Phân tích các lỗi phổ biến và biện pháp khắc phục cho công tắc đóng cắt chân không trung thế

Vai trò của cầu chì chân không trong hệ thống trạm biến áp và phân tích lỗi phổ biến

Khi xảy ra sự cố trong hệ thống trạm biến áp, cầu chì chân không đóng vai trò bảo vệ quan trọng bằng cách ngắt tải quá mức và dòng điện ngắn mạch, đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của hệ thống điện. Cần phải tăng cường kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ cho các cầu chì chân không trung thế (MV), phân tích nguyên nhân gây lỗi phổ biến và thực hiện các biện pháp khắc phục hiệu quả để nâng cao độ tin cậy của trạm biến áp, từ đó mang lại lợi ích kinh tế và xã hội lớn hơn.

1. Cấu trúc của cầu chì chân không

1.1 Thành phần cơ bản

Một cầu chì chân không thường bao gồm các thành phần chính sau: cơ cấu vận hành, bộ phận ngắt dòng, hệ thống điều khiển điện, giá đỡ cách điện, và khung đỡ.

Cơ cấu vận hành có thể được phân loại thành các loại điện từ, lò xo, nam châm vĩnh cửu, khí nén, và thủy lực. Dựa trên vị trí tương đối của cơ cấu vận hành và bộ phận ngắt, cầu chì chân không được phân loại thêm thành các loại tích hợp, treo, mô-đun kín hoàn toàn, gắn trên đế, hoặc đứng trên sàn.

1.2 Bộ phận ngắt chân không

Bộ phận ngắt chân không là thành phần cốt lõi giúp cầu chì chân không hoạt động đúng cách. Nó bao gồm vỏ cách điện, màn chắn, bellow, thanh dẫn điện, tiếp điểm di chuyển và cố định, và nắp cuối.

Để duy trì khả năng dập hồ quang hiệu quả, áp suất chân không bên trong phải được duy trì—thông thường dưới 1.33×10⁻² Pa. Đã có những tiến bộ đáng kể về vật liệu, quy trình sản xuất, cấu trúc, kích thước, và hiệu suất của bộ phận ngắt chân không.

Vỏ cách điện thường được làm bằng gốm oxit nhôm hoặc thủy tinh. Vỏ gốm có độ bền cơ học và ổn định nhiệt tốt hơn và hiện đã được sử dụng rộng rãi. Tiếp điểm di chuyển nằm ở đáy, kết nối với thanh dẫn điện. Một ống hướng dẫn đảm bảo di chuyển thẳng đứng chính xác và mượt mà.

Để theo dõi độ mòn của tiếp điểm, một dấu chấm được đặt trên bề mặt ngoài của bộ phận ngắt. Bằng cách quan sát sự dịch chuyển của dấu chấm này so với đầu dưới, có thể ước tính độ mòn của tiếp điểm.

Đường dẫn dòng điện và việc dập hồ quang diễn ra tại khoảng cách giữa tiếp điểm di chuyển và cố định. Các thành phần kim loại được hỗ trợ và niêm phong bởi vỏ cách điện, được hàn với màn chắn, tiếp điểm, và các bộ phận kim loại khác để duy trì độ chân không.

Màn chắn thép không gỉ, điện nổi và bao quanh các tiếp điểm, đóng vai trò quan trọng: trong quá trình ngắt dòng, nó thu giữ hơi kim loại từ hồ quang, ngăn chặn sự lắng đọng trên cách điện và duy trì độ cách điện nội bộ.

2. Lỗi phổ biến trong cầu chì chân không trung thế

2.1 Giảm áp suất chân không

Mất chân không là lỗi quan trọng nhưng thường khó phát hiện. Nhiều hệ thống thiếu thiết bị giám sát định lượng hoặc định tính áp suất chân không, khiến việc chẩn đoán trở nên phức tạp.

Sự suy giảm áp suất chân không làm giảm tuổi thọ của cầu chì, làm suy yếu khả năng ngắt dòng và có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng hoặc nổ. Nguyên nhân bao gồm:

• Đặc tính cơ học kém như hành trình vượt quá, tiếp điểm bật nhảy, hoặc không đồng bộ theo pha.

• Hành trình liên kết quá mức trong quá trình vận hành.

• Lỗi sản xuất trong bình chân không (ví dụ: niêm phong kém hoặc lỗi vật liệu).

• Rò rỉ ở bellow do mệt mỏi hoặc hư hỏng.

2.2 Sự cố cách điện

Nhiều cầu chì chân không sử dụng cách điện tổng hợp, nhúng bộ phận ngắt vào vỏ nhựa epoxy. Tuy nhiên, nếu các phần điện áp cao không được bao bọc hoàn toàn, các yếu tố môi trường có thể làm giảm khả năng cách điện.

Nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành có thể làm suy giảm hiệu suất cách điện, tăng nguy cơ hỏng hóc.

2.3 Tiếp điểm bật nhảy quá mức và hoạt động không đồng bộ

Tiếp điểm bật nhảy kéo dài khi đóng và hoạt động mở/đóng không đồng bộ có thể do:

• Hiệu suất cơ học của cầu chì kém.

• Thanh kéo cách điện hoặc cấu trúc đỡ bị lỗi.

• Sai lệch giữa mặt tiếp điểm và trục trung tâm của cầu chì.

2.4 Lưu trữ năng lượng lò xo không đầy đủ

Sau khi đóng, cơ cấu lò xo có thể không lưu trữ đủ năng lượng do:

• Ngắt sớm mạch lưu trữ do cài đặt công tắc giới hạn không chính xác.

• Trượt bánh răng do mòn nặng.

• Lão hóa của động cơ lưu trữ.

• Lực căng lò xo cao làm giảm hành trình trục.

2.5 Hoạt động sai và không hoạt động

• Biến dạng tiếp điểm: Chất liệu tiếp điểm mềm có thể biến dạng sau nhiều lần vận hành, dẫn đến tiếp xúc kém và mất pha.

• Sự cố ngắt: Do lực giữ ngắt không đủ, trượt chốt, điện áp ngắt thấp, hoặc tiếp xúc công tắc phụ kém.

• Sự cố đóng: Do điện áp đóng thấp, tấm liên kết biến dạng, kích thước chốt không chính xác, lỗi đấu dây, hoặc tiếp xúc công tắc phụ kém.

3. Biện pháp phòng ngừa và khắc phục sự cố

3.1 Phòng ngừa sự suy giảm áp suất chân không

Kiểm tra định kỳ bình chân không là rất cần thiết. Sử dụng thiết bị đo áp suất chân không để đo định lượng hoặc thực hiện thử nghiệm chịu điện áp để đánh giá định tính. Nếu phát hiện mất chân không, thay thế bộ phận ngắt và kiểm tra lại hành trình, đồng bộ, và bật nhảy để đảm bảo tuân thủ.

3.2 Phòng ngừa và xử lý sự cố cách điện

Áp dụng công nghệ APG (Automated Pressure Gelation) và cột cực kín rắn để bao bọc bộ phận ngắt và đầu ra. Điều này giúp giảm kích thước và bảo vệ khỏi tác động môi trường.

Kiểm tra định kỳ hiệu suất cách điện và dự đoán tuổi thọ cách điện bằng thiết bị chuyên dụng. Thực hiện nghiêm ngặt các quy trình lắp đặt, khởi động, và bảo dưỡng để ngăn ngừa lỗi do con người. Làm sạch và kiểm tra cách điện và thanh kéo định kỳ để ngăn ngừa sự cố do bụi.

3.3 Xử lý tiếp điểm bật nhảy và không đồng bộ

Chèn một vòng đệm phẳng giữa thanh kéo cách điện và đòn bẩy truyền để giảm bật nhảy tiếp điểm. Điều chỉnh căn chỉnh dọc của mặt tiếp điểm để giảm bật nhảy.

Đối với hoạt động không đồng bộ, sử dụng thiết bị kiểm tra đặc tính công tắc để đo thời gian bật nhảy khi đóng, thời gian hoạt động ba pha, và đồng bộ pha. Dựa trên kết quả, điều chỉnh chiều dài thanh kéo trong giới hạn hành trình và hành trình vượt quá để đạt được đồng bộ.

3.4 Giải quyết lưu trữ năng lượng lò xo không đầy đủ

• Thay thế động cơ lưu trữ cũ.

• Cải thiện độ chính xác lắp ráp của các thành phần ngắt và liên kết.

• Tăng cường xử lý nhiệt cho bánh răng lưu trữ để ngăn chặn mòn và trượt.

3.5 Phòng ngừa hoạt động sai và không hoạt động

Nâng cao độ tin cậy của mạch điều khiển bằng cách bảo đảm tiếp xúc của công tắc phụ và tối ưu hóa cơ cấu liên kết để ngăn chặn biến dạng hoặc lệch lạc. Đảm bảo kết nối dây đáng tin cậy.

Duy trì môi trường vận hành sạch sẽ và bôi trơn các bộ phận di chuyển để ngăn chặn rỉ sét và sự cố do ô nhiễm.

Đối với sự cố mạch đóng, kiểm tra công tắc phụ gắn trên đế. Sử dụng đồng hồ đa năng để kiểm tra tính liên tục tại phích cắm thứ cấp. Nếu phích cắm mở, kiểm tra tính liên tục giữa các đầu cuối công tắc phụ và phích cắm để xác định sự cố.

4. Kết luận

Tóm lại, để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của cầu chì chân không, doanh nghiệp và nhân viên phải xác định nguyên nhân gốc rễ của các lỗi phổ biến—như mất chân không, sự cố cách điện, bật nhảy tiếp điểm, vấn đề lưu trữ năng lượng lò xo, và hoạt động sai—and thực hiện các biện pháp phòng ngừa và khắc phục hiệu quả. Bảo dưỡng chủ động và tối ưu hóa kỹ thuật là chìa khóa để giảm thiểu sự cố và nâng cao an toàn, hiệu quả, và tuổi thọ của hệ thống trạm biến áp.