SL400 Contactor de vacío falla ao non disparar Análise en profundidade das causas e solucións

Nas empresas de xeración de enerxía, nos sistemas de alimentación auxiliar de alta tensión, utilizanse contactores de vacío de alta tensión como electrodomésticos de control para motores de alta tensión, transformadores, inversores de frecuencia e outros equipos eléctricos. Permiten o control remoto e a operación frecuente, gañando así unha amplia aplicación. Se os fallos dos contactores de vacío non se manexan oportunamente, afectará directamente a seguridade e a operación económica das unidades de xeración nas empresas de xeración de enerxía.

Entre os contactores de vacío do sistema de alimentación auxiliar de alta tensión das Unidades 3 e 4 dunha central térmica, hai 60 contactores de vacío SL400 de 400A. Dende a súa puesta en servizo en 2015 ata finais de 2016, múltiples contactores de vacío no sistema de manejo de carbón experimentaron fallos como a negativa do mecanismo de disparo a disparar, a quema da bobina de disparo e a activación do sinal de alarma "desconexión do circuito de control", resultando na incapacidade do equipo para parar. Como un extremo da bobina de disparo está conectado directamente ao polo negativo, tamén pode provocar unha conexión directa ao polo negativo de corrente continua, levando ao fallo do dispositivo de protección e poñendo graves riscos ocultos para a seguridade da operación. Ademais, a necesidade de disparar manualmente no local cando o contactor de vacío se recusa a disparar tamén supón riscos significativos de seguridade para o persoal de operación.

1. Principio de funcionamento do mecanismo de operación

O mecanismo de operación do contactor de vacío tipo SL-400 seleccionado pola central térmica é un mecanismo de mantemento mecánico. Cando a bobina de pechado do contactor de vacío está energizada, o núcleo móbil de pechado impulsa o mecanismo principal para moverse baixo a acción da forza electromagnética. O rodillo no núcleo móbil de pechado entra en contacto co tope de disparo, bloqueando o compoñente executivo para manter o contactor no estado pechado. Ao mesmo tempo, a molla está comprimida para almacenar a enerxía de disparo, e a peça de conexión do tope de disparo e a placa curvada do electroimán de disparo están elevadas para prepararse para o disparo.

Cando a bobina de disparo recibe unha fonte de alimentación pulsada, o núcleo móbil de disparo atrai a placa curvada para moverse cara abaixo. A placa curvada impacta na peça de conexión do tope de disparo, liberando a posición de punto morto mantida polo rodillo do núcleo móbil de pechado e o tope de disparo. Baixo a acción da molla, ocorre un disparo rápido. O núcleo móbil de pechado, impulsado pola molla de disparo, rota co eixo principal á posición da placa de límite e pára, completando o proceso de disparo.

2. Análise das causas

2.1 Aspecto eléctrico

A inspección do circuito de disparo mostrou que a resistencia de contacto do conector secundario, contactos auxiliares do contactor de posición de vacío e contactos do manípulo de operación era normal. A tensión de saída de corrente continua era aproximadamente 110V, e non había situación de voltaxe demasiado baixa na bobina de disparo. Non se atoparon fenómenos como malha de aislamento ou fios sueltos ou desgastados no circuito de control.

A desconexión do circuito de control de disparo é un sinal de alarma activado polo disparo do contactor de vacío de alimentación de control debido a unha energización prolongada e a quema da bobina de disparo. Polo tanto, cando o contactor SL experimenta unha negativa a disparar, as causas eléctricas poden ser basicamente descartadas.

2.2 Aspecto mecánico

Deseño inadecuado do material da peça de conexión do tope de disparo: Os materiais orixinais do tope de disparo, a placa curvada do electroimán de disparo e a peça de conexión eran acero ao carbono, que ten unha alta magnetización. Despois de múltiples operacións de energización e disparo, a placa curvada e a peça de conexión foron gradualmente magnetizadas polo campo magnético xerado pola bobina durante o proceso de disparo, resultando nunha certa forza magnética mutua e aumentando a resistencia mecánica do disparo. Se ocorre un fallo de disparo e se realizan operacións frecuentes, a bobina de disparo será queimada.

Magnetismo residual na bobina de disparo despois da energización: Isto leva a unha diminución do fluxo magnético da bobina de disparo, resultando nun torque de disparo insuficiente e un disparo non fiable. As operacións de disparo frecuentes facen que a bobina de disparo estea energizada durante moito tempo, xerando calor e finalmente queimándose.

Atascamento mecánico entre o tope de disparo e o rodillo de posicionamento: As partes rotativas carecen de graxa lubricante. As rebabas nas partes móbeis do orificio de posicionamento da placa curvada e do eixe de posicionamento, ou a desviación do orificio de posicionamento debido ao desgaste, causan atascamentos. Despois de múltiples operacións do electroimán de disparo, a resistencia de fricción de disparo aumenta gradualmente, levando a un sobrecarga e a quema da bobina de disparo.

Arranque e parada frecuentes do equipo: As cintas transportadoras de carbón e os trituradores de carbón son equipos que se arrancan e paran frecuentemente. Cando ocorre o fallo de negativa a disparar, estes dispositivos xa operaron máis de 500 veces. A bobina de disparo está frecuentemente energizada e xera calor, que acelera o envellecemento do aislamiento da bobina a un certo nivel.

3. Métodos de manexo

Substitución de materiais para compoñentes clave: Substituir o material da peça de conexión do tope de disparo de acero ao carbono por acero inoxidable non magnético, e substituír os parafusos de acero galvanizado por parafusos de cobre. Isto evita que a peça de conexión sexa magnetizada, reducindo significativamente a resistencia mecánica do disparo e, polo tanto, a consumición de enerxía de disparo.

Desmagnetización de compoñentes clave: Desmagnetizar a base da placa e a placa curvada do electroimán de disparo utilizando o método de golpe antes da instalación. Isto reduce adicionalmente a resistencia atractiva entre estes compoñentes e a peça de conexión do tope de disparo, aumenta o margen de forza de disparo e asegura o pechado e disparo fiables do contactor.

Transformación local da bobina orixinal: Substituír a bobina orixinal por unha con unha resistencia de aproximadamente 20Ω, aumentar o número de espiras da bobina para reforzar o fluxo magnético e manter a forza electromagnética da operación da bobina por encima dun valor determinado. Ao mesmo tempo, o aumento da resistencia do circuito de disparo reduce a corrente do circuito, diminui a xeración de calor da bobina durante a energización, ralentiza a taxa de envellecemento da bobina e reduce eficazmente o fenómeno de negativa a disparar debido á diminución da tensión da bobina de disparo debido ao aumento da resistencia de contacto debido á quema e oxidación dos contactos auxiliares.

Lubricación e manutención das partes mecánicas: Aplicar graxa lubricante ao tope de disparo e ao rodillo de posicionamento do contactor de vacío, así como ás partes rotativas do tope de disparo. Pulir e recortar as rebabas e partes desgastadas nas partes móbeis do orificio de posicionamento da placa curvada, e realizar lubrificación e manutención nas partes rotativas da peça de conexión do tope de disparo. Despois da proba de tensión mínima de acción de disparo, o valor de acción está basicamente controlado entre 45V e 55V, mantendo o mecanismo de disparo en bo estado e mellorando significativamente a seguridade e fiabilidade do disparo.

4. Medidas preventivas

• Manutención e probas regulares: Realizar unha manutención menor anual e unha manutención maior cada cinco anos despois da operación normal, e realizar correctamente a manutención do mecanismo e as probas preventivas.

• Selección e aceptación estritas do equipo: Asegurar a correcta selección do equipo de contactores de vacío e controlar estritamente a calidade da comisión, entrega e aceptación.

• Monitorización en tempo real da operación: Fortalecer a monitorización durante a operación para identificar e manexar problemas de forma oportuna.

• Optimización dos procedementos de manutención: Captar máis a fondo as condicións reais do equipo e revisar e mellorar os procedementos de manutención baseados nos métodos e experiencia de manexo de fallos.

• Fortalecer a inspección e xestión do equipo operado frecuentemente: Intensificar a inspección e xestión dos contactores de vacío no equipo operado frecuentemente.

• Enfocarse na inspección das partes mecánicas: Prestar atención á inspección das partes mecánicas do contactor de vacío, incluíndo verificar se o mecanismo de operación está ben lubricado, opera con flexibilidade e sen atascos. Especial atención debe prestar a verificar se hai atascos entre a placa curvada do electroimán de disparo e a peça de conexión do tope de disparo.

• Utilizar os períodos de parada da unidade para a manutención: Aproveitar completamente os períodos de parada e reserva da unidade para realizar a manutención do mecanismo do contactor de vacío e realizar probas preventivas como a proba de tensión de acción das bobinas de pechado e disparo. Isto axuda a captar a tendencia de deterioro e a ajustar e manexar potenciais problemas de forma oportuna.

5. Conclusión

Os contactores de vacío despois do manexo foron postos en operación durante case un ano sen fallos como a negativa a disparar ou a quema da bobina. A central térmica volviu a inspeccionar os contactores de vacío no sistema de manejo de carbón que acumularon de novo 500 a 1.000 operacións e realizou a proba de tensión mínima de acción de disparo. Os resultados mostraron que a resistencia de corrente continua e o aislamento das bobinas de disparo estaban en bo estado, o valor de tensión de acción non aumentou significativamente, e as probas de disparo eléctrico no local/remoto foron precisas e fiables. Isto mellorou enormemente o nivel de saúde e a fiabilidade do equipo, mentres que reduciu a carga de manutención e ahorró custos de manutención.