SL400 Vakuüm Kontaktörün Kesilmesi Başarısız Oldu? Nedenlerin ve Çözümlerin Derin Analizi

Elektrik üretim işletmelerinin yüksek gerilimli yardımcı güç sisteminde, yüksek gerilimli vakum kontakörleri, yüksek gerilimli motorlar, transformatörler, frekans çeviriciler ve diğer elektrik ekipmanları için kontrol elektirik cihazı olarak kullanılır. Uzaktan kontrol ve sık kullanım imkanı sağladığından yaygın bir şekilde uygulanmaktadır. Eğer vakum kontakörlerindeki arızalar hemen ele alınmazsa, bu doğrudan elektrik üretim işletmelerinin ünitelerinin güvenli ve ekonomik işlemesini etkileyecektir.

Bir termik santralın 3. ve 4. ünitesinin yüksek gerilimli yardımcı güç sistemindeki vakum kontakörler arasında, 2015'ten 2016 yılı sonuna kadar komisyon edilen 60 SL400-tipi 400A vakum kontakörü bulunmaktadır. Kömür taşıma sistemindeki birden fazla vakum kontakörü, sekerleme mekanizmasının sekerlememesi, sekerleme bobininin yanması ve "kontrol devresi kopuşu" alarm sinyalinin aktif olması gibi arızalar yaşadı. Bu durum, ekipmanın kapatılmasını engelledi. Sekerleme bobininin bir ucunun direkt negatif elektroda bağlı olması, DC negatif elektrodasının doğrudan yerleştirmesine neden olabilir, bu da koruma cihazlarının çalışmasını engelleyerek güvenli işleme ciddi gizli tehlikeler oluşturur. Ayrıca, vakum kontakörün sekerlememe durumunda manuel sekerlemek için yapılan on-site işlemler, operasyon personeline önemli güvenlik riskleri getirir.

1. İşletme Mekanizmasının Çalışma Prensibi

Termik santral tarafından seçilen SL-400 tipi vakum kontakörünün işletme mekanizması, mekanik tutma türü bir mekanizmadır. Vakum kontakörünün kapama bobini enerji alırken, kapama hareketli demiri manyetik kuvvet etkisi altında ana mili iterek hareket ettirir. Kapama hareketli demirin üzerindeki rul, sekerleme detent ile temas eder, yürütme bileşenini kilitleyerek kontakörün kapalı halde kalmasını sağlar. Aynı zamanda, yay sıkıştırılarak sekerleme enerjisi depolanır ve sekerleme detent bağlayıcı parçası ile sekerleme manyetik bükme levhası kaldırılır, sekerlemeye hazırlanır.

Sekerleme bobini pulsesel güç kaynağı alırken, sekerleme hareketli demir bükme levhasını aşağı doğru çeker. Bükme levha, sekerleme detent bağlayıcı parçasına vurarak, kapama hareketli demir rulü ile sekerleme detent'in koruyucu konumunu serbest bırakır. Yay etkisiyle hızlı sekerleme gerçekleşir. Kapama hareketli demir, sekerleme yayının etkisiyle ana mil ile birlikte sınırlayıcı plaka pozisyonuna döner ve durur, böylece sekerleme işlemi tamamlanır.

2. Neden Analizi

2.1 Elektriksel Bakım

Sekerleme devresinin incelenmesi, ikincil fişi, pozisyon vakum kontakörünün yardımcı kontaktları ve operasyon sapma kontaktlarının temas direncinin normal olduğunu göstermiştir. DC çıkış voltajı yaklaşık 110V idi ve sekerleme bobininde çok düşük voltaj durumu yoktu. Kontrol devresinde izolasyonun kötüleşmesi veya tel yollarının gevşemesi/gıcırması gibi durumlar gözlemlenmedi.

Sekerleme kontrol devresi kopuşu, uzun süreli enerji alımı ve sekerleme bobininin yanması sonucu kontrol gücü vakum kontakörünün sekerlemesi nedeniyle tetiklenen bir alarm sinyalidir. Bu nedenle, SL kontakörü sekerlememe durumu yaşandığında, elektriksel nedenler temel olarak dışlanabilir.

2.2 Mekanik Bakım

Sekerleme detent bağlayıcı parçanın malzeme tasarımının yetersiz olması: Orijinal olarak sekerleme detent, sekerleme manyetik bükme levha ve bağlayıcı parça, yüksek mıknatıslılığa sahip olan karbon çeliğinden yapılmıştı. Çok sayıda enerji alım ve sekerleme işleminden sonra, bükme levha ve bağlayıcı parça, sekerleme sırasında bobinden kaynaklanan manyetik alan tarafından yavaş yavaş mıknatıslanmış, bu da belirli bir karşılıklı manyetik kuvvet ve sekerlemenin mekanik direncini artırmıştır. Eğer sekerleme başarısız olursa ve sık işlemler gerçekleştirildiyse, sekerleme bobini yanacaktır.

Enerji alımı sonrası sekerleme bobininde kalan mıknatıslılık: Bu, sekerleme bobinin manyetik akışını azaltarak, sekerleme torkunu düşürür ve sekerlemeyi güvenli kılmaz. Sık sekerleme işlemleri, sekerleme bobininin uzun süre enerji almasına neden olur, ısıyı artırır ve nihayetinde yanar.

Sekerleme detent ile pozisyon rul arasındaki mekanik sıkışma: Dönen parçalara yağlama yağ eksikliği vardır. Bükme levha pozisyon deliğinin ve pozisyon çubuğunun hareketli parçalarındaki buruşukluklar veya aşınma nedeniyle pozisyon deliğinin sapması, sıkışmayı tetikler. Sekerleme manyetik elemanın birçok işlemi sonrasında, sekerleme sürtünme direnci yavaş yavaş artar, bu da sekerleme bobininin aşırı yüklenip yanmasına neden olur.

Ekipmanın sık başlangıç ve kapanışı: Kömür taşıma bant konveyörleri ve kömür öğütücüleri, sık başlangıç ve kapanış yapan ekipmanlardır. Sekerlememe hatası olduğunda, bu cihazlar zaten 500'den fazla işlem yapmıştır. Sekerleme bobini sık sık enerji alıp ısınıyor, bu da bobinin yalıtım yaşlanmasını bir ölçüde hızlandırır.

3. İlgilenme Yöntemleri

Kritik parçaların malzeme değiştirilmesi: Sekerleme detent bağlayıcı parçanın malzemesi, karbon çeliğinden mıknatıssız paslanmaz çeliğe değiştirilir ve sabit vidalar galvanize karbon çeliğinden bakır vidalara değiştirilir. Bu, bağlayıcı parçanın mıknatıslanmasını önler, sekerlemenin mekanik direncini büyük ölçüde azaltır ve böylece sekerleme enerji tüketimini azaltır.

Temel parçaların mıknatıslılığının kaldırılması: Kurulum öncesinde sekerleme manyetik taban plaka ve bükme levhanın çalma yöntemi ile mıknatıslılığı kaldırılır. Bu, bu parçalar ile sekerleme detent bağlayıcı parçaları arasındaki çekici direnci daha da azaltır, sekerleme kuvvet marjını artırır ve kontakörün güvenilir kapama ve sekerlemesini sağlar.

Orijinal bobinin yerelleştirme dönüştürülmesi: Orijinal bobin yaklaşık 20Ω dirençli bir bobin ile değiştirilir, bobin sarım sayısını artırarak manyetik akışı artırır ve bobin işleminin manyetik kuvvetini belirli bir değerden üstünde tutar. Aynı zamanda, sekerleme devresindeki direnç artışı, devre akımını azaltır, bobinin enerji aldığı zamanki ısı üretimi azalır, bobin yaşlanma hızı yavaşlar ve yardımcı kontaktların yanması ve oksidasyonundan kaynaklanan sekerleme bobinindeki voltaj düşüşü nedeniyle oluşan sekerlememe olaylarını etkili bir şekilde azaltır.

Mekanik parçaların yağlama ve bakımı: Vakum kontakörünün sekerleme detent ve pozisyon rulüne, sekerleme detent'in dönen parçalarına yağlama yağ uygulanır. Bükme levha pozisyon deliğinin hareketli parçalarındaki buruşuklukları ve aşınmış parçaları cilalayıp düzeltir, sekerleme detent bağlayıcı parçalarının dönen parçalarına yağlama ve bakım yapılır. Minimum sekerleme eylem voltaj testi sonrasında, eylem değeri genellikle 45V ile 55V arasında kontrol edilir, sekerleme mekanizması iyi durumda tutulur ve sekerlemenin güvenliği ve güvenilirliği büyük ölçüde artar.

4. Önleyici Tedbirler

• Düzenli bakım ve test: Normal işlem sonrası yılda bir kez küçük bakım, beş yılda bir büyük bakım yapılır ve mekanizma bakımını ve önleyici testleri uygun şekilde gerçekleştirilir.

• Katı ekipman seçimi ve kabulü: Vakum kontakör ekipmanının doğru seçilmesi sağlanır ve komisyonda, teslimatta ve kabulde kalite katı kontrol edilir.

• Gerçek zamanlı işlem izleme: İşlem sırasında izlemeyi güçlendirerek sorunları zamanında tespit eder ve ele alır.

• Bakım prosedürlerinin optimize edilmesi: Ekipmanın gerçek durumunu daha iyi kavrayarak, arıza ele alma yöntemleri ve deneyimlerine dayanarak bakım süreç prosedürlerini gözden geçirir ve geliştirir.

• Sık kullanılan ekipmanların inceleme ve yönetiminin güçlendirilmesi: Sık kullanılan ekipmanlardaki vakum kontakörlerin inceleme ve yönetim yoğunluğunu artırır.

• Mekanik parçaların incelemesine odaklanmak: Vakum kontakörün mekanik parçalarını incelemeye önem verir, işletme mekanizmasının yağlanmış, esnek çalışıp çalışmadığına ve sıkışma olup olmadığını kontrol eder. Özellikle sekerleme manyetik bükme levha ile sekerleme detent bağlayıcı parçaları arasındaki sıkışmayı kontrol etmeye dikkat eder.

• Birim kapalı ve bekleme dönemlerini bakım için kullanmak: Birim kapalı ve bekleme dönemlerini tam anlamıyla kullanarak vakum kontakör mekanizmasının bakımını ve kapama ve sekerleme bobin eylem voltaj testi gibi önleyici testlerini gerçekleştirir. Bu, bozulma eğilimini kavramaya ve potansiyel sorunları zamanında ayarlamaya ve ele almaya yardımcı olur.

5. Sonuç

İşlenmiş vakum kontakörler, yaklaşık bir yıl boyunca herhangi bir sekerlememe veya bobin yanma gibi arıza olmadan faaliyet göstermiştir. Santral, kömür taşıma sistemindeki vakum kontakörlerin yeni toplam 500 ila 1.000 işlemi olanları tekrar inceledi ve minimum sekerleme eylem voltaj testini yaptı. Sonuçlar, sekerleme bobinlerinin DC direnci ve yalıtımı iyi durumda olduğunu, eylem voltaj değeri önemli ölçüde artmadığını ve mevcut/uzaktan elektrik sekerleme testlerinin doğru ve güvenilir olduğunu gösterdi. Bu, ekipmanın sağlık düzeyini ve güvenilirliğini büyük ölçüde artırdı, bakım iş yükünü azalttı ve bakım maliyetlerini tasarruf etti.