O disjuntor externo de 10kV queimou e o motor de armazenamento de energia apresentou falha

Descrição da Falha

Em determinado local, o disjuntor de vácuo externo do tipo ZWG - 12 é usado para o disjuntor de 10kV. Em 29 de setembro de 2015, quando se tentou fechar remotamente o disjuntor no intervalo da linha Zhakou 172, verificou-se que a operação de fechamento remoto falhou. Quando os operadores chegaram ao local e inspecionaram, encontraram partículas de ferro espalhadas no chão diretamente abaixo do disjuntor. Após energizar manualmente o disjuntor, eles o operaram e descobriram que as funções de abertura e fechamento manuais estavam intactas, mas o disjuntor não conseguia completar a operação de armazenamento de energia. O pessoal de operação e manutenção notificou prontamente a falha ao departamento de manutenção. Após os técnicos de manutenção abrirem a placa de cobertura do disjuntor, encontraram um pequeno monte de partículas de ferro acumulado na base da caixa do mecanismo do disjuntor, e a engrenagem de armazenamento de energia do mecanismo do interruptor estava severamente desgastada.

Análise da Causa

Com base no fenômeno de falha em que o motor não conseguia realizar o armazenamento de energia, os técnicos de manutenção inicialmente suspeitaram de uma falha na alimentação do motor. No entanto, através de medições, essa hipótese foi descartada. Considerando o mecanismo de armazenamento de energia desgastado no local, os técnicos de manutenção determinaram que o motor de armazenamento de energia havia queimado. A resistência medida do circuito do enrolamento do motor no local foi de 247 MΩ, confirmando a queima do motor.

Quanto às razões para a queima do motor, geralmente, há duas situações possíveis: falhas mecânicas e falhas elétricas. Uma falha mecânica refere-se principalmente ao travamento do mecanismo de armazenamento de energia do disjuntor. Isso faz com que o motor pare durante o processo de armazenamento de energia, levando à queima do motor. No sistema de energia, alguns disjuntores raramente são submetidos a operações de interrupção devido a cargas de alto nível. Como resultado, os mecanismos permanecem imóveis por longos períodos. A ferrugem e a acumulação de poeira podem causar um travamento severo do mecanismo. Quando atinge certo grau, o torque de saída do motor de armazenamento de energia não consegue superar a resistência do mecanismo, resultando na queima do motor.

Uma falha elétrica ocorre principalmente no circuito do motor. Quando o armazenamento de energia é concluído, o microinterruptor conectado em série no circuito de armazenamento de energia não desconecta a tempo. O motor continua funcionando, mas, devido ao obstáculo da pata de retenção de armazenamento de energia, o motor trava e queima devido ao superaquecimento.

Tratamento da Falha

Os técnicos de manutenção primeiro removeram o motor do disjuntor de intervalo de reserva e substituíram o motor queimado. Subsequentemente, eles energizaram manualmente a mola. Após o processo de armazenamento de energia, mediram o microinterruptor, e a medição mostrou que os contatos do microinterruptor estavam no estado aberto, indicando função normal. Ao realizar as operações de abertura e fechamento, constataram que não havia travamento no mecanismo de armazenamento de energia do disjuntor.

Os técnicos de manutenção então fecharam o disjuntor e realizaram o armazenamento de energia. Durante o processo de armazenamento de energia, observaram que a mola completou o armazenamento de energia, mas o motor continuava funcionando. Para evitar que o motor queimasse novamente, os técnicos de manutenção abriram imediatamente o disjuntor. Com a mola energizada, testaram repetidamente o estado de ligado e desligado do microinterruptor. Os resultados do teste mostraram que, independentemente do estado do microinterruptor, o circuito do motor permanecia conectado. Uma inspeção adicional do circuito excluiu a possibilidade de um circuito parasita.

Ao realizar o armazenamento de energia elétrica novamente, os técnicos de manutenção pressionaram levemente o microinterruptor com uma chave de fenda, e o motor parou de funcionar. Com base nisso, determinaram que o microinterruptor estava danificado. Os técnicos de manutenção o substituíram por um novo microinterruptor original. Quando o motor foi usado pela primeira vez para armazenamento de energia após a substituição, o motor continuou funcionando novamente quando a mola completou o armazenamento de energia. Os técnicos de manutenção afrouxaram os dois parafusos de fixação do microinterruptor, moveram o interruptor de limite o mais próximo possível da engrenagem que o pressiona, e então o fixaram. Após isso, a operação de armazenamento de energia elétrica retornou ao normal.

Combinando o processo de tratamento, os técnicos de manutenção chegaram à seguinte conclusão de falha: quando a mola completou o armazenamento de energia, devido à pequena margem de instalação do próprio microinterruptor e ao desgaste severo da cabeça de compressão do microinterruptor, a curso do mecanismo de armazenamento de energia comprimindo o microinterruptor foi reduzido. O microinterruptor estava em um estado crítico de "abertura virtual". Quando o disjuntor foi fechado, a corrente AC de 220 V rompeu o ar entre os pontos de contato virtualmente abertos, conectando o circuito de armazenamento de energia, e o motor continuou funcionando. Ao medir com o resistor de um multímetro após abrir o disjuntor, a tensão da bateria do multímetro era relativamente baixa e insuficiente para romper a lacuna. Portanto, a medição mostrou que o microinterruptor estava no estado aberto.

 Contra-medidas e Sugestões

Para esse tipo de falha, recomenda-se reforçar a inspeção desse tipo de disjuntor externo e substituir os microinterruptores severamente desgastados o mais rápido possível para evitar acidentes de queima do motor. Atualmente, o design dos disjuntores externos carece de um mecanismo para conectar o sinal de timeout de armazenamento de energia, e há falta de monitoramento para situações anormais de armazenamento de energia. Sugere-se que, quando as condições permitirem, o sinal de timeout de armazenamento de energia seja conectado ao sistema de alarme de fundo.