Technikai átalakítási megoldás a KC2 vákuumkapcsoló huzalmoduljának hibájának kezelésére

1. Projekt háttér és probléma áttekintés​
   A nagy teljesítményű légkölcsönzőt egy 10 kV közép-feszültségű motor hajtja, melynek indító szekrénye eredetileg autotranszformátoros lejtőindítással volt kialakítva. Az indítási folyamat két szakaszból áll:

1. ​Indítási szakasz: A KC1 vakuumkapcsoló először kapcsolódik be, hogy az autotranszformátor csillagpontját rövidzárással összekötse, ezzel lehetővé téve a motornak 7 kV-n való indítását.
2. ​Működési szakasz: Az indítás befejeztével a KC1 kikapcsolódik, és a KC2 vakuumkapcsoló bekapcsolódik, hogy az autotranszformátort rövidzárással összekötse, és a 10 kV fő áramkört kapcsolja, így a motor teljes feszültséggel működhet.

​Fő probléma: A tényleges működés során a KC2 kapcsoló teherhuzatának ellátásáért felelős szélesfeszültségű tápegység gyakran meghibásodik. Ez a modulhiba azt okozza, hogy a kapcsoló teherhuzata megszakad, ami a KC2 rendellenes kikapcsolódását és a termelő berendezések tervezetlen leállását eredményezi, súlyosan befolyásolva a termelés stabilitását és hatékonyságát.

Az eredeti szélesfeszültségű tápegység egy erősített rectifikációs eszköz, aminek a következő alapvető jellemzői és követelményei vannak:

• ​Dinamikus kimeneti feszültség váltása: Az AC bemenet esetén azonnal 300 V DC magas feszültséget kell kimenetre adnia, hogy a kapcsoló bekapcsolódását vezérelje. A bekapcsolódás után pontosan 15 ms alatt 12 V DC alacsony feszültségre kell váltania, hogy fenntartsa a bekapcsolt állapotot. Ha a váltási idő túl rövid, a kapcsoló nem tud megbízhatóan bekapcsolódni; ha túl hosszú, akkor a biztosíték kiég.
• ​Váltási indító mechanizmus: Az indítás a kimeneti áram érzékelésén alapul. Magas áram (ami a kapcsoló bekapcsolódását jelenti) érzékelésekor 15 ms múlva 12 V-ra vált; ha nincs áram, továbbra is 300 V-ot ad ki.

​II. Hibák gyökérkérdéseinek elemzése​
​Közvetlen ok: A helyszíni ellenőrzések során ismétlődően a modul biztosítéka kiégett. A fő hiba a belső áramkör öregedése volt, ami megakadályozta a 300 V-ről 12 V-ra való időben történő váltást a kapcsoló bekapcsolódása után. Ez hosszú ideig tartó 300 V magas feszültség kimenetét eredményezte, ami túlzott áramot generált, ami végül a biztosíték kiégését és a modul hatékonyságának elvesztését okozta.

​Gyökér oka:

1. ​Rossz hőtovábbítási környezet: A KC2 kapcsoló és a tápegység a záró szekrényben van telepítve, ami bezárva van, korlátozott szellőzéssel és hőtovábbítással.
2. ​Karbantartási tervezési hiba: A technikai védelem érdekében a berendezésgyártó teljesen behullatta a modult, ami további hőtovábbítási akadályokat jelentett. A modul működés közben energiát kell szolgáltasson, és a magas hőmérsékletű környezetben a villamos komponensek gyorsan öregednek, ami a teljesítmény romlását és a normális váltási funkció elvesztését eredményezi.

​III. Megoldás és végrehajtás​
​1. Alapvető átalakítási megközelítés​
Hagyjuk el az eredeti modul "kétfüggvényű" (magas feszültségű bekapcsolás és alacsony feszültségű tartás) tervezését, ami drága és hibás. Folyamatszétválasztó megoldást alkalmazzunk:

• ​Meglévő komponensek újrafelhasználása: Használjuk fel az eredeti szélesfeszültségű tápegység képességét, hogy 300 V DC magas feszültséget adjon ki rövid ideig, kifejezetten a kapcsoló bekapcsolódásának szolgálatában.
• ​Új komponensek bevezetése: Adjunk hozzá egy önálló, olcsó 12 V DC szabályozott tápegység modult, amely a kapcsoló bekapcsolódása után fenntartja a bekapcsolt állapotot.
• ​Kritikus irányítás: Amint a kapcsoló megbízhatóan bekapcsolódik, az irányítási áramkör automatikusan kikapcsolja az eredeti modult, hogy csak rövid ideig működjön. Ez megakadályozza a hosszú ideig tartó magas feszültségű működés miatti kiégést.

​2. Az átalakított rendszer kulcsfontosságú komponensei és funkciói​

• ​Eredeti szélesfeszültségű tápegység: Csak rövid ideig ad 300 V bekapcsoló feszültséget.
• ​Új 12 V DC tápegység: Felelős a tartós 12 V tartó feszültségért, telepítve a záró szekrényen kívül, jól szellőzött területen.
• ​Izoláló diódák (2 db)​: Izolálják a 300 V és 12 V tápegységeket, hogy megakadályozzák a kölcsönös zavarokat és a visszafolyást.
• ​Irányító relé (KA1)​: Logikai irányítási jeleket szolgáltat, hogy biztosítsa a műveleti folyamat sorrendjét.
• ​Anti-rebillázó áramkör: Biztonsági redundancia megoldás, amely megakadályozza a kapcsoló rendellenes "bekapcsolás-kikapcsolás" ciklusait.

​IV. Átalakítási eredmények​
Ez a technikai átalakítás jelentős gazdasági és üzemeltetési előnyöket hozott:

1. ​Jelentős költségcsökkentés: Az új 12 V tápegység (kb. 100 RMB egységár) bevezetése helyettesítette az eredeti szélesfeszültségű modult (kb. 5000 RMB egységár), drasztikusan csökkentve az egyes berendezések karbantartási költségeit, és magas hozamot biztosítva a befektetésre.
2. ​Optimalizált működési környezet: Az új 12 V modul a szekrényen kívül van telepítve, ami jelentősen javítja a hőtovábbítást, és lehetővé teszi a kényelmes online állapotfigyelést és karbantartást.
3. ​Berendezések élettartamának meghosszabbítása: Az eredeti modul csak rövid ideig működik, jelentősen csökkentve a használati viszonyokat. Az új modul ideális környezetben működik, ami hosszú élettartamot biztosít. Az egész megoldás jelentősen meghosszabbítja a KC2 tápegységrendszer szolgálati idejét.
4. ​Nagy rugalmasság: Ez a megoldás alkalmazható, mint javító intézkedés, miután az eredeti modul meghibásodik, vagy mint preventív technikai frissítés a meghibásodás előtt, függetlenül az eredeti modul állapotától.
5. ​Tanúsított üzemeltetési stabilitás: A gyakorlati működés igazolta a megoldás megbízhatóságát és hatékonyságát. Az első transzformált berendezések több mint két évig stabil működésben vannak, anélkül, hogy a KC2 tápegység miatti leállás történt volna, teljesen igazolva a megoldás előnyeit.