Anàlisi de les Avaries Comunes i Medides Correctores per a Interruptors de Vacuï de Mitjana Tensió
El paper dels interruptors de circuit a buit en els sistemes de subestacions i l'anàlisi de les falles comunes
Quan es produeixen falles en el sistema de la subestació, els interruptors de circuit a buit desempenyen un paper crític de protecció interrompent sobrecàrregues i corrents de curtcircuit, assegurant una operació segura i estable dels sistemes d'energia. És essencial reforçar la inspecció i manteniment rutinari dels interruptors de circuit a buit de mitjana tensió (MT), analitzar les causes comunes de falles i implementar mesures correctives efectives per millorar la fiabilitat de la subestació, així donant més beneficis econòmics i socials.
1. Estructura dels interruptors de circuit a buit
1.1 Components bàsics
Un interruptor de circuit a buit sol constar dels següents components clau: mecanisme d'operació, unitat d'interrupció de corrent, sistema de control elèctric, suport aïllant i bastidor de base.
Els mecanismes d'operació es poden classificar en electromagnètics, de molla, de magnet permanent, neumàtics i hidràulics. Basant-se en la posició relativa del mecanisme d'operació i l'interruptor, els interruptors de circuit a buit es categoritzen com integrats, suspesos, modulars totalment tancats, montats en pedestal o de sostre.
1.2 Interruptor a buit
L'interruptor a buit és el component central que permet el funcionament adequat d'un interruptor de circuit a buit. Compreu una envoltura aïllant, escut, bescú, barra conductora, contactes mòbil i fix, i caps finals.
Per mantenir una extinció d'arc eficaç, s'ha de preservar el buit intern, típicament a una pressió inferior a 1,33×10⁻² Pa. S'han fet avanços significatius en els materials, processos de fabricació, estructura, mida i rendiment dels interruptors a buit.
La envoltura aïllant sol estar feta de ceràmica d'àlumina o vidre. Les envoltures de ceràmica ofereixen una major resistència mecànica i estabilitat tèrmica i són actualment molt utilitzades. El contacte mòbil es troba a la part inferior, connectat a la barra conductora. Un tub guia assegura un moviment vertical precís i suau.
Per monitoritzar l'us dels contactes, es col·loca un marcador puntual a la superfície exterior de l'interruptor. Observant el desplaçament d'aquest marcador respecte al final inferior, es pot estimar el grau d'erosió dels contactes.
El camí de corrent i l'interrupció de l'arc ocorren a la separació entre els contactes mòbil i fix. Les parts metàl·liques són suportades i tancades per la envoltura aïllant, que es solda a l'escut, contactes i altres parts metàl·liques per mantenir la integritat del buit.
L'escut d'acer inoxidable, flotant elèctricament i entornant els contactes, desempenya un paper vital: durant l'interrupció de corrent, captura el vapor metàl·lic de l'arc, prenent la deposició sobre l'aïllant i preservant la força d'aïllament interna.
2. Falles comunes en els interruptors de circuit a buit de mitjana tensió
2.1 Nivell reduït de buit
La pèrdua de buit és una falla crítica però sovint no detectada. Moltes instal·lacions no tenen equipament de monitorització quantitativa o qualitativa de buit, complicant el diagnòstic.
La degradació del buit acurta la vida útil del commutador, impedeix la capacitat d'interrumpir la corrent i pot conduir a un fracàs catastròfic o explosió. Les causes inclouen:
Característiques mecàniques pobres com excesiva sobrecarrera, rebot del contacte o asincronia de fase.
Excessiu desplaçament de l'enllaç durant l'operació.
Defectes de fabricació en la ampolla de buit (per exemple, mal sellatge o defectes de material).
Fuga en el bescú deguda a fatiga o danys.
2.2 Falla d'aïllament
Molts interruptors de buit utilitzen aïllament compost, incrustant l'interruptor en un revestiment de resina epoxi. Tanmateix, si les parts de alta tensió no estan completament encapsulades, els factors ambientals poden comprometre l'aïllament.
El calor generat durant l'operació pot degradar encara més el rendiment de l'aïllament, augmentant el risc de falla.
2.3 Rebot excessiu del contacte i operació asincrònica
El rebot prolongat del contacte durant el tancament i l'operació asincrònica d'obertura/tancament poden resultar de:
Rendiment mecànic subestàndard del commutador.
Bastons aïllants defectuosos o estructures de suport.
Mal alineació entre el pla del contacte i l'eix central del commutador.
2.4 Emmagatzematge incomplet d'energia de la molla
Després del tancament, el mecanisme de molla pot no emmagatzemar completament l'energia a causa de:
Desconnectació prematura del circuit d'emmagatzematge causada per paràmetres de limitador incorrectes.
Deslizament de rodes dentades degut a un desgast sever.
Vetustesa del motor d'emmagatzematge.
Tensió elevada de la molla que provoca un recorregut incomplet de l'eix.
2.5 Malfuncionament i falla d'operació
Deformació del contacte: Materials de contacte suaus poden deformar-se després de múltiples operacions, provocant un mal contacte i pèrdua de fase.
Falla de trencament: Causada per un enganxament insuficient del llavetat, deslizament de puntes, baixa tensió de trencament o mal contacte del commutador auxiliar.
Falla de tancament: Resulta de baixa tensió de tancament, plaques de lligam deformades, dimensions incorrectes del llavetat, errors de cablatge o mal contacte del commutador auxiliar.
3. Mesures de prevenció i remedi de falles
3.1 Prevenció de la degradació del buit
És essencial realitzar inspeccions regulars de la ampolla de buit. Utilitzeu un probador de buit per a mesures quantitatives o realitzeu proves de resistència a la tensió per avaluacions qualitatives. Si es detecta una pèrdua de buit, reemplaceu l'interruptor i torneu a provar el recorregut, la sincronització i el rebot per assegurar la conformitat.
3.2 Prevenció i tractament de la falla d'aïllament
Apliqueu la tecnologia APG (Automated Pressure Gelation) i columnes de pols solid-sealades per encapsular l'interruptor i els terminals de sortida. Això redueix la mida i protegeix contra els efectes ambientals.
Realitzeu proves regulars del rendiment de l'aïllament i prediu la vida útil de l'aïllament utilitzant equips especialitzats. Seguiu procediments estricts d'instal·lació, posta en marxa i manteniment per prevenir errors humans. Netegeu i inspeccioneu regularment els aïllants i els bastons de tracció per prevenir falles relacionades amb el pols.
3.3 Adreça el rebot del contacte i la asincronia
Insereixi un llaminadís pla entre el bastó de tracció aïllant i la palanca de transmissió per reduir el rebot del contacte. Ajusteu l'alineació vertical de la cara final del contacte per minimitzar el rebot.
Per a l'operació asincrònica, utilitzeu un probador de característiques de commutadors per mesurar el temps de rebot de tancament, els temps d'operació de les tres fases i la sincronització de fases. Basant-se en els resultats, ajusteu la longitud del bastó de tracció dins dels límits especificats de recorregut i sobrecarrera per aconseguir la sincronització.
3.4 Resolució de l'emmagatzematge incomplet de la molla
Reemplaceu els motors d'emmagatzematge vetustos.
Milloreu la precisió de la muntatge de les components de trencament i interbloqueig.
Potencieu el tractament tèrmic de les rodes dentades per prevenir el desgast i el deslizament.
3.5 Prevenció del malfuncionament i la falla d'operació
Milloreu la fiabilitat del circuit de control assegurant els contactes dels commutadors auxiliars i optimitzant els mecanismes de lligam per prevenir la deformació o el desalineament. Assegureu connexions de cablatge fiables.
Manteniu un entorn d'operació net i lubrifiqueu les parts mòbils per prevenir la ferrugem i les falles induïdes per contaminants.
Per a les falles del circuit de tancament, inspeccioneu el commutador auxiliar de base. Utilitzeu un multimetre per comprovar la continuïtat a la clau secundària. Si la clau està oberta, proveu la continuïtat entre els terminals del commutador auxiliar i la clau per localitzar la falla.
4. Conclusió
En resum, per assegurar el funcionament fiable dels interruptors de circuit a buit, les empreses i el personal han de identificar les causes radicals de les falles comunes, com la pèrdua de buit, la falla d'aïllament, el rebot del contacte, problemes d'emmagatzematge de la molla i el malfuncionament, i implementar mesures preventives i correctives efectives. El manteniment proactiu i l'optimització tècnica són clau per minimitzar les falles i augmentar la seguretat, eficiència i llargada de vida dels sistemes de subestacions.
