Per què no pot trencar un VCB de 10kV localment?

La impossibilitat de manipular manualment el mecanisme de desconnexió local d'un interruptor de vacuüm de 10kV és un tipus de fal·la relativament comú en les tasques de manteniment del sistema elèctric. Basant-nos en anys d'experiència al camp, aquests problemes solen provenir de cinc àrees principals, cadascuna requereix una resolució de problemes basada en símptomes específics.

L'enganxament del mecanisme d'operació és la causa més comuna. El procés de desconnexió de l'interruptor depèn de l'energia mecànica alliberada per l'emmagatzematge d'energia de la molla; si hi ha òxid, deformacions o objectes estranys dins del mecanisme, la transmissió d'energia es veu directament entorpecida. En tractar una fal·la a una planta química l'any passat, el desmuntatge va revelar una capa d'òxid formada a la superfície de la meitat de l'eix de desconnexió deguda a l'humitat, augmentant el coeficient de fricció més del 40%. Un problema més amagat és la deterioració de l'oli del dashpot. Un cas d'una subestació va mostrar que l'oli hidràulic s'havia solidificat a baixes temperatures, reduint la velocitat de desconnexió al 60% del valor estàndard—aquesta condició es diagnostica fàcilment com una fal·la elèctrica. L'aplicació regular de graissa lubrificant conforme a les normes IEC 60255 i el canvi de l'oli del dashpot cada dos anys pot prevenir efectivament aquests problemes.

La deformació o fractura de components de transmissió requereix una inspecció concentrada. La barra aïllant, com a component clau de transmissió de potència, consumeix energia cinètica de desconnexió fins i tot amb una flexió menor. Durant un manteniment de 2021 a un parc eòlic, es va trobar que el settlement de la base havia causat una desviació d'alignament de 2,3 mm entre les tres barres de fase, augmentant la càrrega mecànica en un 25%. La fractura per fatiga de les lligadures metàl·liques és més súbita. Els registres d'una fàbrica d'acer van mostrar que després de més de 3.000 operacions consecutives, la resistència a la fluència de la lligadura havia disminuït aproximadament un 15%. Es recomana realitzar proves de partícules magnètiques (Magnetic Particle Testing) en equips que hagin operat durant més de cinc anys.

Les anormalitats en la cambra d'extinció d'arc afecten directament el moviment del contacte. Quan el buit disminueix a més de 10⁻² Pa, els canvis en la diferència de pressió a través de les campanes augmenten la resistència al moviment del contacte. Un informe de fal·lies d'una estació d'alimentació indicava que una cambra d'extinció d'arc que perdía augmentava la força d'operació necessària en uns 30N. Un cas més especial és la soldadura del contacte. Això pot succeir fins i tot després d'una interrupció exitosa, quan la corrent de curtcircuït supera els 20kA. En un incident a un centre de dades l'any passat, una corrent de curtcircuït de 22,3kA va causar la formació d'una capa d'aleació a les superfícies de contacte fixe i mòbil, requerint eines especials per separar-les.

Els defectes en els components secundaris sovint es passen per alt. Els circuits de curto-circuit entre voltes en la bobina de desconnexió redueixen la força electromagnètica; en casos reals, una desviació de la resistència superior al 10% pot conduir a la falla d'operació. En un projecte d'alimentació de túnel, l'oxidació dels terminals de la bobina va incrementar la resistència de contacte a 5Ω, resultant en una caiguda de la tensió del terminal de la bobina a menys del 65% del valor nominal. La desalineació en els commutadors auxiliars és encara més amagada; quan l'angle de commutació es desvia més de 3° del valor de disseny, pot tallar prematurament el circuit de control. Es recomana utilitzar un oscil·loscopi per monitoritzar la forma d'ona de corrent del circuit de desconnexió, ja que l'amplada de pols anormal sovint apareix abans de la falla mecànica.

Els problemes de la base d'instal·lació tenen efectes acumulatius. Si el cos de l'interruptor es penja més de 2°, la barra d'operació suporta una força lateral. En una central hidroelèctrica, la fissura de la base de betó va causar un penjament de 3,5°, resultant en un desgast del clavell quatre vegades més gran que en condicions estàndard en dos anys. Tampoc es poden ignorar els factors ambientals. En una subestació costanera, la deposició de boira salina va fer que el coeficient de rigidesa de la molla a la caixa del mecanisme decayera a un ritme anual del 7%.

El tractament d'aquestes fal·lies ha de seguir el principi de prova dinàmica. A més de les proves convencionals de característiques mecàniques que mesuren el temps i la velocitat de desconnexió, es recomana una prova d'operació a baixa tensió: reduir la tensió d'operació al 30% del valor nominal per a la desconnexió; si no es pot completar l'operació, la resistència del mecanisme ha superat severament els límits. Per als interruptors que s'operen freqüentment (més de 200 operacions per any), el cicle de manteniment s'hauria de reduir a 18 mesos. L'experiència pràctica mostra que aproximadament el 70% de les fal·lies es poden evitar mitjançant una neteja i lubricació inicial del mecanisme, mentre que el 30% restant requereix una predicció de la vida útil dels components basada en dades de monitorització de l'estat. Certament, algunes fal·lies compostes encara requereixen un anàlisi de desmuntatge per a un diagnòstic precís—aquest és precisament el repte del treball de manteniment.