Analyse van veelvoorkomende storingen en tegenmaatregelen voor middenspanningsvacuümschakelaars

De Rol van Vacuümschakelaars in Transformatorenstations en Analyse van Algemene Storingen

Wanneer storingen in transformatorenstationssystemen optreden, spelen vacuümschakelaars een cruciale beschermende rol door overbelastingen en kortsluitstroom te onderbreken, waardoor de veilige en stabiele werking van elektriciteitsnetwerken wordt gewaarborgd. Het is essentieel om de routine-inspectie en -onderhoud van middenspannings (MV) vacuümschakelaars te versterken, de oorzaken van algemene storingen te analyseren en effectieve correctieve maatregelen te implementeren om de betrouwbaarheid van transformatorenstations te verbeteren, waardoor grotere economische en sociale voordelen worden geleverd.

1. Structuur van Vacuümschakelaars

1.1 Basiscomponenten

Een vacuümschakelaar bestaat meestal uit de volgende belangrijke componenten: bedieningsmechanisme, stroomonderbrekingsunit, elektrisch besturingssysteem, isolerende steun, en basisframe.

Bedieningsmechanismen kunnen worden ingedeeld in elektromagnetisch, veerverstuurd, permanente magneet, pneumatisch, en hydraulisch type. Afhankelijk van de relatieve positie van het bedieningsmechanisme en de onderbreker, worden vacuümschakelaars verder geclassificeerd als geïntegreerd, opgehangen, volledig gesloten modulair, sokkel- of vloeropgesteld type.

1.2 Vacuümonderbreker

De vacuümonderbreker is de kerncomponent die de juiste werking van een vacuümschakelaar mogelijk maakt. Het bestaat uit een isolerende huls, schild, bellow, geleidende staaf, beweegbare en vaste contacten, en eindpluggen.

Om effectief boogdoofvermogen te behouden, moet de interne vacuüm worden gehandhaafd – meestal op een druk onder 1.33×10⁻² Pa. Er zijn aanzienlijke vooruitgangen geboekt in de materialen, fabricageprocessen, structuur, grootte, en prestaties van vacuümonderbrekers.

De isolerende huls is meestal gemaakt van alumina keramiek of glas. Keramische hulzen bieden superieure mechanische sterkte en thermische stabiliteit en worden nu wijdverspreid toegepast. Het beweegbare contact bevindt zich aan de onderkant, verbonden met de geleidende staaf. Een leidingsleeve zorgt voor nauwkeurige en soepele verticale beweging.

Om contactversleten te monitoren, wordt een stippenmarkering aangebracht op de buitenkant van de onderbreker. Door de verschuiving van deze markering ten opzichte van de onderkant te observeren, kan de mate van contacterosie worden geschat.

Het stroompad en de boogonderbreking vinden plaats in de contactruimte tussen de beweegbare en vaste contacten. De metalen componenten worden ondersteund en afgedicht door de isolerende huls, die aan het schild, contacten, en andere metalen delen wordt gelast om de vacuümintegriteit te handhaven.

Het roestvrijstalen schild, elektrisch zwevend en omringend de contacten, speelt een cruciale rol: tijdens de stroomonderbreking vangt het metaalstoom van de boog op, waardoor depositie op de isolator wordt voorkomen en de interne isolatiesterkte wordt behouden.

2. Algemene Storingen in Middenspanningsvacuümschakelaars

2.1 Verlaagd Vacuümpeil

Verlies van vacuüm is een kritische maar vaak onopgemerkte storing. Veel installaties ontberen kwantitatieve of kwalitatieve vacuümmonitorgebied, wat de diagnose compliceert.

Vacuümdegradatie verkort de levensduur van de schakelaar, verminderd de stroomonderbrekingscapaciteit, en kan leiden tot catastrofale storingen of explosies. Oorzaken zijn:

• Slechte mechanische eigenschappen zoals te veel overreis, contacttrilling, of fase-asynchronisiteit.

• Te veel koppelingreis tijdens de bediening.

• Fabricagefouten in de vacuümfles (bijvoorbeeld slechte afsluiting of materiaalfouten).

• Lekkage in de bellow door vermoeiing of schade.

2.2 Isolatieproblemen

Veel vacuümschakelaars gebruiken composietisolatie, waarbij de onderbreker wordt ingebed in een epoxyharthuis. Echter, als de hoogspanningsdelen niet volledig worden ingekapseld, kunnen omgevingsfactoren de isolatie compromitteren.

De hitte die tijdens de bediening wordt geproduceerd, kan de isolatieprestaties verder verzwakken, waardoor het risico op storingen toeneemt.

2.3 Excessieve Contacttrilling en Asynchrone Bediening

Prolongeerde contacttrilling tijdens sluiten en asynchrone openen/sluiten kan resulteren uit:

• Ondermaatse mechanische prestaties van de schakelaar.

• Defecte isolerende trekstangen of steunstructuren.

• Misalignering tussen het contactvlak en de centrale as van de schakelaar.

2.4 Onvolledige Veerenergieopslag

Na het sluiten kan het veermechanisme failleren bij het volledig opslaan van energie wegens:

• Vroege disconnectie van het opslagcircuit veroorzaakt door onjuiste instellingen van de limietcontacten.

• Tandwielglip door ernstige slijtage.

• Veroudering van de opslagmotor.

• Hoge veerspanning die onvolledige schaftreis veroorzaakt.

2.5 Misbediening en Gebrek aan Bediening

• Contactdeformatie: Zachte contactmaterialen kunnen na herhaalde bedieningen vervormen, wat leidt tot slecht contact en fasedeficiëntie.

• Uitschakelfout: Veroorzaakt door onvoldoende uitschakelgreep, penverschuiving, lage uitschakelspanning, of slecht hulpcontact.

• Sluitfout: Resulteert uit lage sluitspanning, vervormde koppelplaten, onjuiste greepafmetingen, bedradingfouten, of slecht hulpcontact.

3. Maatregelen voor Preventie en Herstel van Storingen

3.1 Voorkomen van Vacuümdegradatie

Regelmatige inspectie van de vacuümfles is essentieel. Gebruik een vacuümtester voor kwantitatieve meting of voer weerstandsproeven uit voor kwalitatieve beoordeling. Als vacuümverlies wordt gedetecteerd, vervang de onderbreker en test reis, synchronisatie, en trilling opnieuw om naleving te garanderen.

3.2 Preventie en Behandeling van Isolatieproblemen

Pas APG (Automated Pressure Gelation) technologie en massieve afgesloten polkolommen toe om de onderbreker en uitvoerterminals te inkapselen. Dit reduceert de grootte en beschermt tegen omgevingsinvloeden.

Test regelmatig de isolatieprestaties en voorspel de isolatielevensduur met gespecialiseerde apparatuur. Volg strikte installatie, inbedrijfstelling, en onderhoudsprocedures om menselijke fouten te voorkomen. Reinig en inspecteer regelmatig isolatoren en trekstangen om stofgerelateerde storingen te voorkomen.

3.3 Aanpak van Contacttrilling en Asynchrone Bediening

Plaats een platte washer tussen de isolerende trekstaaf en de overbrengingshefboom om contacttrilling te verminderen. Pas de verticale uitlijning van het contacteinde aan om trilling te minimaliseren.

Voor asynchrone bediening, gebruik een schakelkarakteristieken-tester om de sluittrillingstijd, driefase-operatietijden, en fase-synchronisatie te meten. Op basis van de resultaten, pas de lengte van de trekstaaf binnen de gespecificeerde reis- en overreislimieten aan om synchronisatie te bereiken.

3.4 Oplossen van Onvolledige Veeropslag

• Vervang verouderde opslagmotoren.

• Verbeter de montageprecisie van uitschakel- en vergrendelingscomponenten.

• Verbeter de warmtebehandeling van opslagtanden om slijtage en glip te voorkomen.

3.5 Voorkomen van Misbediening en Gebrek aan Bediening

Versterk de betrouwbaarheid van het bedieningscircuit door hulpcontacten te bevestigen en koppelmechanismen te optimaliseren om vervorming of misalignering te voorkomen. Zorg voor betrouwbare bedradingverbindingen.

Behoud een schone bedieningsomgeving en smeermiddelen bewegende delen om roest en besmettingsgerelateerde storingen te voorkomen.

Bij sluitcircuitstoringen, inspecteer de basisgeplaatste hulpcontacten. Gebruik een multimeter om continuïteit te controleren op de secundaire plug. Als de plug open staat, controleer de continuïteit tussen de hulpcontactterminals en de plug om de storing te lokaliseren.

4. Conclusie

Samenvattend, om de betrouwbare werking van vacuümschakelaars te waarborgen, moeten bedrijven en personeel de oorzaken van algemene storingen identificeren – zoals vacuümverlies, isolatieproblemen, contacttrilling, veeropslagproblemen, en misbediening – en effectieve preventieve en correctieve maatregelen implementeren. Proactief onderhoud en technische optimalisatie zijn cruciaal om storingen te minimaliseren en de veiligheid, efficiëntie, en levensduur van transformatorenstations te verhogen.