10kV屋外遮断器が焼損し、エネルギーストアモーターに故障が発生しました

故障描述

ある場所で、ZWG - 12型屋外真空遮断器が10kV遮断器として使用されています。2015年9月29日、172札口線区間の遮断器を遠隔操作で閉じようとした際、遠隔閉じ操作が失敗したことがわかりました。作業員が現場に到着し点検を行ったところ、遮断器の真下の地面に鉄粉が散乱していることが確認されました。遮断器を手動で電源を入れて動作させたところ、手動での開閉機能は正常でしたが、遮断器は電気エネルギー貯蔵操作を完了できませんでした。設備運用保守担当者は迅速に欠陥をメンテナンス部門に報告しました。メンテナンス担当者が遮断器のカバーを開けてみると、遮断器機構箱の底に小さな鉄粉の山が積もり、スイッチ機構のエネルギー貯蔵ギアが重度に摩耗していることがわかりました。

原因分析

モーターが電気エネルギー貯蔵を行うことができないという故障現象に基づいて、メンテナンス担当者は当初モーターパワーサプライに故障があると疑いました。しかし、測定によりこの仮説は否定されました。現場で見つかった磨耗したエネルギー貯蔵機構を考慮し、メンテナンス担当者はエネルギー貯蔵モーターが焼損していると判断しました。現場で測定したモーターコイル回路の抵抗値は247 MΩであり、モーターの焼損を確認しました。

モーターの焼損の理由としては、一般的に機械的な故障と電気的な故障の2つの可能性があります。機械的な故障とは主に遮断器のエネルギー貯蔵機構が詰まることを指します。これにより、エネルギー貯蔵中にモーターが停止し、過熱して焼損します。電力システムでは、高負荷のために一部の遮断器は停電操作を受けにくい場合があります。そのため、機構が長時間静止しており、錆や塵が蓄積することで機構が深刻に詰まることがあります。一定の程度になると、エネルギー貯蔵モーターの出力トルクが機構の抵抗を克服できず、モーターが焼損します。

電気的な故障は主にモーター回路で発生します。エネルギー貯蔵が完了しても、エネルギー貯蔵回路に直列接続されたマイクロスイッチが適時に切断されません。モーターは継続して動作しますが、エネルギー貯蔵保持爪によって妨げられ、モーターは過熱して焼損します。

故障処理

メンテナンス担当者はまず、スタンバイ間隔遮断器からモーターを取り外し、焼損したモーターを交換しました。その後、スプリングを手動で充電しました。エネルギー貯蔵後にマイクロスイッチを測定した結果、マイクロスイッチの接触点は開状態であり、正常な機能であることが示されました。開閉操作を行ったところ、遮断器のエネルギー貯蔵機構には詰まりがありませんでした。

メンテナンス担当者は次に遮断器を閉じ、電気エネルギー貯蔵を行いました。エネルギー貯蔵中にスプリングがエネルギー貯蔵を完了したものの、モーターは継続して動作していました。モーターが再度焼損しないように、メンテナンス担当者はすぐに遮断器を開けました。スプリングが充電されている状態で、マイクロスイッチのオンオフ状態を繰り返しテストしました。テスト結果は、マイクロスイッチの状態に関わらず、モーター回路は接続されたままでした。さらに回路の調査を行い、パラサイト回路の可能性は排除されました。

再度電気エネルギー貯蔵を行った際、メンテナンス担当者はドライバーでマイクロスイッチを軽く押すと、モーターが停止しました。これを基に、マイクロスイッチが故障していると判断しました。メンテナンス担当者は新しい純正のマイクロスイッチに交換しました。交換後初めてモーターを使用してエネルギー貯蔵を行った際、スプリングがエネルギー貯蔵を完了すると再びモーターが継続して動作しました。メンテナンス担当者はマイクロスイッチの2つの固定ネジを緩め、ギアに押し付けられる限界スイッチを可能な限り近づけ、再度固定しました。その後、電気エネルギー貯蔵操作は正常に戻りました。

処理プロセスを総合的に考慮し、メンテナンス担当者は以下の故障結論に達しました：スプリングがエネルギー貯蔵を完了した際、マイクロスイッチ自体の取り付け余裕が小さく、マイクロスイッチ圧縮ヘッドの重度の摩耗により、エネルギー貯蔵機構がマイクロスイッチを圧縮するストロークが減少しました。マイクロスイッチは臨界的な「仮オープン」状態にありました。遮断器が閉じられたとき、220 V交流電流が接触点の仮オープンポイント間の空気を破壊し、エネルギー貯蔵回路が接続され、モーターが継続して動作しました。遮断器を開いた後、マルチメータの抵抗ギアを使って測定すると、マルチメータのバッテリーボルテージが低く、ギャップを破壊するのに十分ではなく、測定結果はマイクロスイッチが開状態であることを示しました。

対策と提案

このような故障に対しては、このタイプの屋外遮断器の点検を強化し、重度に摩耗したマイクロスイッチをできるだけ早く交換することをお勧めします。現在、屋外遮断器の設計にはエネルギー貯蔵タイムアウト信号を接続する機構が不足しており、異常なエネルギー貯蔵状況の監視が不十分です。条件が許す場合は、エネルギー貯蔵タイムアウト信号をバックグラウンドアラームシステムに接続することを提案します。