SL400 Stofzuigercontactor schakelt niet uit? Diepgaande analyse van oorzaken en oplossingen

In de hoge-spanningshulpkrachtstroom van energiebedrijven worden hoge-spanningsvacuümcontactors gebruikt als besturingsapparatuur voor hoge-spanningsmotoren, transformatoren, frequentieregelaars en andere elektrische apparatuur. Ze stellen afstandsbediening en frequente bediening mogelijk, waardoor ze wijdverspreid worden toegepast. Als storingen in vacuümcontactors niet snel worden verholpen, zal dit direct de veilige en economische werking van de generatie-eenheden in energiebedrijven beïnvloeden.

Van de vacuümcontactors in het hoge-spanningshulpkrachtstroom van eenheid 3 en 4 van een thermische krachtcentrale zijn 60 SL400-type 400A vacuümcontactors. Van hun inbedrijfstelling in 2015 tot eind 2016 ervoeren meerdere vacuümcontactors in het kolenverwerkingsysteem storingen zoals weigeren om te schakelen, verbranden van de schakelspoel, en activering van het "onderbrekingscircuitsignaal" alarm, waardoor de apparatuur niet kon worden uitgeschakeld. Aangezien één uiteinde van de schakelspoel rechtstreeks verbonden is met de negatieve pool, kan dit ook leiden tot directe aarding van de DC-negatieve pool, wat resulteert in falen van de beschermingsapparatuur en ernstige veiligheidsrisico's vormt. Tegelijkertijd brengt de noodzaak van handmatig ter plaatse schakelen bij weigeren van de vacuümcontactor ook significante veiligheidsrisico's voor het personeel met zich mee.

1. Werking van het bedieningsmechanisme

Het bedieningsmechanisme van de door de thermische krachtcentrale geselecteerde SL-400 type vacuümcontactor is een mechanisch vasthoudend mechanisme. Wanneer de sluitingsspoel van de vacuümcontactor onder stroom wordt gezet, drijft de sluitingbewegende ijzerkern het hoofdasmechanisme in beweging onder invloed van elektromagnetische kracht. De rol op de sluitingbewegende ijzerkern komt in contact met de uitschakelpin, die het uitvoerende component op slot zet om de contactor in de gesloten toestand te houden. Tegelijkertijd wordt de veer ingedrukt om uitschakelenergie op te slaan, en worden de uitschakelpinverbinder en de uitschakelelectromagneetplaat opgetild om voorbereid te zijn op uitschakeling.

Wanneer de uitschakelspoel een pulsmachtbron ontvangt, trekt de uitschakelbewegende ijzerkern de plaat omlaag. De plaat raakt de uitschakelpinverbinder, waardoor de doodpuntpositie die wordt onderhouden door de sluitingbewegende ijzerkernrol en de uitschakelpin wordt vrijgegeven. Onder invloed van de veer vindt snelle uitschakeling plaats. De sluitingbewegende ijzerkern, gedreven door de uitschakelever, roteert met de hoofdas naar de positie van de limietplaat en stopt, waarmee de uitschakelingscyclus voltooid is.

2. Oorzakenanalyse

2.1 Elektrisch aspect

Inspectie van het uitschakelcircuit liet zien dat de contactweerstand van de secundaire stekker, de hulpcontacten van de standvacuümcontactor, en de bedieningshandvatcontacten normaal was. De DC-uitgangsspanning was ongeveer 110V, en er was geen situatie van te lage spanning op de uitschakelspoel. Er werden geen verschijnselen gevonden zoals slechte isolatie of aarding in het controlecircuit, of losse/versleten draden.

De uitschakelcontrolecircuitscheuring is een alarmsignaal dat wordt getriggerd door het uitschakelen van de controlekrachtvacuümcontactor door langdurige stroomtoevoer en verbranding van de uitschakelspoel. Daarom kunnen elektrische oorzaken bijna altijd worden uitgesloten wanneer de SL-contactor weigert om te schakelen.

2.2 Mechanisch aspect

Onvoldoende materiaalontwerp van de uitschakelpinverbinder: De originele materialen van de uitschakelpin, de uitschakelelectromagneetplaat en de verbinder waren koolstofstaal, wat hoog magnetisch is. Na meerdere stroomtoevoer- en uitschakeloperaties werden de plaat en de verbinder geleidelijk gemagnetiseerd door het magnetisch veld dat tijdens de uitschakelingscyclus door de spoel wordt gegenereerd, wat resulteerde in een zekere wederzijdse magnetische kracht en toenamende mechanische weerstand bij uitschakeling. Bij uitschakelproblemen en frequente operaties brandt de uitschakelspoel uit.

Residuele magnetisering van de uitschakelspoel na stroomtoevoer: Dit leidt tot een afname van het magnetische veld van de uitschakelspoel, wat resulteert in onvoldoende uitschakelmoment en onbetrouwbare uitschakeling. Frequente uitschakeloperaties veroorzaken dat de uitschakelspoel langdurig onder stroom staat, warmte genereert en uiteindelijk verbrandt.

Mechanische vastlopering tussen de uitschakelpin en de positioneringsrol: De draaiende delen ontberen smeerolie. Bortjes in de beweegbare delen van het boorgat en de positioneringsstang van de plaat, of afwijking van het boorgat door slijtage, veroorzaken vastlopering. Na meerdere operaties van de uitschakelelectromagneet neemt de uitschakelwrijving geleidelijk toe, wat leidt tot overbelasting en verbranding van de uitschakelspoel.

Frequente start- en stopoperaties van apparatuur: Kolenvervoerbandsystemen en kolenbrekers zijn apparatuur die vaak starten en stoppen. Bij het optreden van uitschakelproblemen hebben deze apparaten al meer dan 500 keer geopereerd. De uitschakelspoel staat vaak onder stroom en genereert warmte, wat de isolatieouderdom van de spoel in zekere mate versnelt.

3. Behandelmethode

Materiaalvervanging van belangrijke componenten: Vervang het materiaal van de uitschakelpinverbinder van koolstofstaal naar niet-magnetisch roestvast staal, en vervang de vastschroeven van gegalvaniseerd koolstofstaal naar koperschroeven. Dit voorkomt dat de verbinder gemagnetiseerd raakt, vermindert aanzienlijk de mechanische weerstand bij uitschakeling, en daarmee de energieverbruik bij uitschakeling.

Degaussing van kerncomponenten: Degaus de basisplaat en de plaat van de uitschakelelectromagneet met behulp van de tikmethode voordat ze worden geïnstalleerd. Dit vermindert verder de aantrekkende weerstand tussen deze componenten en de uitschakelpinverbinder, vergroot de marge van uitschakelkracht, en zorgt voor betrouwbare sluiting en uitschakeling van de contactor.

Lokalisatie-transformatie van de oorspronkelijke spoel: Vervang de oorspronkelijke spoel door een met een weerstand van ongeveer 20Ω, verhoog het aantal spoelwindingen om de magnetische flux te versterken, en houd de elektromagnetische kracht van de spoeloperatie boven een bepaalde waarde. Tegelijkertijd vermindert de toegenomen weerstand van het uitschakelcircuit de stroom, verlaagt de warmtegeneratie van de spoel tijdens stroomtoevoer, vertraagt de ouderdomsversnelling van de spoel, en vermindert effectief het uitschakelweigerfenomeen dat veroorzaakt wordt door de afname van de uitschakelspoelspanning door verbranding en oxidatie van de hulpcontacten.

Smering en onderhoud van mechanische delen: Smeer de uitschakelpin en de positioneringsrol van de vacuümcontactor, evenals de draaiende delen van de uitschakelpin. Polijst en trim de bortjes en slijtagesecties in de beweegbare delen van het boorgat van de plaat, en voer smering en onderhoud uit aan de draaiende delen van de uitschakelpinverbinder. Na de test van de minimale uitschakelactievoltage wordt de actiewaarde grotendeels beheerst tussen 45V en 55V, waardoor het uitschakelmechanisme in goede conditie blijft en de veiligheid en betrouwbaarheid van de uitschakeling aanzienlijk verbeterd wordt.

4. Preventieve maatregelen

• Regelmatig onderhoud en testen: Voer elk jaar een kleine onderhoudsronde uit en elke vijf jaar een grote onderhoudsronde na normale werking, en voer passend mechanisme-onderhoud en preventieve tests uit.

• Strikte selectie en acceptatie van apparatuur: Zorg voor juiste selectie van vacuümcontactorapparatuur, en strikte kwaliteitscontrole bij inbedrijfstelling, overdracht en acceptatie.

• Real-time operationele monitoring: Versterk de monitoring tijdens de bedrijfsvoering om problemen tijdig te identificeren en af te handelen.

• Optimalisatie van onderhoudsprocedures: Begrijp verder de feitelijke omstandigheden van de apparatuur, en herzie en verbeter de onderhoudsprocedures op basis van foutafhandelingsmethoden en -ervaringen.

• Versterking van inspectie en beheer van vaak gebruikte apparatuur: Verhoog de intensiteit van inspectie en beheer van vacuümcontactors in vaak gebruikte apparatuur.

• Focus op inspectie van mechanische delen: Besteed aandacht aan de inspectie van de mechanische delen van de vacuümcontactor, inclusief controleren of het bedieningsmechanisme goed gesmeerd is, soepel werkt, en geen vastlopering heeft. Speciale aandacht moet worden besteed aan het controleren van vastlopering tussen de uitschakelelectromagneetplaat en de uitschakelpinverbinder.

• Gebruik van uitvalperiodes voor onderhoud: Maak optimaal gebruik van de uitvals- en reserveperiodes van de eenheid om onderhoud uit te voeren aan het vacuümcontactormechanisme en preventieve tests zoals de sluiting en uitschakelspoelactievoltagetest uit te voeren. Dit helpt bij het begrijpen van de vererings trend en het tijdig aanpassen en afhandelen van potentiële problemen.

5. Conclusie

De vacuümcontactors na behandeling zijn bijna een jaar in bedrijf zonder storingen zoals uitschakelweigering of spoelverbranding. De krachtcentrale inspecteerde opnieuw de vacuümcontactors in het kolenverwerkingsysteem die onlangs 500 tot 1.000 operaties hadden opgebouwd en voerde de minimale uitschakelactievoltagetest uit. De resultaten toonden aan dat de DC-weerstand en isolatie van de uitschakelspoelen in goede staat waren, de actievoltagewaarde aanzienlijk niet was toegenomen, en de ter plaatse/afstandsbediening elektrische uitschakeltesten nauwkeurig en betrouwbaar waren. Dit heeft de gezondheidsgraad en betrouwbaarheid van de apparatuur aanzienlijk verbeterd, terwijl het onderhoudsbelasting verminderd en onderhoudskosten bespaard werden.