Fallas Comunes y Métodos de Tratamiento de Interruptores de Vacío de 10kV

Visión General

El interruptor de circuito de vacío de 10kV aprovecha la propiedad de usar el vacío como medio de aislamiento y extinción de arco entre contactos, lo que lo hace ampliamente aplicable en subestaciones y redes de distribución. Sin embargo, el número de fallas que ocurren durante su aplicación específica ha estado en aumento. Este artículo clasifica y analiza las fallas comunes en su operación, discute diferentes tipos de métodos de tratamiento de fallas y presenta medidas de mantenimiento rutinario.

Fenómenos de Falla y Métodos de Tratamiento del Propio Interruptor de Circuito de Vacío

El bajo grado de vacío en el interrumpidor de vacío es la falla más propensa a ocurrir en el interruptor de circuito de vacío de 10kV. El interruptor de circuito de vacío interrumpe la corriente y extingue los arcos dentro del interrumpidor de vacío. Generalmente, el interruptor de circuito de vacío no está equipado con equipos o dispositivos para medir cualitativa y cuantitativamente las características del grado de vacío.

Por lo tanto, la falla de bajo grado de vacío suele ser bastante oculta y es difícil de detectar durante el mantenimiento y las pruebas de operación. Su nivel de peligro es mucho mayor que el de otras fallas obvias. Cuando el grado de vacío disminuye al punto en que el interruptor de circuito ya no puede extinguir los arcos normalmente, incluso puede llevar a consecuencias graves como la quema o explosión del punto de corte.

Razones para el Bajo Grado de Vacío en el Interrupidor de Vacío

• Hay problemas con el material del interrumpidor de vacío, causando que este fuge gas, o el proceso de fabricación no es refinado, resultando en la existencia de puntos de fuga en el propio interrumpidor de vacío, afectando así su grado de vacío.

• Después de un funcionamiento prolongado, cuando el interruptor de circuito realiza cierta acción, la vibración generada también puede aflojar la parte de sellado del interrumpidor de vacío, reduciendo así su grado de vacío. Especialmente para interruptores de circuito de vacío equipados con mecanismos CD10, cuando el interruptor de circuito realiza las operaciones de apertura y cierre de la corriente, es fácil generar un gran impacto en la parte de conexión de sellado del interrumpidor de vacío, resultando en un mal sellado y una disminución del grado de vacío.

• Hay problemas con el material o la fabricación de la campana en el interrumpidor de vacío, y aparecen puntos de fuga después de múltiples operaciones.

• El interrumpidor de vacío se daña accidentalmente durante el trabajo de mantenimiento rutinario.

Métodos de Tratamiento para el Bajo Grado de Vacío en el Interrupidor de Vacío

Se deben realizar pruebas preventivas y se debe verificar regularmente el grado de vacío del interrumpidor de vacío. Durante la inspección y el mantenimiento diarios del equipo, se deben realizar frecuentemente pruebas de tensión alterna (entre los puntos de corte). Cuando las condiciones lo permitan, se puede utilizar un probador de vacío para realizar una prueba cualitativa del grado de vacío del interrumpidor de vacío para asegurar que se mantenga en un cierto nivel para cumplir con los requisitos operativos del interruptor de circuito.

Al seleccionar e instalar un interruptor de circuito de vacío, es necesario elegir productos maduros de fabricantes con buena reputación y calidad, y su mecanismo de soporte debe preferiblemente ser uno que tenga un impacto relativamente pequeño en el interruptor de circuito. Al patrullar el equipo, el personal de mantenimiento debe prestar atención a observar si el escudo metálico del interrumpidor de vacío ha cambiado de color o ha hecho sonidos anormales durante la operación.

Para los interruptores de circuito existentes con contaminación severa, se debe realizar una limpieza y mantenimiento oportunos del equipo para evitar que el polvo u otros contaminantes afecten el rendimiento aislante del interruptor de circuito. Si se determina a través de la inspección que el interrumpidor de vacío tiene defectos, se debe reemplazar el interrumpidor de vacío de manera oportuna.

Fenómenos de Falla y Métodos de Tratamiento del Circuito de Control

La fusión de los fusibles en el circuito de señal y la quema de las bobinas de apertura y cierre son entre las fallas comunes en el circuito de operación. El síntoma es que el interruptor de circuito no puede operar eléctricamente cuando está en el estado de apertura o cierre, y la luz indicadora no se enciende. En este momento, la computadora generalmente envía una señal de "circuito de control abierto". Estos defectos son relativamente fáciles de detectar y manejar. Se puede verificar directamente si las bobinas de apertura y cierre están quemadas y la magnitud de la desviación de la resistencia. Reemplazar la bobina problemática puede eliminar la falla en el circuito de operación.

Los contactos auxiliares del interruptor de viaje de almacenamiento de energía (CK) no están conectados, principalmente debido a que el interruptor de viaje no está ajustado en su lugar o está dañado, impidiendo que el mecanismo esté completamente cargado de energía. En este caso, la luz de almacenamiento de energía (generalmente amarilla) no se enciende. La falla se puede resolver readjustando la posición del interruptor de viaje o reemplazándolo para asegurar que el mecanismo esté completamente cargado de energía.

Asegurar la calidad del interruptor de viaje y mejorar su confiabilidad de instalación son algunas de las principales formas de reducir la ocurrencia de fallas de circuito. En la experiencia práctica de operación, los defectos del interruptor de viaje de almacenamiento de energía del mecanismo CT19 son relativamente evidentes. Durante el proceso de cierre de un interruptor de circuito de 10kV, el interruptor automático de la fuente de alimentación de control saltó, lo que finalmente llevó a un circuito de control abierto. 

En ese momento, ocurrió la acción de protección de salto de línea, y la línea defectuosa experimentó un salto excesivo, expandiendo el rango de corte de energía y causando un impacto grave. La inspección reveló que cuando el interruptor de viaje no funciona, el circuito de corriente no puede cerrarse efectivamente, lo que hace que sea fácil que el interruptor de viaje arquee cuando actúa, resultando en una corriente de bucle grande que causa el salto. Al reemplazarlo con equipos de otros modelos, se puede evitar eficazmente este tipo de falla de circuito.

El interruptor auxiliar (contactos) del interruptor de circuito está dañado o no está ajustado en su lugar, causando que el circuito no esté conectado o tenga un mal contacto. Esto generalmente se manifiesta como un circuito de control abierto, y las luces indicadoras de apertura y cierre no se encienden o parpadean. Cuando esto ocurre, es necesario readjustar la longitud de la varilla de tracción rotativa del interruptor auxiliar o reemplazar el interruptor auxiliar dañado.

La falla causada por el bloqueo eléctrico que impide que el interruptor de circuito se abra o cierre se manifiesta de la siguiente manera: los componentes mecánicos del mecanismo funcionan normalmente, pero no se puede abrir o cerrar eléctricamente, y no se pueden suministrar simultáneamente las fuentes de alimentación positiva y negativa a las bobinas de apertura y cierre. 

Este tipo de defecto generalmente ocurre en equipos con bloqueo eléctrico, como interruptores de circuito de bancos de condensadores, interruptores de circuito con bloqueo de cuchillas de tierra, etc. Es necesario verificar si las puertas de malla de los condensadores, los interruptores de viaje (auxiliares) de la cuchilla de tierra de mantenimiento están correctamente conmutados o dañados, y si los contactos están en buen contacto, y luego realizar el manejo correspondiente.

Además, en armarios de interruptores extraíbles, a menudo ocurre la quema de componentes como motores de almacenamiento de energía, relés Y3 y puentes rectificadores, lo que a su vez lleva a fallas de circuito de control abierto.

Existen numerosos problemas en el control del circuito de operación. Las conexiones de terminales flojas, los malos contactos y los problemas de aislamiento del equipo pueden causar defectos, impidiendo que el interruptor de circuito opere correctamente para abrir y cerrar. Cuando ocurre una falla en el circuito de operación, primero se debe localizar la falla para identificar su origen, y luego implementar soluciones apropiadas según la situación específica.

Fenómenos de Falla y Métodos de Tratamiento de Fallas Mecánicas en Mecanismos Auxiliares y de Accionamiento

Cuando el interruptor de circuito no puede abrirse o cerrarse, ya sea eléctrica o manualmente, mecánicamente, el primer paso es verificar si el mecanismo está correctamente energizado. Si el almacenamiento de energía es normal, el problema puede ser causado por el aflojamiento de la pieza de parada en el semieje de apertura y cierre, un recorrido insuficiente de la barra de empuje de apertura y cierre, o la deformación de la barra de empuje de apertura y cierre, lo que resulta en atascos o bloqueos durante el proceso de apertura y cierre, impidiendo que el interruptor de circuito funcione normalmente. 

La falla se puede abordar readjustando el recorrido de la barra de empuje de la bobina de apertura y cierre, fijando la pieza de parada del semieje de apertura y cierre, y reemplazando o reparando la barra de empuje defectuosa (cambiando la barra de empuje de apertura y cierre de cobre a acero para evitar la deformación). Cuando el almacenamiento de energía es anormal o hay problemas en el circuito secundario, se debe inspeccionar el motor de almacenamiento de energía, el interruptor de viaje y el circuito de control para la resolución de problemas.

El mecanismo de accionamiento no puede energizarse ni eléctrica ni manualmente. Las razones principales son el daño del rodamiento de una sola dirección en el mecanismo de almacenamiento de energía o la falla del pestillo de almacenamiento de energía para reiniciar (el resorte de reinicio no es lo suficientemente fuerte o los objetos extraños atascan el resorte de reinicio), causando que la rueda dentada de almacenamiento de energía gire en vacío. Este tipo de fallas es propenso a ocurrir en mecanismos de tipo CT19. El problema se puede resolver reemplazando el rodamiento de una sola dirección en el mecanismo de almacenamiento de energía o reemplazando (limpiando) el resorte de reinicio para restaurar el almacenamiento de energía normal.

Si la indicación de apertura y cierre en el mecanismo de accionamiento no coincide con la posición real de apertura y cierre del cuerpo del interruptor de circuito, puede deberse a la desconexión de la varilla de tracción entre el mecanismo y el eje principal de transmisión del interruptor de circuito. Ajuste manualmente para alinear la posición del mecanismo con la del interruptor de circuito, y luego reconecte y fije la varilla de tracción de transmisión.

Durante la prueba de caracterización, se encuentra que la operación a baja tensión del interruptor de circuito no es adecuada. Cuando la tensión de operación nominal es superior al 65%, el interruptor de circuito no puede realizar una apertura confiable (no puede abrir cuando la tensión es inferior al 30%, y puede o no abrir cuando la tensión está entre el 30% y el 65%), y debería poder cerrar confiablemente entre el 85% y el 110% de la tensión nominal. 

Cuando ocurre esta situación, primero verifique si la resistencia de la bobina está dentro del rango calificado. Si está calificada, limpie el mecanismo, agregue lubricante a las partes giratorias, y luego verifique la profundidad de compromiso del semieje de apertura y cierre. Si no cumple con los requisitos, ajuste el tornillo de ajuste para la profundidad de compromiso (insertar) del semieje de apertura y cierre (como se muestra en la Figura 1) para cumplir con los requisitos (la profundidad de compromiso del mecanismo de tipo CT19 generalmente es de 1-2 mm). 

Además, un aumento en la resistencia de la bobina de cierre que lleva a una disminución en las bobinas de apertura y cierre, así como la deformación de las barras de empuje de apertura y cierre que causan atascos o bloqueos durante la apertura y cierre, afectarán la tensión de apertura y cierre. Al abordar los problemas, se debe realizar un manejo específico según la situación de la falla.

En el equipo de interruptores extraíbles, el interruptor extraíble no puede moverse de la posición de prueba a la posición de operación. Las posibles causas de esta falla incluyen la falla del bloqueo de la cuchilla de tierra, la deformación de la placa de enlace de bloqueo de la cuchilla de tierra, la falla de la placa de enlace del orificio de operación de la cuchilla de tierra para reiniciar, y las fallas en el chasis del interruptor extraíble. El interruptor extraíble se puede mover a la posición de mantenimiento. 

Verifique si la placa de enlace en forma de lengua de la cuchilla de tierra está deformada o si esta placa en forma de lengua corresponde a la posición de la cuchilla de tierra; verifique si la placa de enlace del orificio de operación está completamente reiniciada; retire el chasis del interruptor extraíble y verifique si todos los componentes internos están en buen estado.

Medidas de Mantenimiento Rutinario para Interruptores de Circuito

Al tratar las fallas en el mecanismo del interruptor de circuito, primero analice el tipo de falla para determinar si pertenece a un problema de circuito eléctrico o secundario, o a una falla mecánica, y luego proceda con el manejo del siguiente paso. El método para juzgar las fallas es relativamente simple. Primero, haga que el mecanismo esté completamente energizado.

Si el interruptor de circuito puede abrirse y cerrarse manualmente de manera confiable, se pueden excluir básicamente las fallas mecánicas. Luego, realice la apertura y cierre eléctrica. Si los electroimanes de apertura y cierre funcionan pero el interruptor no abre ni cierra, y la tensión de control secundaria es normal, indica que no hay problemas en el circuito secundario. 

Para fallas más ocultas como un grado de vacío reducido, falta de sincronización en la apertura y cierre, velocidad de apertura y cierre insuficiente y rebote grande, se deben utilizar instrumentos científicos relevantes para la prueba y medición durante el mantenimiento. Los problemas deben resolverse a través del análisis y juicio de los datos de medición reales.

Además de la reparación de fallas, también se debe realizar cierto trabajo de mantenimiento en los interruptores de circuito de vacío en el trabajo diario. Esto incluye la limpieza del mecanismo de transmisión y los pilares de soporte aislantes para evitar aumentar la fricción de rotación, y agregar lubricante de manera apropiada para garantizar un funcionamiento flexible. Cuando el interruptor de circuito de vacío está fuera de servicio para mantenimiento, se deben realizar pruebas de resistencia de bucle y características mecánicas, y se deben tratar oportunamente los componentes dañados causados por sobrecalentamiento, etc. del interruptor de circuito. 

La reparación de fallas y el mantenimiento de los interruptores de circuito de 10kV tienen similitudes con la reparación de fallas mecánicas y de circuito secundario de interruptores de circuito o transformadores de otros niveles de tensión en términos de principios de reparación. Al acumular continuamente experiencia, los medios técnicos pueden mejorarse continuamente para lograr una tasa de eliminación de fallas y un nivel de mantenimiento mejores.

Conclusión

Con el rápido desarrollo de la sociedad, la demanda de suministro de energía en todos los sectores está aumentando constantemente, y también se plantean mayores exigencias sobre la calidad del equipo de suministro de energía y la estabilidad operativa del sistema de potencia. Los niveles técnicos y la capacidad de manejo de defectos necesitan mejorarse continuamente para satisfacer las necesidades de desarrollo, cumplir con los requisitos de la mayoría de los usuarios, acortar el tiempo de manejo de defectos de equipo y mantenimiento, y garantizar la operación segura de la red eléctrica.

Por lo tanto, durante el proceso de mantenimiento y renovación de equipos, debemos fortalecer el estudio de las características de los equipos del sistema, comprender de manera integral las características operativas de los equipos y los problemas y riesgos potenciales existentes, fortalecer el aprendizaje y la comunicación, tomar medidas preventivas de manera oportuna, mejorar continuamente los equipos, eliminar riesgos de seguridad, prevenir accidentes y garantizar la operación segura de los equipos y la confiabilidad del suministro de energía.