Warum kann ein 10kV VCB nicht lokal ausgelöst werden?

Die Unfähigkeit, den lokalen mechanischen Auslöser eines 10kV-Vakuumschalters manuell zu betätigen, ist ein vergleichsweise häufiger Fehler in der Wartungsarbeit von Stromsystemen. Basierend auf jahrelanger Felderfahrung stammen solche Probleme in der Regel aus fünf Kernbereichen, die jeweils eine Fehlersuche basierend auf spezifischen Symptomen erfordern.

Das Klemmen des Betriebsmechanismus ist die häufigste Ursache. Der Auslöseprozess eines Schalters beruht auf mechanischer Energie, die aus Federenergiespeicher freigesetzt wird; wenn Rost, Verformungen oder Fremdkörper im Mechanismus vorhanden sind, wird die Energietransmission direkt behindert. Bei der Behandlung eines Fehlers in einer chemischen Anlage im letzten Jahr zeigte sich bei der Demontage, dass durch Feuchtigkeit eine Oxidschicht auf der Oberfläche der Auslösehalbwelle entstanden war, was den Reibungskoeffizienten um über 40% erhöhte. Ein versteckteres Problem ist das Verfallen des Dämpferöls. Ein Fall aus einer Umspannanlage zeigte, dass hydraulisches Öl bei niedrigen Temperaturen verfestigt wurde und die Auslösegeschwindigkeit auf 60% des Standardwerts reduzierte – diese Situation wird oft fälschlicherweise als elektrischer Defekt diagnostiziert. Die regelmäßige Anwendung von Schmierfett nach IEC 60255-Normen und der Austausch des Dämpferöls alle zwei Jahre kann solche Probleme effektiv verhindern.

Verformungen oder Brüche von Übertragungskomponenten erfordern eine gezielte Inspektion. Der Isolierstab, als Schlüsselkomponente für die Kraftübertragung, verbraucht sogar bei geringfügiger Verbiegung Auslösekinetische Energie. Während einer Wartung an einem Windpark im Jahr 2021 wurde festgestellt, dass Bodensiedlungen zu einer Versatzabweichung von 2,3 mm zwischen den drei Phasenstäben führten, was die mechanische Belastung um 25% erhöhte. Das plötzliche Ermüdungsbruch von Metallverbindungen ist noch drastischer. Aufzeichnungen aus einem Stahlwerk zeigten, dass nach mehr als 3.000 aufeinanderfolgenden Betriebsvorgängen die Fließgrenze der Verbindung um etwa 15% abnahm. Es wird empfohlen, magnetpulverpraktische Prüfungen (Magnetpulverprüfung) an Geräten durchzuführen, die länger als fünf Jahre in Betrieb sind.

Anomalien im Löschraum beeinflussen direkt die Kontaktbewegung. Wenn der Vakuumdruck auf über 10⁻² Pa sinkt, erhöhen sich Druckunterschiede über den Bellow, was den Widerstand gegen die Kontaktbewegung steigert. Ein Fehlerbericht von einer Stromversorgungsstation zeigte, dass ein leckender Löschraum die erforderliche Betriebskraft um etwa 30N erhöhte. Ein besonderer Fall ist die Kontaktverschweißung. Auch nach erfolgreicher Unterbrechung kann bei Kurzschlussströmen über 20kA mikroskopische Verschweißung auftreten. In einem Vorfall in einem Rechenzentrum im letzten Jahr führte ein Kurzschlussstrom von 22,3kA zur Bildung einer Legierungsschicht auf den Kontaktflächen der festen und beweglichen Kontakte, was einen speziellen Werkzeugbedarf zur Trennung erforderte.

Defekte in sekundären Komponenten werden oft übersehen. Zwischenwicklungskurzschlüsse in der Auslösespule verringern die elektromagnetische Zugkraft; in tatsächlichen Fällen kann ein Widerstandsabweichung von mehr als 10% zu Betriebsstörungen führen. In einem Tunnelstromversorgungsprojekt führte die Oxidation der Spulenanschlüsse zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstands auf 5Ω, wodurch die Spannung am Spulenanschluss unter 65% des Nennwerts fiel. Eine Fehlstellung in Hilfsschaltern ist noch versteckter; wenn der Schaltwinkel um mehr als 3° vom Designwert abweicht, kann dies zu einem vorzeitigen Abkappen des Steuerkreises führen. Es wird empfohlen, den Stromverlauf des Auslösekreises mit einem Oszilloskop zu überwachen, da anomale Pulsbreiten oft früher als mechanische Defekte auftreten.

Probleme mit der Installationsgrundlage haben kumulative Effekte. Wenn der Schalterkörper mehr als 2° geneigt ist, wirkt sich die Betriebsstange seitlich aus. In einem Wasserkraftwerk führte das Rissbildung der Betonfundamente zu einer Neigung von 3,5°, was innerhalb von zwei Jahren zu einer viermal so starken Nadelverschleißung unter Standardbedingungen führte. Umweltfaktoren dürfen ebenfalls nicht ignoriert werden. In einer Küsten-Umspannanlage führte die Salznebelablagerung zu einer jährlichen Abnahme des Federsteifigkeitskoeffizienten im Mechanismuskasten um 7%.

Die Behandlung solcher Fehler muss dem Prinzip der dynamischen Prüfung folgen. Neben konventionellen mechanischen Charakteristiktestern, die die Auslösezeit und -geschwindigkeit messen, wird eine Niederspannungs-Betriebsprüfung empfohlen: Reduzieren Sie die Betriebsspannung auf 30% des Nennwerts zum Auslösen; wenn die Operation nicht abgeschlossen werden kann, hat der Mechanismuswiderstand erheblich die Grenzwerte überschritten. Für häufig betriebene Schalter (über 200 Betriebsvorgänge pro Jahr) sollte der Wartungszyklus auf 18 Monate verkürzt werden. Praktische Erfahrungen zeigen, dass etwa 70% der Fehler durch frühzeitige Reinigung und Schmierung des Mechanismus vermieden werden können, während die verbleibenden 30% eine Lebensdauerprognose der Komponenten auf der Grundlage von Zustandsüberwachungsdaten erfordern. Natürlich erfordern einige zusammengesetzte Fehler weiterhin eine Demontageanalyse für eine genaue Diagnose – dies ist gerade die Herausforderung der Wartungsarbeit.