Kegagalan SL400 Vacuum Contactor untuk Beroperasi? Analisis Mendalam tentang Penyebab dan Solusi

Dalam sistem tenaga bantu tegangan tinggi perusahaan pembangkit listrik, kontak vakum tegangan tinggi digunakan sebagai peralatan kontrol untuk motor tegangan tinggi, transformator, pengubah frekuensi, dan peralatan elektrik lainnya. Mereka memungkinkan kendali jarak jauh dan operasi yang sering, sehingga mendapatkan aplikasi yang luas. Jika kerusakan pada kontak vakum tidak ditangani dengan segera, hal ini akan secara langsung mempengaruhi operasi aman dan ekonomis unit pembangkit di perusahaan pembangkit listrik.

Di antara kontak vakum dalam sistem tenaga bantu tegangan tinggi Unit 3 dan 4 dari sebuah pembangkit listrik termal, 60 adalah kontak vakum tipe SL400 400A. Dari komisioning mereka pada tahun 2015 hingga akhir 2016, beberapa kontak vakum dalam sistem penanganan batubara mengalami kegagalan seperti mekanisme pemutusan menolak untuk beroperasi, kumparan pemutusan terbakar, dan aktivasi sinyal alarm "putus sirkuit kendali", menyebabkan peralatan tidak dapat dimatikan. Karena salah satu ujung kumparan pemutusan terhubung langsung ke elektroda negatif, hal ini juga dapat menyebabkan grounding langsung elektroda DC negatif, menyebabkan perangkat perlindungan gagal beroperasi dan membawa ancaman serius terhadap operasi aman. Sementara itu, kebutuhan untuk pemutusan manual di tempat saat kontak vakum menolak untuk beroperasi juga membawa risiko keselamatan yang signifikan bagi staf operasi.

1. Prinsip Kerja Mekanisme Operasi

Mekanisme operasi kontak vakum tipe SL-400 yang dipilih oleh pembangkit listrik termal adalah mekanisme tahanan mekanis. Ketika kumparan tutup kontak vakum diberi energi, inti besi gerak tutup mendorong mekanisme poros utama bergerak di bawah pengaruh gaya elektromagnet. Rol pada inti besi gerak tutup bersentuhan dengan detent pemutusan, mengunci komponen eksekusi untuk menjaga kontak dalam keadaan tertutup. Pada saat yang sama, pegas dikompresi untuk menyimpan energi pemutusan, dan bagian penghubung detent pemutusan dan pelat melengkung elektromagnet dipindahkan untuk mempersiapkan pemutusan.

Ketika kumparan pemutusan menerima pasokan daya pulsa, inti besi gerak pemutusan menarik pelat melengkung bergerak ke bawah. Pelat melengkung menabrak bagian penghubung detent pemutusan, melepaskan posisi mati yang dipertahankan oleh rol inti besi gerak tutup dan detent pemutusan. Di bawah pengaruh pegas, pemutusan cepat terjadi. Inti besi gerak tutup, didorong oleh pegas pemutusan, berputar dengan poros utama ke posisi pelat batas dan berhenti, menyelesaikan proses pemutusan.

2. Analisis Penyebab

2.1 Aspek Elektrikal

Pemeriksaan rangkaian pemutusan menunjukkan bahwa resistansi kontak plug sekunder, kontak bantu kontak vakum posisi, dan kontak pegangan operasi normal. Tegangan output DC sekitar 110V, dan tidak ada situasi tegangan rendah berlebihan pada kumparan pemutusan. Tidak ditemukan fenomena seperti isolasi buruk atau kabel longgar/aus.

Putus sirkuit kendali adalah sinyal alarm yang dipicu oleh pemutusan kontak vakum tenaga kendali karena pengenergian jangka panjang dan terbakarnya kumparan pemutusan. Oleh karena itu, ketika kontak SL mengalami penolakan pemutusan, penyebab elektrikal dapat dieliminasi secara dasar.

2.2 Aspek Mekanikal

Desain material yang tidak adekuat untuk bagian penghubung detent pemutusan: Bahan asli detent pemutusan, pelat melengkung elektromagnet, dan bagian penghubung adalah baja karbon, yang memiliki magnetisme tinggi. Setelah beberapa kali pengenergian dan operasi pemutusan, pelat melengkung dan bagian penghubung secara bertahap dimagnetisasi oleh medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan selama proses pemutusan, menghasilkan gaya magnet saling tertentu dan meningkatkan hambatan mekanis pemutusan. Jika terjadi kegagalan pemutusan dan operasi sering dilakukan, kumparan pemutusan akan terbakar.

Sisa magnetisme pada kumparan pemutusan setelah pengenergian: Ini menyebabkan penurunan fluks magnet kumparan pemutusan, menghasilkan torsi pemutusan yang tidak cukup dan pemutusan yang tidak andal. Operasi pemutusan yang sering menyebabkan kumparan pemutusan diberi energi untuk waktu yang lama, menghasilkan panas dan akhirnya terbakar.

Macet mekanis antara detent pemutusan dan roller posisi: Bagian berputar kekurangan pelumas. Bulu pada bagian gerak pelat melengkung lubang posisi dan batang posisi, atau penyimpangan lubang posisi karena aus, menyebabkan macet. Setelah beberapa kali operasi elektromagnet pemutusan, gesekan pemutusan secara bertahap meningkat, menyebabkan beban berlebih dan terbakarnya kumparan pemutusan.

Pemulai dan pemutusan peralatan yang sering: Konveyor sabuk penanganan batubara dan penghancur batubara adalah peralatan yang sering dimulai dan dimatikan. Ketika terjadi kegagalan pemutusan, perangkat ini telah beroperasi lebih dari 500 kali. Kumparan pemutusan sering diberi energi dan menghasilkan panas, yang mempercepat penuaan isolasi kumparan dalam batas tertentu.

3. Metode Penanganan

Penggantian material komponen kunci: Ganti material bagian penghubung detent pemutusan dari baja karbon menjadi baja tahan karat non-magnetik, dan ganti sekrup pengunci dari baja karbon galvanis menjadi sekrup tembaga. Hal ini mencegah bagian penghubung dimagnetisasi, secara signifikan mengurangi hambatan mekanis pemutusan, dan dengan demikian mengurangi konsumsi energi pemutusan.

Demagnetisasi komponen inti: Demagnetisasi pelat dasar dan pelat melengkung elektromagnet menggunakan metode ketukan sebelum instalasi. Hal ini lebih lanjut mengurangi hambatan tarik antara komponen-komponen tersebut dan bagian penghubung detent pemutusan, meningkatkan margin gaya pemutusan, dan memastikan penutupan dan pemutusan kontak yang andal.

Transformasi lokal kumparan asli: Ganti kumparan asli dengan yang memiliki resistansi sekitar 20Ω, tambah jumlah putaran kumparan untuk meningkatkan fluks magnet, dan menjaga gaya elektromagnet operasi kumparan di atas nilai tertentu. Pada saat yang sama, peningkatan resistansi rangkaian pemutusan mengurangi arus rangkaian, menurunkan panas yang dihasilkan oleh kumparan selama pengenergian, memperlambat laju penuaan kumparan, dan secara efektif mengurangi fenomena penolakan pemutusan yang disebabkan oleh penurunan tegangan kumparan pemutusan akibat peningkatan resistansi kontak dari terbakar dan oksidasi kontak bantu.

Pelumasan dan perawatan bagian mekanis: Olesi pelumas pada detent pemutusan dan roller posisi kontak vakum, serta bagian berputar detent pemutusan. Amplas dan potong bulu dan bagian aus pada bagian gerak lubang posisi pelat melengkung, dan lakukan pelumasan dan perawatan pada bagian berputar bagian penghubung detent pemutusan. Setelah uji tegangan aksi pemutusan minimum, nilai aksi pada dasarnya dikendalikan antara 45V dan 55V, menjaga mekanisme pemutusan dalam kondisi baik dan sangat meningkatkan keamanan dan keandalan pemutusan.

4. Tindakan Pencegahan

• Perawatan dan pengujian berkala: Lakukan perawatan minor setahun sekali dan perawatan mayor setiap lima tahun setelah operasi normal, dan lakukan perawatan mekanisme dan pengujian pencegahan dengan tepat.

• Seleksi dan penerimaan peralatan yang ketat: Pastikan seleksi peralatan kontak vakum yang tepat, dan kendalikan kualitas komisioning, serah terima, dan penerimaan dengan ketat.

• Pemantauan operasi real-time: Perkuat pemantauan selama operasi untuk mengidentifikasi dan menangani masalah dengan segera.

• Optimalkan prosedur perawatan: Kuasai kondisi aktual peralatan, dan tinjau dan perbaiki prosedur proses perawatan berdasarkan metode dan pengalaman penanganan kerusakan.

• Perkuat inspeksi dan manajemen peralatan yang sering dioperasikan: Tingkatkan intensitas inspeksi dan manajemen kontak vakum dalam peralatan yang sering dioperasikan.

• Fokus pada inspeksi bagian mekanis: Perhatikan inspeksi bagian mekanis kontak vakum, termasuk memeriksa apakah mekanisme operasi dilumasi dengan baik, beroperasi fleksibel, dan tidak macet. Perhatian khusus harus diberikan pada pemeriksaan kemacetan antara pelat melengkung elektromagnet pemutusan dan bagian penghubung detent pemutusan.

• Manfaatkan periode shutdown unit untuk perawatan: Manfaatkan sepenuhnya periode shutdown dan siaga unit untuk melakukan perawatan mekanisme kontak vakum dan mengadakan uji pencegahan seperti uji tegangan aksi kumparan tutup dan pemutusan. Ini membantu memahami tren degradasi dan menyesuaikan serta menangani masalah potensial dengan segera.

5. Kesimpulan

Kontak vakum setelah ditangani telah beroperasi selama hampir setahun tanpa adanya kerusakan seperti penolakan pemutusan atau terbakarnya kumparan. Pembangkit listrik kembali memeriksa kontak vakum dalam sistem penanganan batubara yang telah mengumpulkan 500 hingga 1.000 operasi baru dan melakukan uji tegangan aksi pemutusan minimum. Hasil menunjukkan bahwa resistansi DC dan isolasi kumparan pemutusan dalam kondisi baik, nilai tegangan aksi tidak meningkat secara signifikan, dan uji pemutusan listrik di tempat/jarak jauh akurat dan andal. Hal ini telah sangat meningkatkan tingkat kesehatan dan keandalan peralatan, sambil mengurangi beban kerja perawatan dan menghemat biaya perawatan.