10kV venkovní vypínač shořel a motor pro ukládání energie selhal

Popis poruchy

V určitém místě se používá výklopný vakuumový spínač typu ZWG - 12 pro 10kV spínače. Dne 29. září 2015, když byl spínač v intervalu linky 172 Zhakou při pokusu o dálkové uzavření, zjistilo se, že dálkové uzavření selhalo. Když dorazili provozní pracovníci na místo a provedli inspekci, našli rozmazané železné sypky přímo pod spínačem. Po ručním napájení spínače a jeho obsluze zjistili, že ruční funkce otevírání a zavírání jsou v pořádku, ale spínač nemohl dokončit operaci elektrického natažení pružiny. Provozní personál okamžitě ohlásil vadu oddělení údržby. Po otevření víka spínače údržbáři zjistili malý hromádek železných sypek shromážděných na dně schránky mechanismu spínače a mechanismus natažení pružiny byl značně opotřebovaný.

Analýza příčin

Na základě příznaku, že motor nebyl schopen provést elektrické natažení pružiny, údržbáři nejdříve podezřeli problém s napájením motoru. Avšak měření toto předpoklad vyvrátilo. S ohledem na opotřebovaný mechanismus natažení pružiny na místě, údržbáři zjistili, že natažovací motor shořel. Měřený odpor obvodu vinutí motoru na místě činil 247 MΩ, což potvrdilo shoření motoru.

Co se týče důvodů shoření motoru, obecně existují dvě možné situace: mechanické vady a elektrické vady. Mechanická vada se týká zaseknutí mechanismu natažení pružiny spínače. To způsobuje, že během procesu natažení pružiny motor stojí, což vede ke shoření motoru. V elektrickém systému jsou některé spínače kvůli vysokým zátěžem zřídka vystaveny operacím při výpadku proudu. To způsobuje, že mechanismy dlouho stojí nepohyblivě. Rost a nánosy prachu mohou způsobit značné zaseknutí mechanismu. Když dosáhne určitého stupně, výkonový moment natažovacího motoru již nemůže překonat odpor mechanismu, což vede ke shoření motoru.

Elektrická vada se většinou týká obvodu motoru. Když je natažení dokončeno, mikrovypínač spojený v sérii v obvodu natažení pružiny není schopen včas odpojit. Motor tedy běží dál, ale kvůli blokování držáku natažení pružiny stojí a shoří kvůli přetopení.

Řešení poruchy

Údržbáři nejdříve odstranili motor ze spínače v rezervním intervalu a nahradili shořelý motor. Poté ručně natáhli pružinu. Po dokončení procesu natažení změřili mikrovypínač a měření ukázalo, že kontakty mikrovypínače byly v otevřeném stavu, což naznačovalo normální funkci. Při provádění operací otevírání a zavírání zjistili, že v mechanismu natažení pružiny spínače nebylo žádné zaseknutí.

Údržbáři pak zavřeli spínač a prováděli elektrické natažení pružiny. Během procesu natažení zjistili, že pružina dokončila natažení, ale motor běžel dál. Aby zabránili dalšímu shoření motoru, údržbáři okamžitě otevřeli spínač. S pružinou natáhlou opakovaně testovali stav mikrovypínače. Testy ukázaly, že bez ohledu na stav mikrovypínače obvod motoru zůstal spojen. Další kontrola obvodu vyloučila možnost parazitního obvodu.

Při dalším pokusu o elektrické natažení pružiny údržbáři opatrně stiskli mikrovypínač šroubovkou a motor zastavil. Na základě toho určili, že mikrovypínač byl poškozen. Údržbáři ho nahradili novým originálním mikrovypínačem. Po náhradě, když motor poprvé použili pro natažení pružiny, motor běžel znovu, když pružina dokončila natažení. Údržbáři uvolnili dva fixační šrouby mikrovypínače, přesunuli limitní vypínač co nejblíže k ozubenému kolu, které jej stlačuje, a pak ho znovu upravili. Poté se elektrické natažení pružiny vrátilo do normálu.

Na základě řešení procesu údržbáři dospěli k následujícímu závěru: Když pružina dokončila natažení, kvůli malé instalní toleranci samotného mikrovypínače a značnému opotřebení stlačovací hlavy mikrovypínače, se zdvih mechanismu natažení pružiny stlačujícího mikrovypínač snížil. Mikrovypínač byl v kritickém "virtuálně otevřeném" stavu. Když byl spínač zavřen, 220 V střídavý proud prolomil vzduch mezi virtuálně otevřenými kontakty, spojil obvod natažení pružiny a motor běžel dál. Při měření odpornosti multimetrem po otevření spínače bylo napětí baterie multimetru relativně nízké a nedostačující k prolomení mezery. Proto měření ukázalo, že mikrovypínač byl v otevřeném stavu.

 Opatření a doporučení

Pro tento typ poruchy se doporučuje zesílit kontroly tohoto typu venkovních spínačů a co nejdříve nahradit značně opotřebované mikrovypínače, aby se předešlo nehodám spojeným se shořením motoru. Aktuálně chybí v konstrukci venkovních spínačů mechanismus pro připojení signálu časového vypršení natažení pružiny a chybí také monitorování neobvyklých situací při natažení pružiny. Je navrženo, aby při vhodných podmínkách byl signál časového vypršení natažení pružiny připojen k systému poplachového hlášení v pozadí.