спочатку елімінуйте фактори, окрім дефекту катушки. Виміряйте, чи стабільна напруга керуючого контуру, та перевірте, чи окислені контактні поверхні допоміжного виплеску. На одній підстанці часто відбувалися перегоріння катушок, і корінь проблеми був виявлений через завеликий навантаження пружини відключення, що призводило до надмірного механічного навантаження.

Вологі середовища легко викликають дефекти катушок. Коли вологість перевищує 85%, рекомендується встановити пристрій для запобігання вологості. У приміщенні розподілу поблизу берегової лінії, після переходу на герметичні катушки, частота дефектів знизилася з середнього 7 разів на рік до нуля. Для місць зі значними вібраціями катушка повинна бути заповнена епоксидною смолою, щоб запобігти перериванню дроту.

При виборі запасної частини зверніть увагу на три параметри: номінальну напругу, потужність активування та час відгуку. При заміні катушкою іншого бренду перевірте механічні розміри; були випадки, коли різниця в довжині плунжера на 2 мм призводила до неповного відключення. За потреби можна виготовити спеціальну переходну планку, але електромагнітний крутячий момент повинен бути перерахований.

З системної стратегії точки зору, рекомендується створити запис життєвого циклу катушок. Запишіть температуру оточуючого середовища, кількість операцій та зміни значення опору для кожного виконання. Одна енергетична компанія знайшла через аналіз великих даних, що коли ступінь зміни опору катушки досягає 15%, ймовірність дефекту протягом наступних трьох місяців зростає до 82%.

Критичне мислення повинно пройти через весь процес аналізу дефектів. Коли катушка перегорає, не просто замінюйте її, а відстежте корінь проблеми. На одному заводі повторно відбувалися перегоріння катушок, і остаточне дослідження виявило конструктивний дефект в керуючому контурі, що призводив до невчасного звільнення сигналу відключення, що призводило до постійного підсилення.

Для надзвичайних ситуацій можна тимчасово використовувати метод паралельного резистора. Підключіть 200В резистор паралельно до кінців перегорілої катушки, щоб тимчасово підтримати функціональність, але катушку слід замінити протягом 24 годин. Цей метод застосовується лише для DC-катушок і не може бути використаний для AC-катушок. Під час операції слід носити ізоляційні рукавики, щоб запобігти удару струмом від залишкової напруги.

Існують техніки для тестування підвищення температури катушок. Коли використовується інфрачервоний термометр для моніторингу, спрямуйте його на центр катушки. Допустимі стандарти підвищення температури: 75°C для класу A ізоляції та 100°C для класу F ізоляції. Тестування повинно проводитися відразу після трьох послідовних операцій, оскільки температура найближча до своєї пікової точки.

У термінах покращення дизайну починають застосовуватися нові двовиткові катушки. Основна витка відповідає за генерацію магнітної сили, тоді як допоміжна витка використовується для моніторингу стану. Коли в основній витці відбувається міжвиткове коротке замикання, зміна індуктивності допоміжної витки запускає ранній сигнал попередження, що дозволяє прогнозувати дефект на 20 днів раніше, ніж традиційні катушки.

Економічна доцільність обслуговування повинна бути комплексно врахована. Ринкова ціна стандартної катушки становить приблизно 80–150 юанів, а вартість роботи по заміні – приблизно 200 юанів. Якщо річний кількість дефектів перевищує три, рекомендується оновити до високотемпературної катушки (ціна приблизно 280 юанів), оскільки її тривалість збільшується втричі. Для ключових точок живлення надійнішим є конфігурація з дублюванням катушок.

Ключові пункти для навчання операторів включають: ніколи не підключайте або відключайте з'єднання катушок під напругою, зберігайте хоча б 15-секундний інтервал між операціями відключення/зачинення для теплообміну, та посилення тестування ізоляції під час дощового сезону. Одна команда обслуговування не дотрималася вимог до часу охолодження, що призвело до повторного перегоріння нової катушки протягом двох днів.

Поява технічних інновацій. Замкнені магнітні катушки починають заміняти традиційні конструкції, використовуючи постійні магніти для утримання стану відключення або зачинення, що зменшує споживання енергії на 90%. Проте такі катушки мають високі вимоги до керуючих сигналів та потребують спеціального модуля драйвера, що збільшує вартість модернізації на приблизно 40%.

Дуже радимо мати цифровий міст для на місці діагностики. Він може не тільки вимірювати опір постійного струму, але й виявляти індуктивність катушки. Нормальний діапазон коливань індуктивності повинен бути в межах ±5%. Якщо виявлена значна зменшення індуктивності, катушку слід замінити, навіть якщо значення опору здається нормальним.

Захисні заходи не можуть бути занедбані. На цементних заводах з високим рівнем пилу, встановлення нановолоконного фільтру на катушку ефективно заблокує частинки більше 0,3 мікрон. Для хімічних заводів рекомендується використовувати pH-папір для перевірки кислотності або щелочності поверхні катушки щоквартально, і виконувати антикорозійну обробку відразу після виявлення ознак корозії.

Моделі передбачення тривалості життя стають все більш поширеними. Алгоритми, основані на кількості операцій, параметрах середовища та ступені зміни опору, досягли точності понад 75%. Один інтелектуальний автоматичний вимикач вже досяг 30-денного попередження про дефект катушки, що запобігає неплановим відключенням.

Критерії прийняття після обслуговування включають: механічна сила не більше 50Н, рівень шуму нижче 65 дБ під час електричного управління, та відсутність залипання під час 10 послідовних операцій. Під час прийняття використовуйте осцилограф для захоплення форми струму катушки. Нормальна форма повинна бути гладкою кривою; пильчаста форма вказує на наявність механічного опору.