SL400 진공 컨택터의 트립 실패? 원인과 해결책의 심층 분석

발전 기업의 고압 보조 전력 시스템에서 고압 진공 접촉기는 고압 모터, 변압기, 주파수 변환기 및 기타 전기 장비를 제어하는 전기 부품으로 사용됩니다. 이를 통해 원격 제어와 빈번한 작동이 가능해져 널리 활용되고 있습니다. 만약 진공 접촉기의 문제점이 신속하게 처리되지 않으면, 발전 기업의 발전기의 안전하고 경제적인 운영에 직접적인 영향을 미칩니다.

열병합 발전소의 3, 4호기 고압 보조 전력 시스템에서 사용되는 진공 접촉기 중 60개는 SL400형 400A 진공 접촉기입니다. 2015년 운전 개시부터 2016년 말까지 석탄 취급 시스템의 여러 진공 접촉기에서 트립 기구의 트립 거부, 트립 코일의 소실, "제어 회로 단락" 경보 신호 발생 등의 고장이 발생하여 장비가 정지할 수 없었습니다. 트립 코일의 한쪽 끝이 음극에 직접 연결되어 있어 DC 음극의 직접 접지가 발생할 수도 있으며, 이로 인해 보호 장치가 작동하지 않고 안전한 운영에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다. 또한, 진공 접촉기가 트립을 거부할 때 현장에서 수동으로 트립을 수행해야 하는 필요성은 운영 직원에게 큰 안전 위험을 초래합니다.

1. 작동 기구의 작동 원리

열병합 발전소에서 선택한 SL-400형 진공 접촉기의 작동 기구는 기계식 유지 기구입니다. 진공 접촉기의 폐쇄 코일이 전기를 받으면, 폐쇄 이동 철심이 전자기력의 작용 하에 주축 기구를 움직입니다. 폐쇄 이동 철심의 롤러가 트립 디텐트와 접촉하여 실행 부품을 잠그고 접촉기를 폐쇄 상태로 유지합니다. 동시에 스프링이 압축되어 트립 에너지를 저장하고, 트립 디텐트 연결 부품과 트립 전자석 구부림 판이 들어가 트립 준비를 합니다.

트립 코일이 펄스 전원을 받으면, 트립 이동 철심이 구부림 판을 아래로 이동시키게 됩니다. 구부림 판이 트립 디텐트 연결 부품을 충격하여 폐쇄 이동 철심의 롤러와 트립 디텐트가 유지하던 사망 위치가 해제됩니다. 스프링의 작용으로 빠른 트립이 발생하며, 폐쇄 이동 철심은 트립 스프링에 의해 주축과 함께 리미트 플레이트 위치까지 회전하여 멈추고, 트립 과정을 완료합니다.

2. 원인 분석

2.1 전기적 측면

트립 회로 검사 결과, 2차 플러그, 위치 진공 접촉기의 보조 접점, 그리고 조작 핸들 접점의 접촉 저항은 정상적이었습니다. DC 출력 전압은 약 110V였으며, 트립 코일의 전압이 지나치게 낮은 상황은 발견되지 않았습니다. 제어 회로의 절연 접지 불량이나 와이어의 느슨함 또는 마모 현상도 발견되지 않았습니다.

트립 제어 회로 단락은 제어 전력 진공 접촉기의 트립으로 인해 트립 코일이 장시간 전력을 받아 소실될 때 발생하는 알람 신호입니다. 따라서 SL 접촉기가 트립 거부를 겪을 때, 전기적 원인은 기본적으로 배제할 수 있습니다.

2.2 기계적 측면

트립 디텐트 연결 부품의 재질 설계 부족: 트립 디텐트, 트립 전자석 구부림 판, 연결 부품의 원재료는 자기성이 강한 탄소강이었습니다. 여러 번의 전력 공급과 트립 작동 후, 구부림 판과 연결 부품은 트립 과정에서 코일이 생성하는 자기장에 의해 점진적으로 자화되어 일정한 상호 자기력을 가지게 되었고, 트립의 기계적 저항을 증가시켰습니다. 트립 실패가 발생하고 빈번한 작동이 이루어지면, 트립 코일이 소실됩니다.

전력 공급 후 트립 코일의 잔류 자성: 이로 인해 트립 코일의 자기 유량이 감소하여 트립 토크가 부족해지고 트립이 불안정해집니다. 빈번한 트립 작동으로 인해 트립 코일이 장시간 전력을 받아 열이 발생하여 결국 소실됩니다.

트립 디텐트와 포지셔닝 롤러 사이의 기계적 걸림: 회전 부품에 윤활유가 부족합니다. 구부림 판의 이동 부품의 버러거나 포지셔닝 구멍과 포지셔닝 막대의 마모로 인한 포지셔닝 구멍의 편차로 인해 걸림이 발생합니다. 트립 전자석의 여러 번의 작동 후, 트립 마찰 저항이 점진적으로 증가하여 트립 코일의 과부하와 소실을 초래합니다.

장비의 빈번한 시작 및 정지: 석탄 취급 벨트 컨베이어와 석탄 파쇄기는 빈번히 시작 및 정지하는 장비입니다. 트립 거부 고장이 발생할 때, 이러한 장비는 이미 500회 이상 작동했습니다. 트립 코일이 자주 전력을 받아 열이 발생하여 코일의 절연 노화를 가속화합니다.

3. 처리 방법

주요 부품의 재질 교체: 트립 디텐트 연결 부품의 재질을 탄소강에서 비자성 스테인리스 강으로, 고정 나사를 도금 탄소강에서 동 나사로 교체합니다. 이렇게 하면 연결 부품이 자화되는 것을 방지하고, 트립의 기계적 저항을 크게 줄여 트립 에너지 소비를 줄입니다.

핵심 부품의 탈자기: 설치 전 트립 전자석 베이스 플레이트와 구부림 판을 타핑 방법으로 탈자기합니다. 이를 통해 이러한 부품과 트립 디텐트 연결 부품 간의 매력 저항을 더욱 줄이고, 트립 힘 여유를 늘려 접촉기의 안정적인 폐쇄 및 트립을 보장합니다.

원래 코일의 국산화 개조: 저항이 약 20Ω인 코일로 교체하고, 코일의 회전수를 늘려 자기 유량을 향상시킵니다. 코일 작동의 전자기력을 일정 수준 이상으로 유지합니다. 동시에 트립 회로의 저항 증가는 회로 전류를 줄이고, 전력 공급 중 코일의 열 발생을 줄이며, 코일 노화 속도를 늦춥니다. 보조 접점의 소실 및 산화로 인한 접촉 저항 증가로 인한 트립 코일 전압 감소로 인한 트립 거부 현상을 효과적으로 줄입니다.

기계 부품의 윤활 및 유지 관리: 진공 접촉기의 트립 디텐트와 포지셔닝 롤러, 트립 디텐트의 회전 부품에 윤활유를 적용합니다. 구부림 판의 이동 부품의 버러와 마모 부분을 연마하고 다듬고, 트립 디텐트 연결 부품의 회전 부품에 윤활 및 유지 관리를 실시합니다. 최소 트립 작동 전압 테스트 후, 작동 값은 기본적으로 45V와 55V 사이로 제어되며, 트립 기구가 양호한 상태를 유지하고 트립의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시킵니다.

4. 예방 조치

• 정기적인 유지 보수 및 테스트: 정상 운전 후 매년 소규모 유지 보수를 실시하고, 5년마다 대규모 유지 보수를 실시하며, 적절하게 기구 유지 보수 및 예방 테스트를 수행합니다.

• 엄격한 장비 선정 및 수령: 진공 접촉기 장비의 적절한 선정을 보장하고, 시운전, 인수, 수령의 품질을 엄격히 관리합니다.

• 실시간 운영 모니터링: 운영 중 모니터링을 강화하여 문제를 신속히 식별하고 처리합니다.

• 유지 보수 절차 최적화: 장비의 실제 상태를 더 잘 파악하고, 고장 처리 방법과 경험을 바탕으로 유지 보수 절차를 수정 및 개선합니다.

• 빈번히 작동하는 장비의 검사 및 관리 강화: 빈번히 작동하는 장비의 진공 접촉기에 대한 검사 및 관리 강도를 높입니다.

• 기계 부품 검사에 주의: 진공 접촉기의 기계 부품을 검사하는데 특히 주의를 기울입니다. 작동 기구가 잘 윤활되어 있고, 유연하게 작동하며, 걸림이 없는지 확인합니다. 특히 트립 전자석 구부림 판과 트립 디텐트 연결 부품 사이의 걸림을 확인해야 합니다.

• 단위 정지 기간을 활용한 유지 보수: 단위 정지 및 대기 기간을 활용하여 진공 접촉기 기구의 유지 보수를 실시하고, 폐쇄 및 트립 코일 작동 전압 테스트와 같은 예방 테스트를 수행합니다. 이를 통해 악화 추세를 파악하고 잠재적인 문제를 즉시 조정 및 처리할 수 있습니다.

5. 결론

처리된 진공 접촉기는 거의 1년 동안 트립 거부나 코일 소실과 같은 고장 없이 운전되었습니다. 발전소는 석탄 취급 시스템의 진공 접촉기 중 새로 500~1,000회 작동한 것을 다시 검사하고 최소 트립 작동 전압 테스트를 실시했습니다. 결과는 트립 코일의 DC 저항과 절연 상태가 양호하며, 작동 전압 값이 크게 증가하지 않았고, 현장/원격 전기 트립 테스트가 정확하고 신뢰성이 있음을 보여주었습니다. 이로 인해 장비의 건전성 수준과 신뢰성이 크게 향상되었으며, 유지 보수 작업량이 줄어들고 유지 보수 비용을 절약할 수 있었습니다.