Technische transformatieoplossing voor stroommodule storing van vacuumschakelaar KC2

1. Project Background and Problem Overview​
   De hogedrukcompressor wordt aangedreven door een 10kV middenspanningsmotor, en het startkastje was oorspronkelijk ontworpen met een autotransformator stroomvermindering. Het startproces bestaat uit twee fasen:

1. ​Startfase: De vacuümcontactor KC1 sluit eerst aan om de sterpunt van de autotransformator te kortsluiten, waardoor de motor op 7kV kan starten.
2. ​Lopende Fase: Na voltooiing van het startproces schakelt KC1 uit, en sluit de vacuümcontactor KC2 aan om de autotransformator te kortsluiten en de 10kV hoofdschakeling te verbinden, zodat de motor op volle spanning kan werken.

​Kernprobleem: Tijdens de daadwerkelijke operatie valt de breedspanningsvoedingmodule die verantwoordelijk is voor de voeding van de spoel van contactor KC2 vaak uit. Dit modulefout veroorzaakt dat de spoel van de contactor geen stroom meer ontvangt, wat leidt tot ongeplande uitschakeling van KC2 en stilstand van de productieapparatuur, wat de productiestabiliteit en -efficiëntie ernstig beïnvloedt.

De oorspronkelijke breedspanningsvoedingmodule is een versterkt rectificatieapparaat met de volgende kernfuncties en eisen:

• ​Dynamische Uitgangsspanningswisseling: Het moet onmiddellijk 300V DC-hoge spanning uitbrengen bij AC-ingang om de contactoraansluiting te drijven. Na aansluiting moet het binnen ongeveer 15ms nauwkeurig overschakelen naar 12V DC-lage spanning om de aangesloten toestand te handhaven. Als de wisseltijd te kort is, kan de contactor niet betrouwbaar aansluiten; als het te lang duurt, kan de zekering overbelast raken.
• ​Wisseltriggermechanisme: De trigger is gebaseerd op stroomdetectie. Wanneer er een hoge stroom (die de contactoraansluiting aangeeft) wordt gedetecteerd, schakelt het na 15ms over naar 12V; als er geen stroom wordt gedetecteerd, blijft het 300V uitbrengen.

​II. Analyse van de oorzaak van de fout​
​Directe Oorzaak: Ter plaatse werd herhaaldelijk vastgesteld dat de zekering in de module overbelast raakte. Het kernfoutpunt was de veroudering van de interne schakeling, waardoor de uitgangsspanning niet tijdig van 300V naar 12V kon worden omgeschakeld na de contactoraansluiting. Dit resulteerde in een continu 300V-hoge spanning, wat te veel stroom genereerde en uiteindelijk de zekering overbelastte en de module onbruikbaar maakte.

​Oorzaken op Hoofdniveau:

1. ​Slechte Warmteafgifteomgeving: De KC2-contactor en de voedingmodule zijn geïnstalleerd in het startkastje, dat afgesloten is met beperkte ventilatie en warmteafgifte.
2. ​Ontwerpfout bij Onderhoud: Voor technische bescherming heeft de fabrikant van de apparatuur de hele module ingekapseld, wat de warmteafgifte nog verder belemmert. De module moet tijdens de bedrijfsvoering onder stroom blijven, en in hoge temperatuur omgevingen verouderen elektronische componenten snel, wat leidt tot prestatiedegradatie en uiteindelijk het verlies van normale schakelfuncties.

​III. Oplossing en Implementatie​
​1. Kerntransformatiebenadering​
Verlaat het "dubbele functie"ontwerp van de oorspronkelijke module (zowel hoge-spanningsaansluiting als lage-spanningsvasthouden), dat kostbaar is en geneigd is tot fouten. Adopteer een functiescheidingoplossing:

• ​Hergebruik Bestaande Componenten: Gebruik de mogelijkheid van de oorspronkelijke breedspanningsvoedingmodule om tijdelijk 300V DC-hoge spanning uit te brengen, specifiek voor het aandrijven van de contactoraansluiting.
• ​Voeg Nieuwe Componenten Toe: Voer een onafhankelijke, goedkope 12V DC-gereguleerde voedingmodule in, speciaal voor het handhaven van de contactoraansluiting na activering.
• ​Kritische Controle: Op het moment dat de contactor betrouwbaar aansluit, snijdt het controlecircuit automatisch de stroom naar de oorspronkelijke module af, waardoor deze slechts korte tijd in bedrijf is. Dit voorkomt overbelasting door langdurige werking in hoge-spanningsmodus.

​2. Belangrijke Componenten en Functies van het Getransformeerde Systeem​

• ​Oorspronkelijke Breedspanningsvoedingmodule: Omgevormd om alleen tijdelijk 300V-aansluitspanning te leveren.
• ​Nieuwe 12V DC-voedingmodule: Verantwoordelijk voor het leveren van continue 12V-houdingspanning, geïnstalleerd buiten het startkastje in een goed geventileerde ruimte.
• ​Afsluitdioden (2 stuks)​: Isoleren de 300V- en 12V-voedingsbronnen om wederzijdse interferentie en terugloop te voorkomen.
• ​Controle Relais (KA1)​: Levert logische controle signalen om de sequentiële uitvoering van het bedrijfsproces te waarborgen.
• ​Anti-bouncing Circuit: Dient als veiligheidsredundantieontwerp om herhaalde "aansluiting-uitschakeling" cycli van de contactor onder abnormale omstandigheden te voorkomen.

​IV. Transformatieresultaten​
Deze technische transformatie heeft aanzienlijke economische en operationele voordelen opgeleverd:

1. ​Significante Kostenreductie: De toevoeging van een nieuwe 12V-voedingmodule (ongeveer 100 RMB per stuk) verving de oorspronkelijke breedspanningsmodule (ongeveer 5.000 RMB per stuk), wat de onderhoudskosten per apparaat drastisch verlaagde en een hoge investeringsrendement opleverde.
2. ​Geanimaliseerde Bedrijfsomgeving: De nieuwe 12V-module is geïnstalleerd buiten het kastje, wat de warmteafgifte aanzienlijk verbetert en gemakkelijk online statuscontrole en onderhoud mogelijk maakt.
3. ​Uitgebreide Apparatuurlevensduur: De oorspronkelijke module werkt slechts korte tijd, wat de slijtage aanzienlijk reduceert. De nieuwe module werkt in een ideale omgeving, waardoor de levensduur wordt verlengd. De algehele oplossing verlengt de dienstleeftijd van het KC2-voedingsysteem aanzienlijk.
4. ​Hoge Flexibiliteit: Deze oplossing kan worden geïmplementeerd als een reparatiemaatregel na het falen van de oorspronkelijke module of als een preventieve technische upgrade voordat het faalt, wat flexibiliteit biedt ongeacht de toestand van de oorspronkelijke module.
5. ​Bewezene Operationele Stabiliteit: Praktische operatie heeft de betrouwbaarheid en effectiviteit van de oplossing gedemonstreerd. De eerste lichting getransformeerde apparaten heeft stabiel meer dan twee jaar gefunctioneerd zonder enige stilstand veroorzaakt door KC2-voedingsproblemen, wat de superioriteit van de oplossing volledig valideert.