SL400 Vakuumkontaktor fungerar inte? En djupgående analys av orsaker och lösningar

I det högspänningsbiståndsströmsystemet i kraftproduktionsföretag används högspänningvakuumkontakter som styrapparater för högspänningsmotorer, transformatorer, frekvensomvandlare och annan elektrisk utrustning. De möjliggör fjärrstyrning och frekventa operationer, vilket ger dem ett brett användningsområde. Om fel hos vakuumkontakter inte hanteras snabbt kommer det att direkt påverka den säkra och ekonomiska drift av produktionseenheterna i kraftproduktionsföretag.

Av de vakuumkontakterna i det högspänningsbiståndsströmsystemet för enheter 3 och 4 i en värmekraftverk är 60 stycken SL400-typ 400A vakuumkontakter. Från deras inrättande 2015 till slutet av 2016 upplevde flera vakuumkontakter i kolhanteringssystemet fel såsom avslutningsmekanismens nekande att avsluta, avslutningsbobinens brinnande och aktivering av larmet "kontrollkretsavbrott", vilket ledde till att utrustningen inte kunde stängas av. Eftersom ena änden av avslutningsbobinen är direkt ansluten till negativpolen kan detta också leda till direkta jordförbindelser av DC-negativpolen, vilket orsakar skyddsutrustningens misslyckande att fungera och utgör allvarliga dolda faror för säker drift. Samtidigt innebär behovet av manuell avstängning på plats när vakuumkontakten vägrar att avsluta betydande säkerhetsrisker för driftpersonalen.

1. Arbetsprincip för driftmekanismen

Driftmekanismen för den SL-400 typ vakuumkontakt som valts av värmekraftverket är en mekanisk hållande-mekanism. När stängningsbobinen för vakuumkontakten är energiserad driver stängningsrörelsejärnkärnan huvudaxelmekanismen under verkan av elektromagnetisk kraft. Rullaren på stängningsrörelsejärnkärnan kommer i kontakt med avslutningsdetent, låser exekveringskomponenten för att hålla kontakten i stängd position. Samtidigt komprimeras fjädern för att lagra avslutningsenergi, och avslutningsdetentkopplingen och avslutnings-elektromagneten böjplatta lyfts för att förbereda för avslutning.

När avslutningsbobinen får en pulssignal drar avslutningsrörelsejärnkärnan böjplattan nedåt. Böjplattan påverkar avslutningsdetentkopplingen, frigör den dödpunkt som bibehålls av stängningsrörelsejärnkärnans rullare och avslutningsdetent. Under verkan av fjädern inträffar snabb avslutning. Stängningsrörelsejärnkärnan, drivet av avslutningsfjädern, roterar med huvudaxeln till gränsplattans position och stoppar, fullbordar avslutningsprocessen.

2. Orsaksanalys

2.1 Elektrisk aspekt

Inspektion av avslutningskretsen visade att kontaktmotståndet för sekundärplugg, hjälpkontakter för positionsvakuumkontakt och driftstyrhandtagskontakter var normalt. DC-utmatningsspänningen var ungefär 110V, och det fanns ingen situation med för låg spänning på avslutningsbobinen. Inga fenomen som dålig isolering eller jordning i kontrollkretsen eller lösa/slitna trådar upptäcktes.

Avbrottet i avslutningskontrollkretsen är ett larmsignal som utlöses av avslutning av kontrollström-vakuumkontakten på grund av långvarig energisering och uppbränning av avslutningsbobinen. Därför kan elektriska orsaker i princip utelämnas när SL-kontakten vägrar att avsluta.

2.2 Mekanisk aspekt

Otillräcklig materialdesign av avslutningsdetentkopplingen: De ursprungliga materialen för avslutningsdetent, avslutnings-elektromagnetböjplatta och kopplingen var kolstål, vilket har hög magnetism. Efter flera energiseringar och avslutningar magnetiserades böjplattan och kopplingen gradvis av det magnetfält som genereras av bobinen under avslutningsprocessen, vilket resulterade i en viss magnetisk kraft mellan dessa komponenter och ökade den mekaniska motståndskraften vid avslutning. Om avslutningsfel uppstår och frekventa operationer utförs kommer avslutningsbobinen att brännas upp.

Residualmagnetism i avslutningsbobinen efter energisering: Detta leder till en minskning av magnetflödet i avslutningsbobinen, vilket resulterar i otillräcklig avslutningsmoment och osäker avslutning. Frekventa avslutningsoperationer gör att avslutningsbobinen energiseras under lång tid, genererar värme och slutligen brinner upp.

Mekanisk fastning mellan avslutningsdetent och positionsrulle: Rörliga delar saknar smörjmedel. Skägg i rörliga delar av böjplattans positionshål och positionspinne, eller avvikelse av positionshålet på grund av nötning, orsakar fastning. Efter flera operationer av avslutnings-elektromagnet ökar avslutnings friktiongradvis, vilket leder till överbelastning och uppbränning av avslutningsbobinen.

Frekventa start och stopp av utrustning: Koltransportband och kolkrossare är utrustning som startar och stannar ofta. När avslutningsfel uppstår har dessa enheter redan opererat mer än 500 gånger. Avslutningsbobinen energiseras ofta och genererar värme, vilket accelererar isoleringens åldring i viss utsträckning.

3. Hanteringsmetoder

Materialbyte för nyckelkomponenter: Byt material för avslutningsdetentkopplingen från kolstål till icke-magnetisk rostfritt stål, och byt fastningskraven från galvaniserat kolstål till kopparskruvar. Detta förhindrar att kopplingen magnetiseras, minskar signifikant den mekaniska motståndskraften vid avslutning, och därmed minskar avslutningsenergiförbrukningen.

Demagnetisering av kärnkomponenter: Demagnetisera avslutnings-elektromagnetbasplattan och böjplattan med tappningsmetoden innan installation. Detta minskar ytterligare attraktionsmotståndet mellan dessa komponenter och avslutningsdetentkopplingen, ökar avslutningskraftsmarginalen, och säkerställer pålitlig stängning och avslutning av kontakten.

Lokalisering omvandling av den ursprungliga bobinen: Byt den ursprungliga bobinen mot en med resistans på ungefär 20Ω, öka antalet bobinvirningar för att förstärka magnetflödet, och hålla elektromagnetiska krafter under bobinens drift över en viss nivå. Samtidigt minskar den ökade resistansen i avslutningskretsen strömmen i kretsen, sänker värmeutvecklingen i bobinen under energisering, saktar ner åldringstakten för bobinen, och effektivt minskar avslutningsnekanden som orsakas av minskad avslutningsbobinspänning på grund av ökad kontaktmotstånd från uppbrända och oksiderade hjälpkontakter.

Smörjning och underhåll av mekaniska delar: Tillämpa smörjmedel på avslutningsdetent och positionsrulle för vakuumkontakten, samt rörliga delar av avslutningsdetent. Polera och trimma skägg och nötta delar i rörliga delar av böjplattans positionshål, och utför smörjning och underhåll på rörliga delar av avslutningsdetentkopplingen. Efter test av minimal avslutningsverksamhetsspänning kontrolleras verksamhetsvärdet i stort sett mellan 45V och 55V, vilket håller avslutningsmekanismen i bra skick och stort sett förbättrar säkerheten och pålitligheten av avslutning.

4. Preventiva åtgärder

• Regelbundet underhåll och test: Genomföra mindre underhåll en gång per år och större underhåll en gång var femte år efter normal drift, och utföra ordentligt mekaniskt underhåll och förebyggande tester.

• Strikt utrustningsval och acceptans: Se till att vakuumkontakte utrustning väljs korrekt, och strikt kontrollera kvaliteten på inrättning, överlämning och acceptans.

• Realidriftsövervakning: Förstärk övervakning under drift för att snabbt identifiera och hantera problem.

• Optimera underhållsprocedurer: Få ytterligare grepp om den faktiska tillståndet för utrustningen, och revidera och förbättra underhållsprocessprocedurer baserat på fejlhanteringsmetoder och erfarenheter.

• Förstärk inspektion och hantering av ofta driftade utrustningar: Förstärk inspektions- och hanteringsintensiteten av vakuumkontakter i ofta driftade utrustningar.

• Fokusera på mekanisk delsinspektion: Lägg särskild vikt vid inspektion av vakuumkontaktens mekaniska delar, inklusive kontroll av om driftmekanismen är väl smord, fungerar flexibelt och saknar fastning. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt kontroll av fastning mellan avslutnings-elektromagnetböjplatta och avslutningsdetentkoppling.

• Använd enhetsstoppperioder för underhåll: Utnyttja fullt ut enhetsstopp och beredskapsperioder för att utföra underhåll på vakuumkontaktmekanismen och genomföra förebyggande tester som stäng- och avslutningsbobinsverksamhetsvolttest. Detta hjälper till att få grepp om försämringstrenden och snabbt justera och hantera potentiella problem.

5. Slutsats

De vakuumkontakter som behandlats har varit i drift i nästan ett år utan några fel som avslutningsnekanden eller bobinuppbränning. Kraftverket kontrollerade igen vakuumkontakterna i kolhanteringssystemet som hade nytt ackumulerat 500 till 1 000 operationer och genomförde testet av minimal avslutningsverksamhetsspänning. Resultaten visade att DC-resistansen och isoleringen av avslutningsbobiner var i bra skick, verksamhetsvoltsvärdet ökade inte signifikant, och på-plats/fjärrstyrd elektrisk avslutningstest var korrekt och pålitlig. Detta har stort sett förbättrat hälsotillståndet och pålitligheten hos utrustningen, samtidigt som det minskat underhållsarbetet och sparade underhållskostnader.