진공 회로 차단기 고장: 원인 및 해결 방법

고압 진공 회로 차단기의 고장 분석 및 문제 해결

진공 회로 차단기의 장점은 무유화 설계를 넘어서 긴 전기 및 기계 수명, 높은 절연 강도, 강력한 연속 차단 능력, 소형 사이즈, 경량, 자주적인 작동에 적합, 화재 예방, 그리고 낮은 유지 보수 비용 등이 있습니다. 이러한 이점들은 전력 시스템 운영자, 유지 보수 인원, 그리고 엔지니어들에 의해 빠르게 인정되었습니다. 중국에서 초기에 생산된 고압 진공 회로 차단기는 불안정한 품질, 작동 중 과도한 전류 차단 과전압, 그리고 가끔 발생하는 진공 차단기 누출 등의 문제를 겪었습니다.

그러나 1992년 천진 진공 스위치 적용 촉진 회의에서 중국의 진공 회로 차단기 제조 기술은 국제적 선두로 발전하여, 그 적용과 개발의 전환점을 표시했습니다. 진공 회로 차단기의 광범위한 사용으로 인해 가끔 고장이 발생합니다. 이 기사는 일반적인 고장들을 분석하고 해당 해결책을 제공합니다.

일반적인 비정상적인 운전 상태

1. 회로 차단기가 닫히거나 열리지 않음 (작동 거부)：닫힘 (또는 트립) 명령을 받은 후, 닫힘 (또는 트립) 솔레노이드가 작동하여 플런저가 래치를 해제하고, 닫힘 (또는 열림) 스프링이 에너지를 방출하여 메커니즘을 구동합니다. 그러나 차단기는 닫히지 (또는 열리지) 않습니다.

2. 의도하지 않은 트립 (오타립)：정상적인 서비스 중 외부 제어 신호나 수동 조작 없이 차단기가 트립됩니다.

3. 스프링 충전 후 저장 모터 계속 작동：닫힘 후, 모터가 스프링 충전을 시작합니다. 스프링이 완전히 충전된 후에도 모터가 계속 작동합니다.

4. 직류 저항 증가：장시간 작동 후, 진공 차단기 접점의 접촉 저항이 점차 증가합니다.

5. 닫힘 반등 시간 증가：시간이 지남에 따라, 닫힘 중 접점 반등 시간이 증가합니다.

6. 중앙 챔버의 CT 표면에서 지지대까지의 방전：운전 중, 전류 변환기 (CT) 표면과 중앙 챔버의 지지 구조물 사이에 방전이 발생합니다.

7. 진공 차단기 열리지 않음：트립 명령 후, 차단기가 열리지 않거나 부분적으로만 열립니다 (단일 상 또는 두 상 동작).

고장 원인 분석

1. 닫히거나 열리지 않음

작동 메커니즘이 작동하지 않을 때, 먼저 원인이 2차 제어 회로 (예: 보호 릴레이) 또는 기계 부품에 있는지 확인합니다. 2차 회로가 정상임을 확인한 후, 메커니즘 주 레버암을 연결하는 유니버셜 조인트의 클리어런스가 과도하게 큰 것으로 발견되었습니다. 메커니즘이 정상적으로 작동하더라도, 링크를 구동하지 못하여 닫힘 또는 트립이 실패합니다.

2. 의도하지 않은 트립

정상적인 운전 중에는 외부 명령 없이는 차단기가 트립되어서는 안 됩니다. 사람의 오류를 배제한 후, 검사 결과 메커니즘 박스 내부의 보조 스위치 접점에서 단락이 발생한 것으로 확인되었습니다. 트립 코일이 이 단락을 통해 전력을 공급받아 오타립이 발생하였습니다. 근본적인 원인은 메커니즘 박스로의 우물수가 출력 크랭크암을 따라 흘러내려 보조 스위치에 직접 닿아 접점 단락을 일으켰습니다.

3. 스프링 충전 후 저장 모터 계속 작동

닫힘 후, 에너지 저장 모터가 작동합니다. 스프링이 완전히 충전되면 완료 신호가 표시됩니다. 저장 회로에는 차단기의 일반적으로 열린 보조 접점과 일반적으로 닫힌 리미트 스위치 접점이 포함됩니다. 닫힘 후, 보조 접점이 닫혀 모터가 작동합니다. 스프링이 완전히 충전되면, 메커니즘 레버가 리미트 스위치의 일반적으로 닫힌 접점을 열어 모터에 전력을 차단합니다. 만약 레버가 이 접점을 열지 못하면 회로는 계속 전력을 공급받아 모터가 계속 작동합니다.

4. 직류 저항 증가

진공 차단기 접점은 버트 타입입니다. 과도한 접촉 저항은 하중 하에서 과열을 일으켜 전도성과 차단 성능을 저하시킵니다. 저항은 제조사 사양 이하로 유지되어야 합니다. 접점 스프링 압력은 저항에 크게 영향을 미치며, 적절한 오버트래블 조건 하에서 측정되어야 합니다. 점진적으로 증가하는 저항은 접점 마모를 반영합니다. 접점 마모와 접점 간격 변화는 직류 저항 증가의 주요 원인입니다.

5. 닫힘 반등 시간 증가

닫힘 중 일부 접점 반등은 정상이나, 과도한 반등은 접점 타거나 용접될 수 있습니다. 기술 표준은 닫힘 반등 시간을 ≤2ms로 제한합니다. 시간이 지남에 따라, 주요 원인은 접점 스프링 힘 감소와 레버 및 핀의 마모로 인한 클리어런스 증가입니다.

6. CT 표면에서 지지대까지의 방전

중앙 챔버에는 전류 변환기 (CT)가 위치합니다. 운전 중, CT 표면에 불균일한 전기 필드가 형성될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 제조사는 표면에 반도체 페인트를 도포하여 필드를 균일화합니다. 조립 중 공간 제약으로 인해 설치 볼트 주변의 반도체 코팅이 벗겨져 필드 왜곡과 표면-지지대 방전이 발생할 수 있습니다.

7. 진공 차단기 열리지 않음

정상적인 조건에서, 차단기는 수동으로 또는 보호 릴레이에 의해 트립되었을 때 전류를 신뢰성 있게 차단해야 합니다.

진공 회로 차단기는 다른 종류의 차단기와 달리 진공을 절연 및 아크 소멸 매체로 사용합니다. 진공 수준이 떨어지면 실내에서 이온화가 발생하여, 절연 강도를 감소시키고, 적절한 전류 차단을 방지합니다.

문제 해결 및 해결책

1. 닫히거나 열리지 않음：작동 메커니즘의 모든 연결 부위를 과도한 클리어런스로 검사합니다. 마모된 부품을 새로운 고경도, 적격 부품으로 교체합니다.

2. 의도하지 않은 트립：모든 잠재적인 우물수 유입 포인트를 밀봉합니다; 출력 크랭크 링크에 보호용 실리콘 소켓을 설치합니다; 메커니즘 박스 내부의 가열 및 습기 제거 장치를 활성화합니다.

3. 스프링 충전 후 저장 모터 계속 작동：리미트 스위치의 위치를 조정하여, 스프링이 완전히 충전되었을 때 레버가 일반적으로 닫힌 접점을 완전히 열도록 합니다.

4. 직류 저항 증가：차단기의 접점 간격과 오버트래블을 조정합니다. 표준에 따른 DC 전압 강하 방법 (시험 전류 ≥100A)으로 접점 저항을 측정합니다. 조정으로 저항을 줄이지 못하면, 진공 차단기를 교체합니다.

5. 닫힘 반등 시간 증가：접점 스프링의 초기 압력을 약간 증가시키거나 교체합니다. 레버 또는 핀의 클리어런스가 0.3mm를 초과하면, 이 부품을 교체합니다. 구동 메커니즘을 닫힌 상태의 사망점으로 약간 이동하여, 전송비율이 최소인 곳으로 이동하여 반등을 줄입니다.

6. CT 표면에서 지지대까지의 방전：CT 표면에 반도체 페인트를 고르게 재도포하여 균일한 전기 필드 분포를 복원합니다.

7. 진공 차단기 열리지 않음

진공의 무결성이 요구 수준 이하로 확인되면, 진공 차단기를 교체합니다. 다음 단계를 따릅니다:

• 설치 전에 새 진공 차단기가 진공 무결성 테스트를 통과했는지 확인합니다.

• 오래된 차단기를 제거하고, 새 차단기를 수직으로 설치합니다. 이동 접점 막대와 차단기 사이의 정렬을 확인합니다. 설치 중 회전 스트레스를 피합니다.

• 설치 후, 접점 간격과 오버트래블을 측정하고 필요에 따라 조정합니다:① 절연 당김 막대의 나사 연결을 통해 오버트래블을 조정합니다.② 이동 도전 막대의 길이를 수정하여 접점 간격을 조정합니다.

• 회로 차단기 분석기를 사용하여 열림/닫힘 속도, 3상 동기화, 닫힘 반등을 측정합니다. 결과가 규격을 벗어날 경우 추가 조정을 합니다.