Vakuové vypínače: Příčiny a řešení poruch

Analýza poruch a řešení problémů vysokonapěťových vakuových spínačů

Výhody vakuových spínačů přesahují bezolejový design. Nabízejí také dlouhou elektrickou a mechanickou životnost, vysokou dielektrickou sílu, silnou kapacitu následného přerušování, kompaktní rozměry, lehkou hmotnost, vhodnost pro časté provozování, prevenci požárů a nízkou údržbu – výhody, které byly rychle oceněny provozovateli elektrických systémů, servisními pracovníky a inženýry. Raně vyráběné vysokonapěťové vakuové spínače v Číně trpěly nestabilitou kvality, příliš vysokým nadprůběžným napětím při provozu a občasným utrácením vakua.

Nicméně, do roku 1992, kdy se konala v Tchien-ťinu Konference o aplikaci vakuových spínačů, technologie výroby vakuových spínačů v Číně dosáhla mezinárodního pokroku, což znamenalo zásadní obrat v jejich aplikaci a rozvoji. S širokým používáním vakuových spínačů se občas objevují poruchy. Tento článek analyzuje běžné poruchy a nabízí odpovídající řešení.

Běžné neobvyklé stavů provozu

1. Spínač selže při zavírání nebo otevírání (Odmíta provozovat)：Po přijetí příkazu ke zavření (nebo otevření), spouštěcí (nebo otevírací) elektromagnet funguje, zásuvka uvolní zámek a pružina zavírání (nebo otevírání) uvolní energii k pohybu mechanismu. Nicméně, přerušovač selže při zavírání (nebo otevírání).

2. Nedošlo k ovládání, ale spínač otevřel (Neoprávněné otevírání)：Spínač otevře bez jakéhokoli externího ovládacího signálu nebo ručního ovládání během normálního provozu.

3. Motor náhrady energie pokračuje v chodu i po nabité pružině：Po zavření motor začne nabíjet pružinu. I poté, co je pružina plně nabita, motor stále pokračuje v chodu.

4. Zvýšený odpor DC：Po delším provozu kontaktový odpor vakuového přerušovače postupně roste.

5. Zvýšená doba pružení při zavírání：S časem se prodlužuje doba pružení kontaktu při zavírání.

6. Výboj z povrchu CT na podložku v prostřední komoře：Během provozu dochází k výboji mezi povrchem transformátoru proudu (CT) a nosnou strukturou v prostřední komoře.

7. Vakuový přerušovač selže při otevírání：Po příkazu k otevření, přerušovač selže při otevírání nebo otevře pouze částečně (jednofázový nebo dvoufázový provoz).

Analýza příčin poruch

1. Odmíta zavírat nebo otevírat

Když operační mechanismus nefunguje, nejprve určete, zda je příčinou sekundární ovládací obvod (např. ochranný relé) nebo mechanické součásti. Po ověření, že sekundární obvod je v pořádku, bylo zjištěno, že univerzální spojnice spojující hlavní páku mechanismu má příliš velkou volnou hrubost. Ačkoli mechanismus funguje správně, nedokáže pohnout spojkou, což vede k selhání při zavírání nebo otevírání.

2. Neoprávněné otevírání

V normálním provozu by spínač neměl otevřít bez externího příkazu. Po vyloučení lidské chyby bylo zjištěno, že došlo k krátkému zapojení na kontaktech pomocného spínače uvnitř schránky mechanismu. Elektromagnet otevírání byl napájen tímto krátkým zapojením, což vedlo k neoprávněnému otevírání. Příčinou bylo proniknutí dešťové vody do schránky mechanismu, která se dostala po výstupním klikovém rameni přímo na pomocný spínač, což způsobilo krátké zapojení kontaktů.

3. Motor náhrady energie pokračuje v chodu i po nabité pružině

Po zavření se spouští motor náhrady energie. Když je pružina plně nabita, signalizuje dokončení. Obvod náhrady energie obsahuje obvykle otevřený pomocný kontakt ze spínače a obvykle uzavřený konec limitního spínače. Po zavření se pomocný kontakt uzavře a spustí motor. Jakmile je pružina plně nabita, páka mechanismu otevře obvykle uzavřený kontakt limitního spínače, čímž přeruší napájení motoru. Pokud páka není schopna otevřít tento kontakt, obvod zůstane napájen a motor bude dál chodit.

4. Zvýšený odpor DC

Kontakty vakuového přerušovače jsou typu "butt". Příliš vysoký odpor kontaktů způsobuje přehřátí za zatížení, což narušuje vedení a přerušovací vlastnosti. Odpor musí zůstat pod specifikovanými hodnotami výrobce. Tlak pružiny kontaktu výrazně ovlivňuje odpor a musí být měřen za správných podmínek přetěžování. Postupné zvyšování odporu odráží erozi kontaktů. Eroze a změny mezery mezi kontakty jsou hlavními příčinami rostoucího odporu DC.

5. Zvýšená doba pružení při zavírání

Nějaké pružení kontaktů při zavírání je normální, ale příliš vysoké pružení může způsobit hoření nebo svaření kontaktů. Technický standard omezuje pružení při zavírání na ≤2ms. S časem hlavní příčiny zvýšeného pružení jsou snížený tlak pružiny kontaktu a opotřebení vychýlení v pákách a hřebíčcích.

6. Výboj z povrchu CT na podložku

Prostřední komora obsahuje transformátor proudu (CT). Během provozu se na povrchu CT mohou vytvořit nerovnoměrné elektrické pole. Chceme-li toto zabránit, výrobci povrch pokrývají polovodičovou barvou, aby vyrovnali pole. Během montáže mohou prostorové omezení způsobit, že polovodičová barva kolem montážních šroubů bude setřena, což vedlo k deformaci pole a výboji z povrchu na podložku během provozu.

7. Vakuový přerušovač selže při otevírání

Pod normálními podmínkami by spínač měl spolehlivě přerušit proud, ať už ručně nebo automaticky prostřednictvím ochranného relé.

Vakuové spínače se liší od jiných typů tím, že používají vakuum jako izolační i přerušovací médium. Pokud klesne úroveň vakuu, dochází k ionizaci uvnitř komory, což generuje nabité částice, které snižují izolační sílu a brání správnému přerušení proudu.

Řešení a opatření

1. Odmíta zavírat nebo otevírat：Zkontrolujte všechny spojovací části operačního mechanismu na případnou příliš velkou volnou hrubost. Nahraďte opotřebované součásti novými, tvrdšími, kvalifikovanými částmi.

2. Neoprávněné otevírání：Uzavřete všechny možné místa, kde může voda proniknout; nainstalujte ochranné silikonové rukávky na výstupní klikové spojení; aktivujte ohřívací a odvodňovací zařízení uvnitř schránky mechanismu.

3. Motor náhrady energie pokračuje v chodu i po nabité pružině：Upravte polohu limitního spínače tak, aby páka plně otevřela obvykle uzavřený kontakt, když je pružina plně nabita.

4. Zvýšený odpor DC：Upravte mezera a přetěžování přerušovače. Měřte odpor kontaktů metódou klesajícího DC napětí (s testovacím proudem ≥100A) podle standardů. Pokud úprava nesníží odpor, nahraďte vakuový přerušovač.

5. Zvýšená doba pružení při zavírání：Lehce zvýšte počáteční tlak pružiny kontaktu nebo ji nahraďte. Pokud vychýlení páky nebo hřebíčku přesahuje 0,3mm, nahraďte tyto části. Upravte pohon mechanismu lehkým posunem směrem k bodu mrtvého středu v zavřené poloze, kde je poměr přenosu minimální, aby se snížilo pružení.

6. Výboj z povrchu CT na podložku：Rovnoměrně opětovně natřete vrstvu polovodičové barvy na povrch CT, aby se obnovilo rovnoměrné rozložení elektrického pole.

7. Vakuový přerušovač selže při otevírání

Pokud je integrity vakuu potvrzena pod požadovanými hranicemi, nahraďte vakuový přerušovač. Postupujte následovně:

• Ujistěte se, že nový vakuový přerušovač prošel testem integrity vakuu před instalací.

• Odstraňte starý přerušovač a nainstalujte nový vertikálně. Ujistěte se, že je zarovnán mezi pohyblivým kontaktovým hřebíkem a přerušovačem. Při instalaci vyhněte se torznímu namáhání.

• Po instalaci změřte mezera a přetěžování. Upravte podle potřeby:① Upravte přetěžování pomocí vnitřního vývrtu izolačního táhneče.② Upravte mezera tím, že změníte délku pohyblivého vodiče.

• Pomocí analyzátoru spínače změřte rychlost otevírání/zavírání, synchronizaci tří fází a pružení při zavírání. Pokud jsou výsledky mimo specifikace, proveďte další úpravy.