Anàlisi i millora de l'esgotament de la bobina de tancament causat per l'error d'emmagatzematge d'energia del disjuntor SF6 d'alta tensió

Els interruptors de circuit SF₆ d'alta tensió són equips elèctrics d'alta tensió exteriors de corrent alternada trifàsica de 50 Hz. Adopten una estructura de cambra d'extinció d'arc d'autoenergia i estan dotats de mecanismes d'operació amb molla. Aquests interruptors caracteritzen per la seva estructura simple, operació còmoda i alta seguretat i fiabilitat. Per tant, es fan servir ampliament per al control i protecció de línies d'interconnexió i distribució, i també poden servir com a interruptors de nus.

El sistema de 110kV d'una subestació específica utilitza aquest tipus d'interruptor. No obstant això, a mesura que augmenten els anys d'operació, les imperfeccions en el circuit secundari es van manifestant gradualment. En particular, es produeixen freqüentment errors on la bobina de tancament es quema degut a problemes en el circuit d'emmagatzematge d'energia. Aquest article pren un error especial que va ocorre durant l'operació d'aquest tipus d'interruptor com a exemple per realitzar una anàlisi i proposar mesures d'aprimament corresponents.

1 Fenomen de l'error

L'interruptor de circuit SF₆ de 110kV en una subestació de 220kV utilitza un mecanisme d'operació amb molla com a dispositiu d'emmagatzematge d'energia. Quan l'interruptor està en estat obert i el circuit elèctric de tancament indica normalitat, el personal d'operacions envia una senyal d'operació de tancament. Tanmateix, no només l'interruptor no tanca, sinó que també es quema la bobina de tancament. Per què ocurre aquest error especial quan totes les condicions de tancament es compleixen? Per evitar la recurrència d'errors similars, cal realitzar una investigació i anàlisi seriosa.

2 Anàlisi de l'error

En el circuit de control de tancament d'aquest tipus d'interruptor, YF és el commutador de transferència "local/remote" (tal com es mostra a la Figura 1). Quan es requereix un tancament remot, el pol positiu del subministrament d'operació passa a través de C7→els contactes 3 - 4 de YF→els contactes normalment tancats 31 - 32 del relé auxiliar anti-tripulant 52Y→els contactes normalment tancats 21 - 22 del relé d'emmagatzematge d'energia de molla 99CN→els contactes normalment tancats 31 - 32 del relé 49MX→els contactes normalment tancats 31 - 32 del relé de monitorització de l'estat de la molla de tancament 33HBX→els contactes auxiliars normalment tancats 1 - 2 i 5 - 6 de l'interruptor→la bobina de tancament 52C→els contactes normalment tancats 31 - 32 del relé de bloqueig de baixa tensió de gas SF₆ 63GLX→el pol negatiu del subministrament de control d'operació. Quan es proporciona la tensió del subministrament a la bobina de tancament 52C, l'electroimant actua per tancar l'interruptor.

Basant-se en l'anàlisi del circuit anterior, per a que la bobina de tancament 52C rebi energia, cal que es compleixin les següents quatre condicions:

• Les bobines de 52Y, 49MX i 33HBX no estan alimentades, i els seus contactes normalment tancats 31 - 32 estan connectats al circuit de control de tancament;

• La bobina de 99CN no està alimentada, i els seus contactes normalment tancats 21 - 22 estan connectats al circuit de control de tancament;

• 52B està en posició oberta, i els seus contactes auxiliars normalment tancats 1 - 2 i 5 - 6 estan connectats al circuit de control de tancament;

• Els contactes normalment tancats 31 - 32 del relé de gas SF₆ 63GLX estan tancats, connectant el circuit de control de tancament.

A través de l'anàlisi, es pot veure que quan es compleixen totes les condicions anteriors, la tensió de control es pot aplicar a la bobina, resultant en la cremada de la bobina de tancament. Quan es realitza una inspecció inicial de la carcassa, es troba que el manòmetre de pressió de gas SF₆ indica normalitat, mentre que l'indicació mecànica de la molla de tancament mostra cap emmagatzematge d'energia. Per què es pot conduir el circuit de tancament quan no hi ha emmagatzematge d'energia? Per tant, cal una inspecció més detallada del circuit d'emmagatzematge d'energia de la molla de tancament.

Com es pot veure en el circuit d'emmagatzematge d'energia del motor a la Figura 1, quan la molla de tancament d'aquest interruptor no té energia, el contacte normalment tancat C - NC del limitador d'emmagatzematge d'energia 33HB instal·lat a l'esquena del mecanisme de l'interruptor controla simultàniament els relés 99CN i 33HBX, connectant el pol positiu del subministrament de control DC:

• El relé d'emmagatzematge d'energia de molla 99CN s'activa, i el seu subministrament connecta el circuit del motor, i la molla de tancament es carrega electricament per emmagatzemar energia; alhora, els contactes normalment tancats 21 - 22 de 99CN es desconnecten en el circuit de control de tancament, evitant que l'interruptor tanqui accidentalment durant el procés d'emmagatzematge d'energia de la molla.

• Quan la bobina del relé auxiliar de monitorització de l'estat de la molla de tancament 33HBX s'activa, els contactes normalment tancats 31 - 32 de 33HBX connectats al circuit de control de tancament es desconnecten. Això assegura que durant el procés d'emmagatzematge d'energia de la molla, el circuit secundari de tancament de l'interruptor està en posició oberta, tenint una funció de doble bloqueig fiable amb els contactes normalment tancats 21 - 22 de 99CN.

Quan l'emmagatzematge d'energia de la molla està complet, les components mecàniques del mecanisme d'emmagatzematge d'energia desconnecten el contacte normalment tancat C - NC del limitador d'emmagatzematge d'energia 33HB. Les bobines de 99CN i 33HBX perdren poder, i l'emmagatzematge d'energia acabarà. Els contactes normalment tancats 21 - 22 de 99CN i els contactes normalment tancats 31 - 32 de 33HBX connectaran el circuit de control de tancament. Segons la funció dels contactes en el diagrama de cablació del component, només quan els relés 99CN i 33HBX estiguin activats, el circuit de tancament estarà bloquejat. Per tant, basant-se en l'anàlisi anterior, es considera que el fallament del contacte normalment tancat C - NC del limitador d'emmagatzematge d'energia 33HB pot ser la causa de la incapacitat del motor per emmagatzemar energia.

El personal de manteniment va obrir la placa posterior del mecanisme de l'interruptor in situ i va treure el limitador d'emmagatzematge d'energia. Després de la inspecció i mesura, es va descobrir que els contactes interns del limitador d'emmagatzematge d'energia 33HB estaven danificats durant el procés d'emmagatzematge d'energia, impedeixent que el subministrament passés a través del seu contacte normalment tancat C - NC. Com a resultat, les bobines de 99CN i 33HBX no podrien rebre poder. El contactor 99CN no funcionaria, i el subministrament no s'connectaria al motor d'emmagatzematge d'energia. Alhora, els contactes normalment tancats 21 - 22 de 99CN i els contactes normalment tancats 31 - 32 de 33HBX estarien connectats al circuit de tancament durant molt de temps. Com que el mecanisme de molla de l'interruptor no estava carregat i el circuit secundari de tancament estava conduint, no només l'interruptor no tanquera normalment, sinó que també la bobina de tancament es cremaria.

3 Tractament i modificació

Simplesment reemplaçar el limitador d'emmagatzematge d'energia no resoldrà essencialment l'error especial descrit en aquest article. Degut al disseny irracional i al mecanisme d'interbloqueig imperfecte, un cop el limitador d'emmagatzematge d'energia es deteriori, provocarà un error en el circuit de tancament. Per tant, es realitzen les següents modificacions als circuits d'emmagatzematge d'energia i de control de tancament:
(1) El limitador d'emmagatzematge d'energia 33HB consta d'un parell de contactes normalment tancats i un parell de contactes normalment oberts, amb els dos parells de contactes interbloquejats mecànicament. Segons les característiques del commutador de viatge, es realitzen les següents modificacions: Connecteu el contacte normalment tancat C - NC de 33HB a la bobina de 99CN, tal com es mostra a la Figura 2. Aquesta modificació conserva la funció del circuit de tancament de l'interruptor que es desconnecta i no pot tancar durant el procés d'emmagatzematge d'energia. Connecteu el contacte normalment obert O - NO de 33HB a la bobina de 33HBX. Un cop l'emmagatzematge d'energia de la molla estigui complet, el contacte normalment obert O - NO de 33HB tancarà per connectar la bobina de 33HBX. Alhora, elimineu els contactes normalment tancats 31 - 32 del relé 33HBX connectats al circuit de control de tancament i substituïu-los pels contactes normalment oberts 43 - 44 de 33HBX. La modificació anterior canvia d'un parell de contactes controlant dos relés a cada parell de contactes controlant un relé. Això assegura que el circuit de control de tancament no es pugui conduir durant els processos sense emmagatzematge d'energia i amb emmagatzematge d'energia. Només després que l'emmagatzematge d'energia de la molla estigui complet, quan la bobina de 33HBX s'activi i els contactes normalment oberts 43 - 44 tancin, el circuit de control de tancament es connectarà. Alhora, també redueix la càrrega a llarg termini del limitador d'emmagatzematge d'energia i allarga la seva vida útil.
(2) Afegiu un relé de temps T. Connecteu els contactes normalment tancats 31 - 32 del relé 33HBX en sèrie amb la bobina del relé de temps, i configureu el límit de temps d'operació del relé de temps a 15s, que és lleugerament superior al temps d'emmagatzematge d'energia de la molla de l'interruptor. L'afegiment del relé de temps permet aconseguir el següent: Durant els 15s en què la molla no està carregada i durant el procés d'emmagatzematge d'energia, la bobina de 33HBX no s'activa, els contactes normalment tancats 31 - 32 estan tancats, i el relé de temps envia una senyal indicant falta d'emmagatzematge d'energia. Un cop l'emmagatzematge d'energia de la molla estigui complet, 33HBX s'activa i opera, els contactes normalment tancats 31 - 32 es desconnecten, i el relé de temps atura d'enviar la senyal de falta d'emmagatzematge d'energia, indicant que l'emmagatzematge d'energia ha tingut èxit.

4 Conclusió

Aquest article es centra en modificar els defectes en el circuit de control d'un interruptor de circuit SF₆ de 110kV. El contacte normalment obert del limitador d'emmagatzematge d'energia s'ha connectat en sèrie al circuit de control del motor 99CN, i s'ha substituït el contacte normalment tancat del relé 33HBX connectat en sèrie al circuit de control de tancament per un contacte normalment obert. Això assegura que només quan les components mecàniques premen el limitador d'emmagatzematge d'energia 33HB, és a dir, després que l'emmagatzematge d'energia de la molla estigui complet i el relé 33HBX s'activi, el circuit de control de tancament es connectarà.

Alhora, l'afegiment del relé de temps proporciona una funció d'alarma per al senyal d'emmagatzematge d'energia. El circuit de control de tancament modificat de l'interruptor no només té un cableat simple i fiable, sinó que també ajuda el personal d'operacions a determinar ràpidament si s'ha produït l'emmagatzematge d'energia, prevenint eficàcement el fallament de la cremada de la bobina causat per la falta d'emmagatzematge d'energia. Després de la modificació i la posta en marxa, tots els indicadors del circuit secundari d'aquest tipus d'interruptor operen normalment, les proves de paràmetres són correctes, i no es produeixen errors anormals durant les operacions d'obertura i tancament.