Waarom kan een 10kV VCB niet lokaal uitvallen
Het niet kunnen handmatig bedienen van de lokale mechanische trip van een 10kV vacuümschakelaar is een relatief veelvoorkomend type storing in onderhoudswerkzaamheden aan elektriciteitsnetwerken. Op basis van jarenlange ervaring in het veld komen dergelijke problemen meestal voort uit vijf kerngebieden, elk vereist een probleemoplossing op basis van specifieke symptomen.
De verstopping van het bedieningsmechanisme is de meest voorkomende oorzaak. Het tripproces van een schakelaar is afhankelijk van mechanische energie die wordt vrijgegeven uit veerenergieopslag; als er roest, vervorming of vreemde voorwerpen binnenin het mechanisme bestaan, wordt de energietransmissie direct belemmerd. Bij het verhelpen van een storing bij een chemisch bedrijf vorig jaar werd bij de ontmanteling een oxide-laag ontdekt op de oppervlakte van de trip half-as door vocht, waardoor de wrijvingscoëfficiënt met meer dan 40% toenam. Een minder zichtbaar probleem is de vertering van demperolie. Een geval van een substation toonde aan dat hydraulische olie in lage temperaturen stolde, wat de tripsnelheid terugbracht tot 60% van de standaardwaarde—deze situatie wordt gemakkelijk foutief gediagnosticeerd als een elektrische storing. Regelmatig smeren met smeermiddel volgens IEC 60255 normen en het elke twee jaar vervangen van demperolie kan dergelijke problemen effectief voorkomen.
Verstoring of breuk van overbrengingsonderdelen vereist een gerichte inspectie. De isolerende staaf, als belangrijk overbrengingsonderdeel, consumeert zelfs bij kleine buigingen trippotentiële energie. Tijdens een onderhoud in 2021 op een windpark werd ontdekt dat grondverzakking een misaligning veroorzaakte van 2,3 mm tussen de driefasen staven, wat de mechanische belasting verhoogde met 25%. Vermoeidheidsbreuk van metalen koppelingen is plotselinge. Overname van een staalfabriek toonde aan dat na meer dan 3.000 opeenvolgende operaties de opreksterkte van de koppeling met ongeveer 15% afnam. Het wordt aanbevolen om magnetisch poederonderzoek (Magnetic Particle Testing) uit te voeren op apparatuur die langer dan vijf jaar in gebruik is.
Afwijkingen in de boogblusser hebben directe invloed op contactbeweging. Wanneer de vacuüm druk daalt tot boven 10⁻² Pa, neemt de weerstand tegen contactbeweging toe door de drukverschillen over de bellen. Een foutmelding van een elektriciteitsbedrijf wees uit dat een lekkende boogblusser de benodigde bedieningskracht verhoogde met ongeveer 30N. Een speciaal geval is contactverbinding. Zelfs na een succesvolle interruptie kan microscopische hechting optreden wanneer de kortsluitstroom 20kA overschrijdt. In een incident bij een datacenter vorig jaar veroorzaakte een kortsluitstroom van 22,3kA een legerslaag op de contactvlakken van de vaste en bewegende contacten, wat speciale gereedschappen vereiste voor scheiding.
Defecten in secundaire componenten worden vaak over het hoofd gezien. Interne spoelslag in de trip spoel verminderen de elektromagnetische trekkracht; in praktijk gevallen kan een weerstandsafwijking van meer dan 10% leiden tot een werkingsovername. In een tunnelvoorzieningsproject verhoogde oxidatie van spoelcontacten de contactweerstand tot 5Ω, wat resulteerde in een spanningsdaling van de spoelcontacten onder 65% van de nominale waarde. Misalignment in hulpcontacten is nog verborgen; wanneer de schakelingshoek meer dan 3° afwijkt van de ontwerpwaarde, kan het control circuit voorbarig worden afgesneden. Het wordt aanbevolen om een oscilloscoop te gebruiken om de stroomvorm van het tripcircuit te monitoren, aangezien afwijkende pulsdikte vaak eerder verschijnt dan mechanische storingen.
Problemen met de installatiebasis hebben cumulatieve effecten. Als de schakelaar meer dan 2° kantelt, ondervindt de bedieningsstaaf zijdelingse kracht. Bij een waterkrachtcentrale veroorzaakte barsting van de betonfundering een kanteling van 3,5°, wat binnen twee jaar vier keer meer spilverslet veroorzaakte dan onder standaardomstandigheden. Milieu factoren mogen ook niet worden genegeerd. Bij een kustsubstation veroorzaakte zoutneveldepositie een jaarlijkse aftakeling van de veerverstevigingscoëfficiënt in de mechanismebak van 7%.
Het hanteren van dergelijke storingen moet het principe van dynamische testen volgen. Naast conventionele mechanische kenmerktesters die triptijd en -snelheid meten, wordt een laagspanningsoperatietest aanbevolen: verlaag de bedieningsspanning tot 30% van de nominale waarde voor trippen; als de operatie niet kan worden voltooid, heeft de mechanismeweerstand ernstig de grenzen overschreden. Voor vaak bediende schakelaars (meer dan 200 bedieningen per jaar) moet de onderhoudscyclus worden ingekort tot 18 maanden. Praktijkervaring toont aan dat ongeveer 70% van de storingen kan worden voorkomen door vroege reiniging en smering van het mechanisme, terwijl de resterende 30% levensduurbepaling van onderdelen vereist op basis van conditiemonitoringdata. Natuurlijk vereisen sommige samengestelde storingen nog steeds ontmanteling en analyse voor nauwkeurige diagnose—dit is precies de uitdaging van onderhoudswerkzaamheden.
