Hvorfor kan en 10kV VCB ikke afbrydes lokalt?

Uevne til at manuelt betjene den lokale mekaniske udbryder på en 10kV vakuumkredsløbsbryder er en relativt almindelig fejltype i vedligeholdelsesarbejde i strømsystemer. Baseret på års erfaring på feltet stammer sådanne problemer typisk fra fem kerneområder, hvor hvert område kræver fejlfinding baseret på specifikke symptomer.

Fastelementets blokering er den mest almindelige årsag. Udbrydning af en kredsløbsbryder afhænger af mekanisk energi frigivet fra fjederenerilagringer; hvis rust, deformering eller fremmedlegemer findes indeni mekanismen, hindres energioverførslen direkte. Når der blev håndteret en fejl på et kemisk anlæg sidste år, viste nedtagningen en oxidlag danned på overfladen af halvaksel pga. fugt, hvilket øgede friktionskoefficienten med over 40%. Et mere skjult problem er forringelse af dampnerolie. Et eksempel fra et understationsanlæg viste, at hydraulisk olie erstivnede ved lave temperaturer, hvilket nedsatte udbrydningshastigheden til 60% af standardværdien - denne tilstand kan let misforstås som en elektrisk fejl. Regelbundet anvendelse af smørelsesmasset i overensstemmelse med IEC 60255-standarderne og udskiftning af dampnerolie hvert andet år kan effektivt forebygge sådanne problemer.

Deformation eller brud i transmissionskomponenter kræver fokuseret kontrol. Isolationsstangen, som en central transmissionskomponent, forbruger udbrydningskinetisk energi endda med mindre bøjninger. Under en vedligeholdelse i 2021 på en vindmøllepark blev det opdaget, at grundlagets nedgravning forårsagede en misjustering af 2.3mm mellem de tre-fase stange, hvilket øgede mekanisk belastning med 25%. Metalbindingers træthedssprækning er mere pludselig. Optegnelser fra et stålproduktionsanlæg viste, at efter mere end 3.000 konsekutive operationer, faldt bindingens flowspænding med ca. 15%. Det anbefales at udføre magnetpartikeltest (Magnetic Particle Testing) på udstyr, der har været i drift i over fem år.

Anomalier i buelugningskammeret påvirker direkte kontaktbevægelser. Når vakuum falder til over 10⁻² Pa, øges modstand mod kontaktbevægelsen på grund af ændringer i trykfordeling over bellowsen. En fejlrapport fra et strømforsyningsstation viste, at et lejende buelugningskammer øgede den nødvendige arbejdskraft med ca. 30N. Et mere specielt tilfælde er kontaktforbindelse. Selv efter vellykket afbrydning kan mikroskopisk forbindelse opstå, når kortslutningsstrømmen overstiger 20kA. I en hændelse på et datacenter sidste år, førte en kortslutningsstrøm på 22.3kA til dannelse af et legerningslag på kontaktfladerne af de faste og bevægelige kontakter, hvilket krævede specialværktøj til adskillelse.

Defekter i sekundære komponenter overses ofte. Vindingskortslutninger i udbrydningsbobinen reducerer elektromagnetisk trækkevne; i reelle tilfælde kan en resistansafvigelse, der overstiger 10%, føre til, at udbrydningen ikke kan udføres. I et tunnelstrømforsyningsprojekt, øgede oksidering af bobinens terminaler kontaktmodstanden til 5Ω, hvilket resulterede i, at spændingen ved terminalerne faldt under 65% af den nominale værdi. Misjustering i hjælpeswitcher er endnu mere skjult; når switch-vinklen afviger fra designværdien med mere end 3°, kan det forhindre kontrolkredsløbet for tidligt. Det anbefales at bruge en oscilloskop til at overvåge strømformen i udbrydningskredsløbet, da abnormale pulsbredde ofte optræder før mekaniske fejl.

Installationsgrundproblemer har kumulative effekter. Hvis kredsløbsbryderen kantede mere end 2°, udsættes operationsstangen for sidekraft. På et vandkraftværk, forårsagede knusning af betonbasen en kantning på 3.5°, hvilket resulterede i pin-slid fire gange større end under standardbetingelser inden for to år. Miljøfaktorer kan heller ikke ignoreres. På et kystnært understationsanlæg, førte saltfog deposition til, at fjederens stifhedskoefficient i mekanismeboksen forringede med en årlig hastighed på 7%.

Behandling af sådanne fejl skal følge princippet om dynamisk test. Udover konventionelle mekaniske karakteristiktester, der måler udbrydnings- og hastighedstid, anbefales en lavspændingsoperationstest: reducér driftsspændingen til 30% af den nominale værdi for udbrydning; hvis operationen ikke kan fuldføres, har mekanisk modstand alvorligt overstået grænser. For ofte opererede brydere (over 200 operationer pr. år), bør vedligeholdelsescyklussen forkortes til 18 måneder. Praktisk erfaring viser, at ca. 70% af fejl kan undgås gennem tidlig rengøring og smøring af mekanikken, mens resten på 30% kræver livsforventelsesforudsigelse af komponenter baseret på tilstandsmonitoringdata. Selvfølgelig kræver nogle kombinerede fejl stadig nedtagningsanalyse for præcis diagnose - dette er netop udfordringen i vedligeholdelsesarbejdet.