Análise e mellora do sobrecalentamento da bobina de pechado causado polo fallo no almacenamento de enerxía do interruptor de circuito de alta tensión SF6
Os interruptores de alta tensión SF₆ son equipos eléctricos de alta tensión para exteriores trifásicos AC 50Hz. Adoptan una estructura de cámara de extinción de arco autoenergética y están equipados con mecanismos de muelle. Estos interruptores tienen una estructura simple, son fáciles de operar y ofrecen alta seguridad y fiabilidad. Por lo tanto, se utilizan ampliamente para el control y protección de líneas de transmisión y distribución, y también pueden servir como interruptores de enlace.
El sistema de 110kV de cierta subestación emplea este tipo de interruptor. Sin embargo, a medida que aumentan los años de operación, las imperfecciones en el circuito secundario comienzan a ser evidentes. En particular, se producen con frecuencia fallos donde el muelle de cierre se quema debido a problemas en el circuito de almacenamiento de energía. Este artículo toma un fallo especial ocurrido durante la operación de este tipo de interruptor como ejemplo para realizar un análisis y proponer medidas de mejora correspondientes.
1 Fenómeno do fallo
O interruptor de alta tensión SF₆ de 110kV en unha subestación de 220kV utiliza un mecanismo de muelle como dispositivo de almacenamiento de enerxía. Cando o interruptor está no estado abierto e o circuito eléctrico de cierre indica normalidade, o persoal de operación envía unha señal de operación de cierre. Pero non só o interruptor non se pecha, senón que tamén o muelle de cierre se quema. ¿Por qué ocorre este fallo especial cando se cumpriron todas as condicións de cierre? Para evitar a repetición de fallos similares, debe realizarse unha investigación e análise seria.
2 Análise do fallo
No circuito de control de cierre deste tipo de interruptor, YF é o interruptor de transferencia "local/remoto" (como se mostra na Figura 1). Cando se require un cierre remoto, o polo positivo da fonte de alimentación opera a través de C7→contactos 3-4 de YF→contactos normalmente cerrados 31-32 do relé auxiliar antitripulación 52Y→contactos normalmente cerrados 21-22 do relé de almacenamiento de energia de muelle 99CN→contactos normalmente cerrados 31-32 do relé 49MX→contactos normalmente cerrados 31-32 do relé de monitorización do estado do muelle de cierre 33HBX→contactos auxiliares normalmente cerrados 1-2 e 5-6 do interruptor→muelle de cierre 52C→contactos normalmente cerrados 31-32 do relé de bloqueo de baixa tensión de gas SF₆ 63GLX→polo negativo da fonte de alimentación de control de operación. Cando se aplica a tensión de alimentación ao muelle de cierre 52C, o electroimán actúa para pechar o interruptor.
Basándonos no anterior análisis de circuito, para que o muelle de cierre 52C esté energizado, deben cumplirse as seguintes catro condicións:
Os muelles de 52Y, 49MX e 33HBX non están energizados, e os seus contactos normalmente cerrados 31-32 están conectados no circuito de control de cierre;
O muelle de 99CN non está energizado, e os seus contactos normalmente cerrados 21-22 están conectados ao circuito de control de cierre;
52B está na posición aberta, e os seus contactos auxiliares normalmente cerrados 1-2 e 5-6 están conectados ao circuito de control de cierre;
Os contactos normalmente cerrados 31-32 do relé de gas SF₆ 63GLX están pechados, conectando o circuito de control de cierre.
A través do análise, pode verse que cando se cumplen todas as condicións mencionadas, a tensión de control pode aplicarse ao muelle, provocando o sobrecalentamento do muelle de cierre. Ao inspeccionar inicialmente a carcasa, descubríuse que o manómetro de presión de gas SF₆ indica normalidade, mentres que a indicación mecánica do muelle de cierre mostra ausencia de almacenamiento de enerxía. ¿Por qué o circuito de cierre puede conducirse cando non hai almacenamiento de enerxía? Polo tanto, é necesario realizar unha inspección adicional do circuito de almacenamiento de enerxía do muelle de cierre.
Como se pode ver no circuito de almacenamiento de enerxía do motor na Figura 1, cando o muelle de cierre deste interruptor non está energizado, o contacto normalmente cerrado C-NC do conmutador de fin de carrera 33HB instalado na parte trasera do mecanismo del interruptor controla simultáneamente os relés 99CN e 33HBX, conectando o polo positivo da fonte de alimentación de control DC:
O relé de almacenamiento de enerxía de muelle 99CN está energizado e opera, e a súa fonte de alimentación conecta o circuito do motor, e o muelle de cierre se energiza para o almacenamiento de enerxía; ao mesmo tempo, os contactos normalmente cerrados 21-22 de 99CN están desconectados no circuito de control de cierre, evitando que o interruptor se peche accidentalmente durante o proceso de almacenamiento de enerxía do muelle.
Cando o muelle del relé auxiliar de monitorización do estado do muelle de cierre 33HBX está energizado, os contactos normalmente cerrados 31-32 de 33HBX conectados no circuito de control de cierre están desconectados. Esto asegura que durante el proceso de almacenamiento de enerxía del muelle, el circuito de cierre secundario del interruptor esté en posición abierta, tenendo una función de doble bloqueo confiable con los contactos normalmente cerrados 21-22 de 99CN.
Cando el almacenamiento de enerxía del muelle está en su lugar, los componentes mecánicos del mecanismo de almacenamiento de enerxía desconectan el contacto normalmente cerrado C-NC del conmutador de fin de carrera 33HB. Los muelles de 99CN y 33HBX pierden potencia, y el almacenamiento de enerxía termina. Los contactos normalmente cerrados 21-22 de 99CN y los contactos normalmente cerrados 31-32 de 33HBX conectan el circuito de control de cierre. Según la función de los contactos en el diagrama de cableado del componente, solo cuando los relés 99CN y 33HBX están energizados y activados, el circuito de cierre puede bloquearse. Por lo tanto, basándose en el análisis anterior, se juzga que el fallo del contacto normalmente cerrado C-NC del conmutador de fin de carrera 33HB puede ser la causa de la incapacidad del motor para almacenar enerxía.
El personal de mantenimiento abrió la placa trasera del mecanismo del interruptor in situ y retiró el conmutador de fin de carrera. Después de la inspección y medición, se descubrió que los contactos internos del conmutador de fin de carrera 33HB se dañaron durante el proceso de almacenamiento de enerxía, impidiendo que la fuente de alimentación pasara a través de su contacto normalmente cerrado C-NC. Como resultado, los muelles de 99CN y 33HBX no podían recibir potencia. El contactor 99CN no operaba, y la fuente de alimentación no podía conectarse al motor de almacenamiento de enerxía. Al mismo tiempo, los contactos normalmente cerrados 21-22 de 99CN y los contactos normalmente cerrados 31-32 de 33HBX estaban conectados al circuito de cierre durante mucho tiempo. Dado que el mecanismo de muelle del interruptor no estaba energizado y el circuito de cierre secundario estaba conduciendo, no solo el interruptor no podía cerrarse normalmente, sino que el muelle de cierre también se quemaba.
3 Tratamento e modificación
Simplesmente reemplazar o conmutador de fin de carrera de almacenamiento de enerxía non pode resolver esencialmente o fallo especial descrito neste artigo. Debido ao diseño irrazoable e ao mecanismo de interbloqueo imperfecto, unha vez que o conmutador de fin de carrera de almacenamiento de enerxía se deteriora, isto levará a un fallo no circuito de cierre. Polo tanto, se realizan as seguintes modificaciones nos circuitos de almacenamiento de enerxía e control de cierre:
(1) O conmutador de fin de carrera de almacenamento de enerxía 33HB consta dun par de contactos normalmente cerrados e un par de contactos normalmente abertos, coas dúas parellas de contactos interbloqueados mecánicamente. De acordo cos características do interruptor de via, realizanse as seguintes modificacions: Conectar o contacto normalmente cerrado C-NC de 33HB ao muelle de 99CN, como se mostra na Figura 2. Esta modificación mantén a función de que o circuito de cierre do interruptor estea desconnectado e non poida pechar durante o proceso de almacenamento de enerxía. Conectar o contacto normalmente aberto O-NO de 33HB ao muelle de 33HBX. Despois de que o almacenamento de enerxía do muelle estea en súa posición, o contacto normalmente aberto O-NO de 33HB pecha para conectar o muelle de 33HBX. Ao mesmo tempo, eliminar os contactos normalmente cerrados 31-32 do relé 33HBX conectados no circuito de control de cierre e substituílos polos contactos normalmente abertos 43-44 de 33HBX. A modificación anterior cambia de un par de contactos controlando dous relés a cada par de contactos controlando un relé. Isto asegura que o circuito de control de cierre non poida conducirse durante os procesos de non almacenamento de enerxía e almacenamento de enerxía. Só despois de que o almacenamento de enerxía do muelle estea en súa posición, cando o muelle de 33HBX estea energizado e os contactos normalmente abertos 43-44 pechen, o circuito de control de cierre pode conectarse. Ao mesmo tempo, tamén reduce a carga a longo prazo no conmutador de fin de carrera de almacenamento de enerxía e prolonga a súa vida útil.
(2) Adicione un relé de tempo T. Conecte os contactos normalmente cerrados 31-32 do relé 33HBX en serie con el muelle del relé de tiempo, y establezca el tiempo de operación del relé de tiempo en 15s, que es ligeramente más largo que el tiempo de almacenamiento de energía del resorte del interruptor. La adición del relé de tiempo puede lograr lo siguiente: Durante los 15s en que el resorte no está energizado y durante el proceso de almacenamiento de energía, el muelle de 33HBX no está energizado, los contactos normalmente cerrados 31-32 están cerrados, y el relé de tiempo emite una señal indicando falta de almacenamiento de energía. Después de que el almacenamiento de energía del resorte esté en su lugar, 33HBX se energiza y opera, los contactos normalmente cerrados 31-32 se desconectan, y el relé de tiempo deja de emitir la señal de falta de almacenamiento de energía, indicando que el almacenamiento de energía ha sido exitoso.
4 Conclusión
Este artículo se centra en modificar los defectos en el circuito de control de un interruptor SF₆ de 110kV. El contacto normalmente abierto del conmutador de fin de carrera de almacenamiento de energía se conecta en serie al circuito de control del motor 99CN, y el contacto normalmente cerrado del relé 33HBX conectado en serie en el circuito de control de cierre se reemplaza por un contacto normalmente abierto. Esto asegura que solo cuando los componentes mecánicos presionan el conmutador de fin de carrera 33HB, es decir, después de que el almacenamiento de energía del resorte esté en su lugar y el relé 33HBX opere, el circuito de control de cierre pueda conectarse.
Al mismo tiempo, la adición de un relé de tiempo proporciona una función de alarma para la señal de almacenamiento de energía. El circuito de control de cierre modificado del interruptor no solo tiene un cableado simple y confiable, sino que también ayuda al personal de operación a determinar rápidamente si se ha producido el almacenamiento de energía, previniendo eficazmente el fallo del sobrecalentamiento del muelle de cierre causado por la falta de almacenamiento de energía. Después de la modificación y puesta en marcha, todos los indicadores del circuito secundario de este tipo de interruptor funcionan normalmente, las pruebas de parámetros son correctas, y no se producen fallos anormales durante las operaciones de apertura y cierre.
