SL400 Вакуумний контактор не відключається? Глибокий аналіз причин та рішень

У високовольтній допоміжній системі живлення підприємств енергетики використовуються високовольтні вакуумні контактори як керувальні електроприлади для високовольтних двигунів, трансформаторів, частотних перетворювачів та іншого електрообладнання. Вони дозволяють віддалене керування та часте використання, завдяки чому їх застосування стало широко поширеним. Якщо нешвидко вирішувати проблеми з вакуумними контакторами, це безпосередньо вплине на безпечну та економічну роботу генеруючих одиниць у підприємствах енергетики.

Серед вакуумних контакторів високовольтної допоміжної системи живлення блоків №3 та №4 теплової електростанції 60 - це SL400-типу 400А вакуумні контактори. З моменту їх введення в експлуатацію у 2015 році до кінця 2016 року багато вакуумних контакторів у системі транспортування вугілля досвідчили відмови, такі як відмова механізму відключення, спалювання катушки відключення та активізація сигналу тривоги "відключення керуючого контуру", що призводило до неможливості відключення обладнання. Оскільки один кінець катушки відключення прямо з'єднаний з негативним електродом, це може також призвести до прямого занулення DC-негативного електрода, що призводить до невідповідної роботи пристроїв захисту та створює серйозні потенційні загрози для безпечної роботи. Однак, необхідність ручного відключення на місці, коли вакуумний контактор відмовляє від відключення, також створює значні ризики для особистого складу, що проводить операції.

1. Принцип роботи механізму

Механізм роботи вакуумного контактора типу SL-400, вибраного тепловою електростанцією, є механізмом з механічним утримуванням. Коли катушка замикання вакуумного контактора підсилюється, рухомий залізний сердечник замикання під дією електромагнітної сили приводить в рух головний осьовий механізм. Ролик на рухомому залізному сердечнику замикання входить в контакт з затримуючим захопом, фіксуючи виконавчий компонент, щоб контактор залишався в стані замикання. Одночасно пружина стискається, щоб зберегти енергію для відключення, а деталь, що з'єднує затримуючий захоп, та плита згинання електромагніта відключення піднімаються, підготовлюючись до відключення.

Коли катушка відключення отримує імпульсне живлення, рухомий залізний сердечник відключення притягує плиту згинання, що рухається вниз. Плита згинання ударяє деталь, що з'єднує затримуючий захоп, відпуская мертвий центр, що утримується роликом рухомого залізного сердечника замикання та затримуючим захопом. Під дією пружини відбувається швидке відключення. Рухомий залізний сердечник замикання, приводимий в рух пружиною відключення, обертається разом з головною віссю до положення крайньої пластини та зупиняється, завершуючи процес відключення.

2. Аналіз причин

2.1 Електричний аспект

Перевірка контуру відключення показала, що контактна опір вторинного штекера, допоміжних контактів позиційного вакуумного контактора та контактів оперативного пристрою були нормальними. DC-виходна напруга становила близько 110В, і не було ситуації, коли напруга на катушці відключення була надто низькою. Не було виявлено явищ, таких як погана ізоляція заземлення в керуючому контурі або ослаблені/зношені дроти.

Роз'єднання керуючого контуру відключення - це сигнал тривоги, що запускається через відключення контактора живлення керуючого контуру через довготривале підсилення та спалювання катушки відключення. Тому, коли контактор SL досвідчує відмову від відключення, електричні причини можна практично виключити.

2.2 Механічний аспект

Недостатньо продуманий матеріал деталі, що з'єднує затримуючий захоп: Переважно, матеріали затримуючого захопу, плити згинання електромагніта відключення та деталі, що з'єднують, були з високоуглецевої сталі, яка має високу магнітну провідність. Після багатьох операцій підсилення та відключення, плита згинання та деталі, що з'єднують, поступово намагнічувались магнітним полем, що створювалося катушкою під час відключення, що призводило до певної взаємної магнітної сили та збільшувало механічний опір відключення. Якщо відмова від відключення відбувається, і виконуються часті операції, катушка відключення буде спалена.

Залишкова магнетизація катушки відключення після підсилення: Це призводить до зменшення магнітного потоку катушки відключення, що призводить до недостатнього моменту відключення та ненадійного відключення. Часті операції відключення призводять до довготривалого підсилення катушки відключення, що генерує тепло та врешті-решт спалюється.

Механічне заклинивание між затримуючим захопом та позиційним роликом: Рухомі частини не мають змастильного масла. Загострення в рухомих частинах отвору позиційного засування плити згинання та позиційного валу, або відхилення отвору позиційного засування через зношення, призводять до заклинивания. Після багатьох операцій електромагніта відключення, тертя відключення поступово збільшується, що призводить до перевантаження та спалювання катушки відключення.

Часті запуски та зупинки обладнання: Конвеєри та дробарки для транспортування вугілля - це обладнання, що часто запускається та зупиняється. Коли відмова від відключення відбувається, ці пристрої вже виконали більше 500 операцій. Катушка відключення часто підсилюється та генерує тепло, що до певної міри прискорює старіння ізоляції катушки.

3. Методи вирішення

Заміна матеріалу ключових компонентів: Замінити матеріал деталі, що з'єднує затримуючий захоп, з високоуглецевої сталі на немагнітну нержавіючу сталь, та замінити кріпильні винти з гальмованої високоуглецевої сталі на мідяні винти. Це запобігає намагнічуванню деталі, що з'єднує, значно зменшує механічний опір відключення, та таким чином зменшує витрати енергії на відключення.

Демагнетизація ключових компонентів: Перед встановленням демагнетизувати основну платформу та плиту згинання електромагніта відключення методом удару. Це подальше зменшує притягувальний опір між цими компонентами та деталлю, що з'єднує затримуючий захоп, збільшує маржі моменту відключення, та забезпечує надійне замикання та відключення контактора.

Локалізація модифікації оригінальної катушки: Замінити оригінальну катушку на одну з опором близько 20Ω, збільшити кількість витків катушки, щоб підвищити магнітний потік, та підтримати електромагнітну силу роботи катушки понад певним значенням. Одночасно збільшення опору контуру відключення зменшує струм у контурі, знижує нагрівання катушки під час підсилення, повільно зменшує швидкість старіння катушки, та ефективно зменшує явище відмови від відключення, спричинене зменшенням напруги катушки відключення через збільшення контактного опору від спалювання та окислення допоміжних контактів.

Змащення та технічне обслуговування механічних частин: Нанести змастку на затримуючий захоп та позиційний ролик вакуумного контактора, а також на обертові частини затримуючого захопу. Полірувати та обробити загострення та зношені частини в рухомих частинах отвору позиційного засування плити згинання, та провести змащення та технічне обслуговування обертових частин деталі, що з'єднує затримуючий захоп. Після тесту на мінімальну напругу дії, значення дії було практично контроловано між 45В та 55В, що підтримує механізм відключення в добре відремонтованому стані, та значно покращує безпеку та надійність відключення.

4. Профілактичні заходи

• Регулярне обслуговування та тестування: Виконувати мале обслуговування раз на рік та велике обслуговування раз на п'ять років після нормальної роботи, та правильно проводити технічне обслуговування механізму та профілактичні випробування.

• Строгий вибір та приймання обладнання: Забезпечити правильний вибір вакуумних контакторів, та строго контролювати якість введення в експлуатацію, передачі та прийняття.

• Оперативний моніторинг: Посилити моніторинг під час роботи, щоб своєчасно виявити та вирішити проблеми.

• Оптимізація процедур обслуговування: Далі володіти реальним станом обладнання, та переглянути та покращити процедури обслуговування на основі методів та досвіду вирішення відмов.

• Посилення перевірки та управління часто використовуваним обладнанням: Посилити інтенсивність перевірки та управління вакуумними контакторами в часто використовуваних пристроях.

• Увага до механічних частин: Уважно перевіряти механічні частини вакуумного контактора, включаючи перевірку, чи добре змащений, гнучкий та без заклинивания механізм роботи. Особлива увага повинна бути приділена перевірці на заклинивание між плитою згинання електромагніта відключення та деталлю, що з'єднує затримуючий захоп.

• Використання періодів зупинки агрегатів для обслуговування: В повному обсязі використовувати періоди зупинки та резерву агрегатів для проведення технічного обслуговування механізму вакуумного контактора та проведення профілактичних випробувань, таких як тест на напругу дії катушок замикання та відключення. Це допомагає зрозуміти тенденції до вираження та своєчасно регулювати та вирішувати потенційні проблеми.

5. Висновки

Вакуумні контактори, після проведення відповідних заходів, працювали близько одного року без жодних відмов, таких як відмова від відключення або спалювання катушки. Електростанція знову перевірила вакуумні контактори в системі транспортування вугілля, які набрали від 500 до 1000 операцій, та провела тест на мінімальну напругу дії відключення. Результати показали, що DC-опір та ізоляція катушок відключення були в хорошому стані, значення напруги дії не збільшилося значно, а на місцеві/віддалені електричні випробування відключення були точними та надійними. Це значно покращило рівень здоров'я та надійності обладнання, одночасно зменшивши обсяг обслуговування та збереження витрат на обслуговування.