Fallada de la interrupció del contactor a vaixell SL400? Anàlisi en profunditat de les causes i solucions

En el sistema de alimentación auxiliar de alta tensión de les empreses de generació d'electricitat, es fan servir contactors de vacuï en alt voltatge com a aparells de control per a motors de alta tensió, transformadors, variadors de freqüència i altres equips electrònics. Aquests permeten el control remot i l'operació freqüent, cosa que els ha fet guanyar una amplia aplicació. Si no es tracten prontament els errors dels contactors de vacuï, això afectarà directament la operació segura i econòmica de les unitats de generació en les empreses de generació d'electricitat.

Entre els contactors de vacuï del sistema de alimentació auxiliar de alta tensió de les Unitats 3 i 4 d'una central tèrmica, n'hi ha 60 de tipus SL400 amb 400A. Des de la seva entrada en funcionament el 2015 fins a finals de 2016, diversos contactors de vacuï del sistema de manipulació de carbó van experimentar falles com la negativa del mecanisme de desconnectar-se a fer-ho, la cremada de la bobina de desconnexió i l'activació de la senyalització d'alarma de "desconnexió del circuit de control", resultant en que l'equip no pogués aturar-se. Com que un extrem de la bobina de desconnexió està connectat directament al pol negatiu, també pot causar una connexió directa a terra del pol negatiu de corrent contínua, provocant el fallament de l'operació del dispositiu de protecció i posant greus perillos ocults a la operació segura. Alhora, la necessitat de desconnectar manualment in situ quan el contactor de vacuï nega a desconnectar-se també comporta significatius riscos de seguretat pel personal d'operació.

1. Principi de treball del mecanisme d'operació

El mecanisme d'operació del contactor de vacuï de tipus SL-400 seleccionat per la central tèrmica és un mecanisme de retenció mecànica. Quan la bobina de connexió del contactor de vacuï s'energita, el nucli mòbil de connexió impulsa el mecanisme de l'eix principal a moure's sota l'acció de la força electromagnètica. La roda sobre el nucli mòbil de connexió entra en contacte amb l'engranatge de desconnexió, bloquejant el component executiu per mantenir el contactor en estat de connexió. Al mateix temps, la molla es comprimeix per emmagatzemar l'energia de desconnexió, i la peça de connexió de l'engranatge de desconnexió i la placa de corbatura de l'electromagnet de desconnexió s'aixecen per preparar-se per a la desconnexió.

Quan la bobina de desconnexió rep un alimentador de puls, el nucli mòbil de desconnexió atrau la placa de corbatura a moure's cap avall. La placa de corbatura impacta la peça de connexió de l'engranatge de desconnexió, alliberant la posició de mort punt mantinguda pel rodamunt del nucli mòbil de connexió i l'engranatge de desconnexió. Sota l'acció de la molla, es produeix una desconnexió ràpida. El nucli mòbil de connexió, impulsat per la molla de desconnexió, gira amb l'eix principal fins a la posició de la placa de límit i s'atura, completant el procés de desconnexió.

2. Anàlisi de causes

2.1 Aspecte elèctric

L'inspecció del circuit de desconnexió va mostrar que la resistència de contacte del connector secundari, dels contactes auxiliars del contactor de vacuï de posició i dels contactes de la maneta d'operació era normal. La tensió de sortida de corrent contínua era aproximadament de 110V, i no hi havia situacions de baixa tensió excessiva en la bobina de desconnexió. No es van trobar fenòmens com aislament deficient o cabluts freds/estossats en el circuit de control.

La desconexió del circuit de control és un senyal d'alarma activat per la desconnexió del contactor de vacuï de la font de control degut a l'energització prolongada i la cremada de la bobina de desconnexió. Per tant, quan el contactor SL experimenta una negativa a desconnectar-se, es poden descartar bàsicament les causes elèctriques.

2.2 Aspecte mecànic

Disseny de material insuficient de la peça de connexió de l'engranatge de desconnexió: Els materials originals de l'engranatge de desconnexió, la placa de corbatura de l'electromagnet de desconnexió i la peça de connexió eren d'acer carbonós, que té una alta magnetitza. Després de múltiples operacions d'energització i desconnexió, la placa de corbatura i la peça de connexió van ser gradualment magnetitzades pel camp magnètic generat per la bobina durant el procés de desconnexió, resultant en una certa força magnètica mútua i incrementant la resistència mecànica de la desconnexió. Si ocorre una falla de desconnexió i es realitzen operacions freqüents, la bobina de desconnexió es cremarà.

Magnetisme residual en la bobina de desconnexió després de l'energització: Això porta a una disminució del flux magnètic de la bobina de desconnexió, resultant en un moment de desconnexió insuficient i una desconnexió no fiable. Les operacions de desconnexió freqüents fan que la bobina de desconnexió s'energiti per un llarg període, generant calor i finalment cremant-se.

Enganxament mecànic entre l'engranatge de desconnexió i el rodamunt de posició: Les parts rotatives manquen de graxa lubrificadora. Les barbes en les parts mòbils del forat de posició de la placa de corbatura i el reglat de posició, o la desviació del forat de posició degut a l'ús, causen enganxaments. Després de múltiples operacions de l'electromagnet de desconnexió, la resistència de fricció de la desconnexió augmenta gradualment, portant a un sobrecàrrega i la cremada de la bobina de desconnexió.

Inici i parada freqüents de l'equip: Les cintes transportadores de carbó i els trituradors de carbó són equips que inicien i s'apaguen freqüentment. Quan ocorre la falla de negativa a desconnectar-se, aquests dispositius ja han operat més de 500 vegades. La bobina de desconnexió sovint s'energita i genera calor, accelerant en certa manera l'envelleiment de l'aislament de la bobina.

3. Mètodes de resolució

Substitució de material per a components clau: Substituir el material de la peça de connexió de l'engranatge de desconnexió de l'acer carbonós a l'acer inoxidable no magnètic, i substituir els tornills fixadors de l'acer galvanitzat a tornills de cupre. Això evita que la peça de connexió sigui magnetitzada, reduint significativament la resistència mecànica de la desconnexió, i així reduint el consum d'energia de la desconnexió.

Desmagnetització de components clau: Desmagnetitzar la base de l'electromagnet de desconnexió i la placa de corbatura mitjançant el mètode de percussió abans de la instal·lació. Això redueix encara més la resistència d'atracció entre aquests components i la peça de connexió de l'engranatge de desconnexió, augmentant el marge de força de desconnexió i assegurant una connexió i desconnexió fiables del contactor.

Transformació local de la bobina original: Substituir la bobina original per una amb una resistència d'aproximadament 20Ω, augmentant el nombre de voltes de la bobina per augmentar el flux magnètic, i mantenint la força electromagnètica de l'operació de la bobina per sobre d'un valor determinat. Al mateix temps, l'augment de la resistència del circuit de desconnexió redueix la corrent del circuit, disminuint la generació de calor de la bobina durant l'energització, ralentint la taxa d'envelleiment de la bobina i reduint efectivament el fenomen de negativa a desconnectar-se causat per la disminució de la tensió de la bobina de desconnexió degut a l'augment de la resistència de contacte causada per la cremada i l'oxidació dels contactes auxiliars.

Lubrificació i manteniment de les parts mecàniques: Aplicar graxa lubrificant a l'engranatge de desconnexió i al rodamunt de posició del contactor de vacuï, així com a les parts rotatives de l'engranatge de desconnexió. Polir i tallar les barbes i les parts usades en les parts mòbils del forat de posició de la placa de corbatura, i realitzar lubrificació i manteniment en les parts rotatives de la peça de connexió de l'engranatge de desconnexió. Després de la prova de tensió mínima d'acció de desconnexió, el valor d'acció es controla bàsicament entre 45V i 55V, mantenint el mecanisme de desconnexió en bon estat i millorant enormement la seguretat i fiabilitat de la desconnexió.

4. Mesures preventives

• Manteniment i proves regulars: Realitzar un manteniment menor una vegada any i un manteniment major cada cinc anys després de l'operació normal, i realitzar correctament el manteniment del mecanisme i les proves preventives.

• Selecció i acceptació estricta de l'equip: Assegurar la selecció adequada de l'equip del contactor de vacuï, i controlar estrictament la qualitat de la puesta en marcha, la transició i l'acceptació.

• Monitorització en temps real de l'operació: Reforçar la monitorització durant l'operació per identificar i gestionar els problemes de forma oportuna.

• Optimització dels procediments de manteniment: Assolir una comprensió més profunda de les condicions reals de l'equip, i revisar i millorar els procediments de manteniment basant-se en mètodes i experiències de gestió de fallades.

• Reforçar la inspecció i gestió de l'equip que opera freqüentment: Augmentar la intensitat de la inspecció i la gestió dels contactors de vacuï en l'equip que opera freqüentment.

• Fer èmfasi en la inspecció de les parts mecàniques: Prestar atenció a la inspecció de les parts mecàniques del contactor de vacuï, incloent la verificació de si el mecanisme d'operació està ben lubrificat, opera de manera flexible i no presenta enganxaments. Especial atenció s'ha de prestar a la inspecció d'enganxaments entre la placa de corbatura de l'electromagnet de desconnexió i la peça de connexió de l'engranatge de desconnexió.

• Utilitzar els períodes d'aturada de l'unitat per a manteniment: Fer ús total dels períodes d'aturada i en espera de l'unitat per realitzar el manteniment del mecanisme del contactor de vacuï i realitzar proves preventives com la prova de tensió d'acció de la bobina de connexió i desconnexió. Això ajuda a comprendre la tendència de deteriorament i a ajustar i gestionar de manera oportuna els problemes potencials.

5. Conclusió

Els contactors de vacuï després del tractament han estat en funcionament durant quasi un any sense cap falla com la negativa a desconnectar-se o la cremada de la bobina. La central tèrmica va tornar a inspeccionar els contactors de vacuï del sistema de manipulació de carbó que havien acumulat entre 500 i 1.000 operacions noves i va realitzar la prova de tensió mínima d'acció de desconnexió. Els resultats van mostrar que la resistència de corrent contínua i l'aislament de les bobines de desconnexió estaven en bones condicions, el valor de tensió d'acció no havia augmentat significativament, i les proves d'acció elèctrica in situ/remota eren precises i fiables. Això ha millorat enormement el nivell de salut i la fiabilitat de l'equip, mentre que ha reduït la càrrega de manteniment i ha estalviat costos de manteniment.