چرا یک VCB ۱۰ کیلوولتی نمی‌تواند محلی خاموش شود

ناتوانی در عملیات دستی قطع کننده مکانیکی محلی سوئیچ ویژه 10kV به طور نسبتاً معمول در کارهای نگهداری سیستم برق اتفاق می‌افتد. بر اساس تجربیات میدانی سال‌ها، چنین مشکلاتی معمولاً از پنج حوزه اصلی ناشی می‌شوند که هر یک نیازمند رفع عیب براساس علائم خاص است.

گیر کردن مکانیسم عملیاتی مرسوم‌ترین علت است. فرآیند قطع سوئیچ ویژه به انرژی مکانیکی آزاد شده از ذخیره‌سازی انرژی فنر متکی است؛ اگر زنگ زدن، تغییر شکل یا اجسام خارجی در داخل مکانیسم وجود داشته باشد، انتقال انرژی مستقیماً مختل می‌شود. در رسیدگی به یک خرابی در یک کارخانه شیمیایی سال گذشته، بازmontage نشان داد که لایه اکسیدی روی سطح نیمه محور قطع به دلیل رطوبت تشکیل شده و ضریب اصطکاک را بیش از 40% افزایش داده است. یک مشکل پنهان‌تر تجزیه روغن داشپوت است. یک مورد از یک زیرстанیون نشان داد که چسبندگی روغن هیدرولیک در دمای پایین سرعت قطع را به 60٪ از مقدار استاندارد کاهش داد—این وضعیت به راحتی می‌تواند به عنوان یک خرابی الکتریکی تشخیص داده شود. استفاده منظم از گریس مطابق با استاندارد IEC 60255 و تعویض روغن داشپوت هر دو سال یکبار می‌تواند به مؤثر بودن در جلوگیری از چنین مشکلاتی کمک کند.

تغییر شکل یا شکستن اجزای انتقال نیازمند بررسی دقیق است. میله عایق، به عنوان یک جزء کلیدی انتقال توان، حتی با خم شدن کمی انرژی حرکتی قطع را مصرف می‌کند. در نگهداری سال 2021 در یک مزرعه بادی، مشخص شد که فرونشست بنیاد باعث اختلاف 2.3 میلی‌متری در میان سه میله فاز شد و بار مکانیکی را 25٪ افزایش داد. شکست فرسایشی پیوندهای فلزی بیشتر ناگهانی است. ثبت‌های یک کارخانه فولاد نشان داد که پس از بیش از 3000 عملیات متوالی، مقاومت تسلیم پیوند حدود 15٪ کاهش یافت. توصیه می‌شود آزمون ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Testing) بر روی تجهیزاتی که بیش از پنج سال فعالیت دارند انجام شود.

اختلالات در کámara خاموش‌کننده آتش مستقیماً حرکت تماس‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. وقتی فشار خلاء به بالای 10⁻² Pa کاهش یابد، تغییرات در اختلاف فشار در دیواره‌های موج‌مانع مقاومت حرکت تماس‌ها را افزایش می‌دهد. گزارش خرابی از یک ایستگاه تأمین برق نشان داد که نشتی در کámara خاموش‌کننده فشار لازم برای عملیات را حدود 30N افزایش داد. یک مورد خاص‌تر دیگر، جوشکاری تماس‌ها است. حتی پس از قطع موفق، جوشکاری میکروسکوپی ممکن است در صورتی که جریان کوتاه‌مداری بیش از 20kA باشد رخ دهد. در یک حادثه در یک مرکز داده سال گذشته، جریان کوتاه‌مداری 22.3kA باعث شکل‌گیری لایه آلیاژی روی سطوح تماس‌های ثابت و متحرک شد که نیاز به ابزارهای خاص برای جدا کردن آن‌ها داشت.

نقص‌های موجود در اجزای ثانویه اغلب غفلت می‌شوند. کوتاه‌مداری میان دورهای سیم پیچ قطع کننده نیروی جاذبه الکترومغناطیسی را کاهش می‌دهد؛ در موارد واقعی، انحراف مقاومت بیش از 10٪ ممکن است منجر به عدم عملکرد شود. در یک پروژه تأمین برق در یک تونل، اکسید شدن انتهای سیم پیچ مقاومت تماس را به 5Ω افزایش داد و ولتاژ انتهای سیم پیچ را به زیر 65٪ مقدار اسمی کاهش داد. عدم ترازی در کلیدهای کمکی حتی پنهان‌تر است؛ وقتی زاویه تغییر دهنده از مقدار طراحی بیش از 3° باشد، ممکن است مدار کنترل را زودتر از موعد قطع کند. توصیه می‌شود از اسکوپ جریان برای نظارت بر شکل موج جریان مدار قطع استفاده شود، زیرا پهنای پالس غیرعادی معمولاً پیش از خرابی مکانیکی ظاهر می‌شود.

مشکلات مربوط به بنیاد نصب دارای اثرات تجمعی هستند. اگر بدنه سوئیچ بیش از 2° متمایل شود، میله عملیاتی نیروی جانبی می‌بیند. در یک نیروگاه برق آبی، ترک بنیاد بتنی باعث میل 3.5° شد و در دو سال، احتکاك پین‌ها چهار برابر شرایط استاندارد شد. عوامل محیطی نیز نمی‌توانند نادیده گرفته شوند. در یک زیرستانیون ساحلی، توده‌های نمکی باعث تجزیه ضریب سختی فنر در جعبه مکانیسم با نرخ سالانه 7٪ شد.

برخورد با چنین خرابی‌هایی باید بر اصول تست‌های پویا مبتنی باشد. علاوه بر تست‌های ویژگی‌های مکانیکی متعارف که زمان و سرعت قطع را اندازه‌گیری می‌کنند، تست عملیاتی با ولتاژ کم مورد توصیه است: ولتاژ عملیاتی را به 30٪ مقدار اسمی کاهش دهید؛ اگر عملیات تکمیل نشود، مقاومت مکانیسم به طور قابل توجهی افزایش یافته است. برای سوئیچ‌هایی که به طور مکرر (بیش از 200 عملیات در سال) عمل می‌کنند، چرخه نگهداری باید به 18 ماه کاهش یابد. تجربه عملی نشان می‌دهد که حدود 70٪ خرابی‌ها از طریق پاکسازی و چرب کردن زودهنگام مکانیسم می‌توانند جلوگیری شوند، در حالی که 30٪ باقی‌مانده نیازمند پیش‌بینی عمر مولفه‌ها بر اساس داده‌های نظارتی هستند. البته، برخی خرابی‌های ترکیبی همچنان نیازمند تحلیل بازگشتی برای تشخیص دقیق هستند—این دقیقاً چالش کار نگهداری است.