Interruttori a Vuoto: Cause e Soluzioni

Analisi dei guasti e risoluzione dei problemi nei circuit breakers ad alta tensione a vuoto

I vantaggi dei circuit breakers a vuoto vanno oltre la progettazione senza olio. Offrono anche una lunga vita elettrica e meccanica, elevata resistenza dielettrica, forte capacità di interruzione consecutiva, dimensioni compatte, peso leggero, idoneità per operazioni frequenti, prevenzione degli incendi e manutenzione ridotta - benefici rapidamente riconosciuti dagli operatori del sistema elettrico, dal personale di manutenzione e dagli ingegneri. I primi circuit breakers ad alta tensione a vuoto prodotti in Cina soffrivano di qualità instabile, sovratensione eccessiva durante l'interrompimento della corrente e occasionalmente perdite nel contenitore a vuoto.

Tuttavia, alla Conferenza di Promozione dell'Applicazione degli Interruttori a Vuoto tenutasi a Tianjin nel 1992, la tecnologia di produzione dei circuit breakers a vuoto in Cina era avanzata al livello internazionale, segnando un punto di svolta nella sua applicazione e sviluppo. Con l'uso diffuso dei circuit breakers a vuoto, occasionalmente si verificano guasti. Questo articolo analizza i guasti comuni e fornisce soluzioni corrispondenti.

Condizioni di funzionamento anomale comuni

1. Il circuit breaker non chiude o non apre (Rifiuto di operare)：Dopo aver ricevuto un comando di chiusura (o apertura), il solenoide di chiusura (o apertura) opera, il pistone rilascia il blocco e la molla di chiusura (o apertura) rilascia energia per azionare il meccanismo. Tuttavia, l'interruttore non chiude (o non apre).

2. Apertura involontaria (Falso trip)：L'interruttore si apre senza alcun segnale di controllo esterno o operazione manuale durante il normale servizio.

3. Il motore di accumulazione continua a funzionare dopo la carica della molla：Dopo la chiusura, il motore inizia a caricare la molla. Anche dopo che la molla è completamente carica, il motore continua a funzionare.

4. Aumento della resistenza continua：Dopo un lungo periodo di funzionamento, la resistenza di contatto dell'interruttore a vuoto aumenta gradualmente.

5. Aumento del tempo di rimbalzo durante la chiusura：Con il passare del tempo, la durata del rimbalzo dei contatti durante la chiusura aumenta.

6. Discharge dalla superficie del CT al supporto nello scomparto centrale：Durante l'operazione, si verifica un arco tra la superficie del trasformatore di corrente (CT) e la struttura di supporto nello scomparto centrale.

7. L'interruttore a vuoto non si apre：Dopo un comando di apertura, l'interruttore non si apre o si apre solo parzialmente (operazione monofase o bifase).

Analisi delle cause dei guasti

1. Rifiuto di chiudere o aprire

Quando il meccanismo di operazione non funziona, prima si determina se la causa è nel circuito di controllo secondario (ad esempio, relè di protezione) o nei componenti meccanici. Dopo aver confermato che il circuito secondario è normale, si è scoperto che c'era un gioco eccessivo nell'articolazione universale che collega il braccio principale del meccanismo. Anche se il meccanismo funziona normalmente, non riesce a muovere il collegamento, causando un fallimento nella chiusura o nell'apertura.

2. Apertura involontaria

Nel normale funzionamento, l'interruttore non dovrebbe aprire senza un comando esterno. Dopo aver escluso errori umani, l'ispezione ha rivelato un cortocircuito ai contatti dello switch ausiliario all'interno della scatola del meccanismo. La bobina di apertura era alimentata attraverso questo cortocircuito, causando un falso trip. La causa radicale era l'ingresso di acqua piovana nella scatola del meccanismo, che scorreva lungo il braccio di uscita e direttamente sui contatti dello switch ausiliario, causando il cortocircuito.

3. Il motore di accumulazione continua a funzionare dopo la carica della molla

Dopo la chiusura, il motore di accumulazione inizia. Quando la molla è completamente carica, un segnale indica il completamento. Il circuito di accumulazione include un contatto ausiliario normalmente aperto dall'interruttore e un contatto di fine corsa normalmente chiuso. Dopo la chiusura, il contatto ausiliario si chiude, avviando il motore. Una volta che la molla è completamente carica, il braccio del meccanismo apre il contatto normalmente chiuso del limitatore, interrompendo l'alimentazione del motore. Se il braccio non riesce ad aprire questo contatto, il circuito rimane alimentato e il motore continua a funzionare.

4. Aumento della resistenza continua

I contatti dell'interruttore a vuoto sono di tipo a faccia. Una resistenza di contatto eccessiva causa surriscaldamento sotto carico, compromettendo la conduttività e le prestazioni di interruzione. La resistenza deve rimanere inferiore alle specifiche del produttore. La pressione della molla di contatto influenza significativamente la resistenza e deve essere misurata nelle condizioni appropriate di sovraccorso. Un aumento graduale della resistenza riflette l'erosione dei contatti. L'usura dei contatti e le variazioni della distanza tra i contatti sono le cause principali dell'aumento della resistenza continua.

5. Aumento del tempo di rimbalzo durante la chiusura

Un certo rimbalzo dei contatti durante la chiusura è normale, ma un rimbalzo eccessivo può causare la fusione o la saldatura dei contatti. Lo standard tecnico limita il rimbalzo durante la chiusura a ≤2ms. Nel tempo, le cause principali dell'aumento del rimbalzo sono la riduzione della forza della molla di contatto e l'usura che causa gioco negli snodi e nei perni.

6. Discharge dalla superficie del CT al supporto

Lo scomparto centrale ospita un trasformatore di corrente (CT). Durante l'operazione, possono formarsi campi elettrici irregolari sulla superficie del CT. Per prevenirlo, i produttori rivestono la superficie con vernice semiconduttrice per uniformizzare il campo. Durante l'assemblaggio, le limitazioni spaziali possono causare lo sfregamento del rivestimento semiconduttore intorno ai bulloni di montaggio, portando a distorsioni del campo e a discharge tra la superficie e il supporto durante l'operazione.

7. L'interruttore a vuoto non si apre

In condizioni normali, l'interruttore dovrebbe interrompere la corrente in modo affidabile, sia quando viene aperto manualmente che tramite relè di protezione.

I circuit breakers a vuoto differiscono da altri tipi utilizzando il vuoto come mezzo di isolamento e spegnimento dell'arco. Se il livello di vuoto diminuisce, si verifica ionizzazione all'interno della camera, generando particelle cariche che riducono la resistenza dielettrica, impedendo l'interruzione corretta della corrente.

Risoluzione dei problemi e soluzioni

1. Rifiuto di chiudere o aprire：Ispezionare tutte le parti di connessione nel meccanismo di operazione per un gioco eccessivo. Sostituire le parti usurite con nuove parti qualificate ad alta durezza.

2. Apertura involontaria：Sigillare tutti i punti potenziali di ingresso dell'acqua piovana; installare maniche protettive in silicone sul collegamento del braccio di uscita; attivare il dispositivo di riscaldamento e rimozione dell'umidità all'interno della scatola del meccanismo.

3. Il motore di accumulazione continua a funzionare dopo la carica della molla：Regolare la posizione del limitatore in modo che il braccio apra completamente il contatto normalmente chiuso quando la molla è completamente carica.

4. Aumento della resistenza continua：Regolare la distanza tra i contatti e il sovraccorso dell'interruttore. Misurare la resistenza di contatto utilizzando il metodo della caduta di tensione continua (con corrente di prova ≥100A) come specificato negli standard. Se la regolazione non riduce la resistenza, sostituire l'interruttore a vuoto.

5. Aumento del tempo di rimbalzo durante la chiusura：Aumentare leggermente la pressione iniziale della molla di contatto o sostituirla. Se il gioco negli snodi o nei perni supera 0,3 mm, sostituire queste parti. Regolare il meccanismo di trazione spostandolo leggermente verso il punto morto nella posizione chiusa - dove il rapporto di trasmissione è minimo - per ridurre il rimbalzo.

6. Discharge dalla superficie del CT al supporto：Riapplicare uniformemente uno strato di vernice semiconduttrice sulla superficie del CT per ripristinare la distribuzione uniforme del campo elettrico.

7. L'interruttore a vuoto non si apre

Se l'integrità del vuoto è confermata al di sotto dei livelli richiesti, sostituire l'interruttore a vuoto. Seguire questi passaggi:

• Assicurarsi che il nuovo interruttore a vuoto superi i test di integrità del vuoto prima dell'installazione.

• Rimuovere l'interruttore vecchio e installare quello nuovo verticalmente. Assicurare l'allineamento tra il perno di contatto mobile e l'interruttore. Evitare stress torsionale durante l'installazione.

• Dopo l'installazione, misurare la distanza tra i contatti e il sovraccorso. Regolare se necessario:① Regolare il sovraccorso tramite la connessione filettata dell'asta isolante.② Regolare la distanza tra i contatti modificando la lunghezza del perno conduttore mobile.

• Utilizzare un analizzatore di circuit breakers per misurare la velocità di apertura/chiusura, la sincronizzazione trifase e il rimbalzo durante la chiusura. Effettuare ulteriori regolazioni se i risultati sono fuori specifica.