Analyse und Verbesserung des Ausfalls der Schließspule aufgrund eines Energiespeicherfehlers des Hochspannungs-SF6-Schalters
Hochspannungs-SF₆-Schaltgeräte sind dreiphasige Wechselstrom-Geräte mit 50 Hz für den Außenbereich. Sie verwenden eine selbstenergieversorgende Bögenlöschkammerstruktur und sind mit Federbetätigungsmechanismen ausgestattet. Diese Schaltgeräte zeichnen sich durch eine einfache Struktur, bequeme Bedienung und hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit aus. Daher werden sie weit verbreitet zur Steuerung und Schutz von Übertragungs- und Verteilungsleitungen eingesetzt und können auch als Verbindungsschaltgeräte dienen.
Das 110-kV-System eines bestimmten Umspannwerks verwendet dieses Typ von Schaltgerät. Allerdings treten mit zunehmender Betriebsdauer die Mängel im Sekundärkreis zutage. Insbesondere treten häufig Fehler auf, bei denen die Ankerwicklung aufgrund von Problemen im Energiespeicherungskreis verbrennt. Dieser Artikel nimmt einen speziellen Fehler, der während des Betriebs dieses Typs von Schaltgerät auftrat, zum Anlass, um eine Analyse durchzuführen und entsprechende Verbesserungsmaßnahmen vorzuschlagen.
1. Fehlersymptom
Das 110-kV-SF₆-Schaltgerät in einem 220-kV-Umspannwerk verwendet einen Federbetätigungsmechanismus als Energiespeicherungseinrichtung. Wenn das Schaltgerät im geöffneten Zustand ist und der Ankerkreis normal anzeigt, senden die Bediener ein Ankersignal. Das Schaltgerät schließt jedoch nicht nur nicht, sondern es verbrennt auch die Ankerwicklung. Warum tritt dieser spezielle Fehler auf, wenn alle Anbedingungen erfüllt sind? Um die Wiederholung ähnlicher Fehler zu verhindern, muss eine ernsthafte Untersuchung und Analyse durchgeführt werden.
2. Fehleranalyse
Im Ansteuerkreis dieses Typs von Schaltgerät ist YF der "lokal/fern" Umschalter (siehe Abbildung 1). Bei ferngesteuertem Anker geht der positive Pol der Betriebsspannungsquelle über C7→YF-Kontakte 3 - 4→die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 des Anti-Auslösungshilfsrelais 52Y→die normal geschlossenen Kontakte 21 - 22 des Federenergiespeicherrelais 99CN→die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 des Relais 49MX→die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 des Ankerspringspannungsüberwachungsrelais 33HBX→die normal geschlossenen Hilfskontakte 1 - 2 und 5 - 6 des Schaltgeräts→die Ankerwicklung 52C→die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 des SF₆-Gas-Niederspannungssperrelais 63GLX→den negativen Pol der Betriebssteuerspannungsquelle. Wenn die Spannungsquelle auf die Ankerwicklung 52C angewendet wird, wirkt das Elektromagneten, um das Schaltgerät zu schließen.
Basierend auf der obigen Kreisanalyse müssen die folgenden vier Bedingungen erfüllt sein, damit die Ankerwicklung 52C gespeist wird:
Die Wicklungen von 52Y, 49MX und 33HBX sind nicht gespeist, und ihre normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 sind im Ansteuerkreis verbunden;
Die Wicklung von 99CN ist nicht gespeist, und ihre normal geschlossenen Kontakte 21 - 22 sind im Ansteuerkreis verbunden;
52B befindet sich in der offenen Position, und ihre normal geschlossenen Hilfskontakte 1 - 2 und 5 - 6 sind im Ansteuerkreis verbunden;
Die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 des SF₆-Gasrelais 63GLX sind geschlossen, wodurch der Ansteuerkreis verbunden wird.
Durch die Analyse kann man erkennen, dass, wenn alle obigen Bedingungen erfüllt sind, die Steuerspannung auf die Wicklung angelegt werden kann, was zur Verbrennung der Ankerwicklung führt. Beim ersten Inspektionsansatz zeigt der SF₆-Gasdruckmesser normal, während die mechanische Anzeige des Ankersprings keine Energiespeicherung anzeigt. Warum kann der Ansteuerkreis geleitet werden, wenn keine Energiespeicherung vorhanden ist? Daher ist eine weitere Inspektion des Ankerspring-Energiespeicherungskreises erforderlich.
Wie aus dem Motor-Energiespeicherungskreis in Abbildung 1 zu sehen ist, wenn das Ankerspring dieses Schaltgeräts nicht gespeist wird, kontrolliert der normal geschlossene Kontakt C - NC des Energiespeicherungsendschalters 33HB, der auf der Rückseite des Schaltgerätemechanismus installiert ist, gleichzeitig die Relais 99CN und 33HBX und verbindet den positiven Pol der Gleichstromsteuerspannungsquelle:
Das Federenergiespeicherrelais 99CN wird gespeist und betätigt, und seine Spannungsquelle verbindet den Motorkreis, und das Ankerspring wird elektrisch gespeist, um Energie zu speichern; gleichzeitig werden die normal geschlossenen Kontakte 21 - 22 von 99CN im Ansteuerkreis getrennt, um zu vermeiden, dass das Schaltgerät versehentlich während des Federenergiespeicherungsprozesses schließt.
Wenn die Wicklung des Ankerspringstatusüberwachungshilfsrelais 33HBX gespeist wird, werden die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 von 33HBX, die im Ansteuerkreis verbunden sind, getrennt. Dies stellt sicher, dass während des Federenergiespeicherungsprozesses der sekundäre Ansteuerkreis des Schaltgeräts offen ist und eine zuverlässige Doppelsperre mit den normal geschlossenen Kontakten 21 - 22 von 99CN hat.
Wenn die Federenergiespeicherung abgeschlossen ist, trennen die mechanischen Bauteile des Energiespeicherungsmechanismus den normal geschlossenen Kontakt C - NC des Energiespeicherungsendschalters 33HB. Die Wicklungen von 99CN und 33HBX verlieren die Spannung, und die Energiespeicherung endet. Die normal geschlossenen Kontakte 21 - 22 von 99CN und die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 von 33HBX verbinden den Ansteuerkreis. Aus der Funktion der Kontakte im Komponentenverdrahtungsschema ergibt sich, dass nur, wenn die Relais 99CN und 33HBX gespeist und aktiviert sind, der Ansteuerkreis gesperrt werden kann. Daher wird aufgrund der obigen Analyse angenommen, dass der Versagen des normal geschlossenen Kontakts C - NC des Energiespeicherungsendschalters 33HB die Ursache dafür sein könnte, dass der Motor keine Energie speichern kann.
Die Wartungspersonal öffnete vor Ort die Rückwandplatte des Schaltgerätemechanismus und entfernte den Energiespeicherungsendschalter. Nach Prüfung und Messung stellte man fest, dass die internen Kontakte des Energiespeicherungsendschalters 33HB während des Energiespeicherungsprozesses beschädigt wurden, sodass die Spannungsquelle nicht über ihren normal geschlossenen Kontakt C - NC passieren konnte. Als Folge davon konnten die Wicklungen von 99CN und 33HBX keine Spannung erhalten. Der 99CN-Kontaktor wurde nicht betätigt, und die Spannungsquelle konnte nicht mit dem Energiespeicherungsmotor verbunden werden. Gleichzeitig waren die normal geschlossenen Kontakte 21 - 22 von 99CN und die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 von 33HBX lange Zeit im Ansteuerkreis verbunden. Da der Federmechanismus des Schaltgeräts nicht gespeist war und der sekundäre Ansteuerkreis leitete, konnte das Schaltgerät nicht normal schließen, und die Ankerwicklung würde auch verbrennen.
3. Behandlung und Änderung
Einfach den Energiespeicherungsendschalter zu ersetzen, kann den speziellen Fehler, der in diesem Artikel beschrieben wird, nicht grundsätzlich lösen. Aufgrund des unzureichenden Designs und der unvollständigen Verriegelungsmechanik führt ein Defekt am Energiespeicherungsendschalter zu einem Versagen im Ansteuerkreis. Daher werden die folgenden Änderungen an den Energiespeicherungs- und Ansteuerkreisen vorgenommen:
(1) Der Energiespeicherungsendschalter 33HB besteht aus einem Paar normal geschlossener Kontakte und einem Paar normal offener Kontakte, wobei die beiden Paare der Kontakte mechanisch verriegelt sind. Gemäß den Eigenschaften des Wegschalters werden die folgenden Änderungen vorgenommen: Verbinden Sie den normal geschlossenen Kontakt C - NC von 33HB mit der Wicklung von 99CN, wie in Abbildung 2 dargestellt. Diese Änderung behält die Funktion bei, dass der Ansteuerkreis des Schaltgeräts während des Energiespeicherungsprozesses unterbrochen und nicht geschlossen werden kann. Verbinden Sie den normal offenen Kontakt O - NO von 33HB mit der Wicklung von 33HBX. Nachdem die Federenergiespeicherung abgeschlossen ist, schließt der normal offene Kontakt O - NO von 33HB, um die Wicklung von 33HBX zu verbinden. Gleichzeitig entfernen Sie die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 des Relais 33HBX, die im Ansteuerkreis verbunden sind, und ersetzen sie durch die normal offenen Kontakte 43 - 44 von 33HBX. Die obige Änderung ändert von einem Paar Kontakte, die zwei Relais steuern, zu jedem Paar Kontakte, das ein Relais steuert. Dies stellt sicher, dass der Ansteuerkreis weder während des Nicht-Energiespeicherungs- noch des Energiespeicherungsprozesses geleitet werden kann. Nur nachdem die Federenergiespeicherung abgeschlossen ist und die Wicklung von 33HBX gespeist und die normal offenen Kontakte 43 - 44 geschlossen sind, kann der Ansteuerkreis verbunden werden. Gleichzeitig reduziert dies die langfristige Belastung des Energiespeicherungsendschalters und verlängert seine Lebensdauer.
(2) Fügen Sie ein Zeitrelais T hinzu. Verbinden Sie die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 des Relais 33HBX in Serie mit der Wicklung des Zeitrelais, und stellen Sie die Betriebszeitgrenze des Zeitrelais auf 15 s ein, was etwas länger als die Federenergiespeicherzeit des Schaltgeräts ist. Durch das Hinzufügen des Zeitrelais kann Folgendes erreicht werden: Während der 15 s, in denen die Feder nicht gespeist ist und während des Energiespeicherungsprozesses, wird die Wicklung von 33HBX nicht gespeist, die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 sind geschlossen, und das Zeitrelais sendet ein Signal, das keine Energiespeicherung anzeigt. Nachdem die Federenergiespeicherung abgeschlossen ist, wird 33HBX gespeist und betätigt, die normal geschlossenen Kontakte 31 - 32 werden getrennt, und das Zeitrelais hörte auf, das Signal ohne Energiespeicherung zu senden, was anzeigt, dass die Energiespeicherung erfolgreich war.
4. Schlussfolgerung
Dieser Artikel konzentriert sich darauf, die Mängel im Steuerkreis eines 110-kV-SF₆-Schaltgeräts zu beheben. Der normal offene Kontakt des Energiespeicherungsendschalters wird in Serie mit dem Motorkontrollkreis von 99CN verbunden, und der normal geschlossene Kontakt des 33HBX-Relais, der in Serie im Ansteuerkreis verbunden ist, wird durch einen normal offenen Kontakt ersetzt. Dies stellt sicher, dass der Ansteuerkreis erst dann verbunden werden kann, wenn die mechanischen Bauteile den Energiespeicherungsendschalter 33HB drücken, d. h. nachdem die Federenergiespeicherung abgeschlossen und das 33HBX-Relais betätigt ist.
Gleichzeitig bietet das Hinzufügen eines Zeitrelais eine Alarmfunktion für das Energiespeicherungssignal. Der modifizierte Ansteuerkreis des Schaltgeräts hat nicht nur eine einfache und zuverlässige Verkabelung, sondern hilft den Bedienern auch, schnell zu erkennen, ob eine Energiespeicherung erfolgt ist, und verhindert effektiv, dass die Wicklung aufgrund fehlender Energiespeicherung verbrennt. Nach der Modifikation und Inbetriebnahme arbeiten alle Indikatoren des Sekundärkreises dieses Typs von Schaltgerät normal, die Parametertests sind korrekt, und es treten keine abnormalen Fehler beim Öffnen und Schließen auf.
