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Bei der Schmierung von Vakuum-Leistungsschaltern gibt es zwei Wege: Unterschmierung erhöht die Reibung an den Drehpunkten, bis der Mechanismus in der Mitte des Hubs blockiert; Überschmierung führt zu einer Fettverschleppung auf die isolierenden Oberflächen, wodurch Kriechwege entstehen. Beide Wege enden am gleichen Ziel - einem Schalter, der bei der Fehlerbehebung ausfällt.
Aufzeichnungen über die Wartung von mehr als 50 überholten Umspannwerken zeigen, dass etwa 40% der Ausfälle im Zusammenhang mit Mechanismen direkt auf Probleme mit der Schmierung zurückzuführen sind - nicht auf verschlissene Kontakte und nicht auf ein erschöpftes Vakuum. Schmierung. Ein federbetätigter VCB kann einen Fehlerstrom von 31,5 kA in weniger als 60 Millisekunden unterbrechen, allerdings nur, wenn sich der Schaltmechanismus tatsächlich bewegt.
Dieser Leitfaden bietet eine präzise Schmierkarte für federbetätigte VCB-Mechanismen, identifiziert Zonen, mit denen das Schmiermittel niemals in Berührung kommen darf, und liefert einen Diagnoserahmen für die Ursachen von klebrigen Mechanismen.
Bevor Sie eine Fettpresse öffnen, sollten Sie wissen, was sich im Inneren einer Vakuum-Leistungsschalter Betriebsmechanismus. Bei 12-40,5 kV-Anwendungen dominieren federbetätigte Ausführungen, die jeweils mehrere reibungskritische Baugruppen enthalten.
Der Auflademotor treibt einen Nocken- oder Getriebezug an. Nockenstößel laufen gegen gehärtete Stahlprofile unter einem Anpressdruck von 15-25 MPa. Federnde Ankerstifte übertragen die gespeicherte Energie - typischerweise 800-2.500 N bei Schließvorgängen.
Vorgespannte Federn sind auf Führungsstangen montiert. Die Auslöseklinke rastet in die Auslösewelle ein. Ein Stoßdämpfer oder Puffer absorbiert die kinetische Energie am Hubende.
Die Hauptwelle dreht sich bei jedem Vorgang um etwa 5-7 Grad, wobei die Lager beim Schalten Drehgeschwindigkeiten von 50-100 rad/s erreichen. Verbindungsstangen übertragen die Bewegung auf jeden Pol. Kipphebel verstärken die Kraft an der Antriebsstange der Vakuum-Schaltröhre, wobei die Drehpunkte unter erheblicher Last Gleitreibung erfahren.
Rollenverriegelungen halten den Mechanismus in geschlossener Position. Der Anker der Auslösespule schlägt auf die Verriegelung, um die Öffnung einzuleiten. Rückstellfedern bringen die Verriegelungen in die scharfe Position zurück.
Jedes Gelenk, jeder Drehpunkt und jede Gleitfläche stellt eine potenzielle Reibungsstelle dar. Allerdings muss nicht jede Reibungsstelle geschmiert werden - einige müssen sogar völlig trocken bleiben.
[Experteneinblick: Reibungsverhalten in Betriebsmechanismen]
- Richtig geschmierte Stahl-Bronze-Lagerschnittstellen halten den Reibungskoeffizienten unter 0,15; verschmutzte Oberflächen können 0,4 überschreiten.
- Die Verschleißraten an den Drehpunkten des Mechanismus liegen bei ordnungsgemäßer Schmierung typischerweise bei 0,001-0,005 mm pro 1.000 Betätigungen.
- Wenn die Schmierung nachlässt, erhöht sich die Verschleißrate um das 5-10fache, was den Ausfall des Mechanismus beschleunigt.
- Die Bolzen des Kniehebels sind besonders anfällig für Reibungsverschleiß durch kleine oszillierende Bewegungen während der Federladezyklen
Die folgenden Stellen müssen bei den meisten federbetätigten VCB-Mechanismen regelmäßig geschmiert werden. Konsultieren Sie immer das Wartungshandbuch des jeweiligen Herstellers, da die Konfigurationen der Serien VS1, ZN85 und ZW32 erheblich voneinander abweichen.
Die Hauptwellenbaugruppe arbeitet mit einem Lagerspiel von 0,02-0,05 mm. Tragen Sie einen dünnen Film auf - genug, um die Lageroberfläche zu beschichten, nicht den Hohlraum zu füllen. Dadurch wird ein Kontakt von Metall zu Metall verhindert und gleichzeitig eine präzise Positionierung beibehalten, die für einen gleichmäßigen Kontaktweg entscheidend ist.
Die Ladekurve ist einer hohen Hertz'schen Kontaktbelastung ausgesetzt. Verwenden Sie EP-Schmierfett (Extremdruckfett), das für Stahl-Stahl-Kontakte geeignet ist. Das Nockenprofil steuert die Kontaktgeschwindigkeit beim Schließen (0,8-1,2 m/s) und Öffnen (1,5-2,5 m/s). Wischen Sie alte Fettreste ab, bevor Sie frisches Schmiermittel auftragen - das Auftragen von neuem Fett auf abgebautes Fett beschleunigt die Verschmutzung.
Kniehebelgelenke vervielfachen den mechanischen Vorteil, konzentrieren aber die Belastung auf die Bolzenoberflächen. Ohne ausreichende Schmierung bilden sich an diesen Bolzen Abrieb und Riefen, die die Betriebskraft innerhalb von 2.000 Betätigungen um 15-25% erhöhen. Tragen Sie das Schmierfett über den Fitting auf oder demontieren Sie den Bolzen und schmieren Sie ihn bei der Überholung manuell.
An den Stellen, an denen die Verbindungsstangen mit dem Hauptwellenarm und den Antriebsstangen der Poleinheiten verbunden sind, drehen sich die Gabelzapfen unter Last. Leichtes Fett verhindert das Festfressen und gewährleistet eine gleichmäßige Betriebsgeschwindigkeit über alle drei Pole hinweg - Zeitabweichungen von mehr als 3 ms zwischen den Polen sind in der Regel auf die unterschiedliche Reibung der Gabelzapfen zurückzuführen.
Die Rollenverriegelung verfügt über eine erhebliche Federkraft. Eine trockene Rollenoberfläche erhöht den Auslösekraftbedarf und führt zu einem ungleichmäßigen Auslösezeitpunkt. Tragen Sie eine kleine Menge Schmierfett auf die Rolle und die dazugehörige Riegelfläche auf.
Bei hydraulischen Puffern ist eine separate Ölfüllung erforderlich. Mechanische Puffer mit Gleitstangen müssen leicht geschmiert werden, um Riefenbildung zu verhindern und eine gleichmäßige Energieaufnahme am Hubende zu gewährleisten.
Die Hilfsschalterbaugruppe verfolgt die Position des Mechanismus. Seine Nockenoberfläche sollte mit einem dünnen Fettfilm versehen sein. Nach unseren Erfahrungen in mehreren 12-kV-Schaltanlagen führt eingetrocknetes Schmiermittel auf den Nocken der Hilfsschalter zu Zeitabweichungen von 5-15 ms - genug, um die Koordination der Schutzrelais in Differentialschutzsystemen zu beeinträchtigen.
Feldnotiz: Ein häufiger Fehler besteht darin, nur die sichtbaren äußeren Stellen zu schmieren und die inneren Bolzen des Gestänges zu vernachlässigen. Demontieren Sie bei der Überholung das Hubwerk und untersuchen Sie jeden Bolzen auf Verschleißspuren, bevor Sie ihn neu schmieren.
Ebenso wichtig ist es, zu wissen, wo niemals Schmiermittel aufgetragen werden darf. Fett an diesen Stellen führt zu einer Verschlechterung der Isolierung, zu Fehlfunktionen von Mechanismen oder zu beschleunigtem Verschleiß - und die Schäden sind oft nicht sofort sichtbar.
Die Balgdichtung an der Stelle, an der die Antriebsstange in das Gehäuse der Vakuumschaltröhre eintritt, ist für den Trockenbetrieb ausgelegt. Fettverschmutzungen können das Balgmaterial angreifen und die hermetische Abdichtung beeinträchtigen. Eine beschädigte Balgdichtung bedeutet den Verlust der Vakuumintegrität - die Unterbrechungsvorrichtung muss ausgetauscht werden. Lassen Sie niemals Schmiermittel in die Nähe dieses Bereichs gelangen.
Isolierstangen aus Epoxidharz oder Glasfaser verbinden den Mechanismus über die Isolationsbarriere zwischen Phase und Erde mit den Poleinheiten. Fett zieht leitfähigen Staub an, erzeugt Kriechstrecken und verringert die Kriechstrecke unter die erforderliche dielektrische Integrität gemäß IEC 62271-1 Luftanforderungen. Reinigen Sie diese Stangen - schmieren Sie sie nicht.
Der Anker der Auslösespule muss sich innerhalb des Spulenkörpers frei bewegen. Fett erhöht den viskosen Widerstand und verlangsamt die Auslösereaktion. Schlimmer noch, das Fett kann in die Spulenwicklungen eindringen und zu thermischer Schädigung führen. Diese Oberfläche sollte sauber und trocken bleiben.
Gleiches Prinzip wie bei der Auslösespule. Elektromagnetische Auslöser sind auf einen minimalen Luftspalt und eine freie Bewegung des Ankers angewiesen. Verunreinigungen verlängern die Schließzeit und verringern die verfügbare Kraft, was unter niedrigen Steuerspannungsbedingungen zu einem fehlgeschlagenen Schließvorgang führen kann.
Während die Rollen der Verschlüsse geschmiert werden müssen, ist dies bei den Eingriffsflächen der Verschlüsse nicht der Fall. Schmiermittel auf den Oberflächen der Auslöseverschlüsse verringert die Haltekraft um 25-35% und kann bei Vibrationen oder mechanischen Stößen zu unbeabsichtigten Auslösungen führen.
Gewindeverbindungselemente zur Befestigung von Federankern sollten trocken oder mit Gewindesicherungsmittel gemäß Spezifikation angezogen werden. Fett auf den Gewinden verringert den effektiven Reibungskoeffizienten und kann bei zyklischer Belastung zu einer Lockerung des Befestigungselements führen.
Die Klemmen des Sekundärkreises, die Erdungskontakte und die Anschlüsse der Steuerkabel müssen fettfrei bleiben. Öl oder Fett zieht leitfähigen Staub an, wodurch Kriechwege auf den Hilfsschalterkontakten entstehen und der Kontaktwiderstand mit der Zeit steigt.
| Zone | Status | Grund |
|---|---|---|
| Lager der Hauptwelle | ✅ Schmierfett | Reduzierung der Reibung |
| Schnittstelle Kurvenscheibe/Rollenrad | ✅ EP-Fett | Hohe Kontaktbelastung |
| Toggle Link Stifte | ✅ Schmierfett | Verhinderung von Ablagerungen |
| Vakuum-Unterbrecher-Dichtung | ❌ Niemals | Risiko von Faltenbalgschäden |
| Isolierende Stäbe | ❌ Niemals | Erstellung von Verfolgungspfaden |
| Spulenstößel | ❌ Niemals | Verschlechterung der Reaktionszeit |
| Oberflächen der Verriegelung | ❌ Niemals | Reduzierte Haltekraft |
[Experteneinblick: Temperatureinflüsse auf die Schmierung]
- Bei Installationen im Freien reichen die Temperaturen des Mechanismus von -25°C bis +55°C, was zu Viskositätsänderungen des Schmiermittels von 100:1 oder mehr führt.
- Schmiermittel auf Mineralbasis härten in der Regel innerhalb von 3 bis 5 Jahren in Außenanlagen aus.
- Synthetische Alternativen behalten ihre Viskosität unter ähnlichen Bedingungen 8-10 Jahre lang bei.
- Die Dicke des Schmierfilms auf den Lageroberflächen hängt direkt von der Viskosität ab - bei Kaltstart kann es zu einem Metall-Metall-Kontakt kommen, bevor der Mechanismus die Betriebstemperatur erreicht.
Wenn ein VCB-Mechanismus schwergängig arbeitet, nicht einrastet oder übermäßige manuelle Kraft erfordert, lässt sich die Ursache durch eine systematische Diagnose schneller ermitteln als durch eine zufällige Demontage. Gehen Sie die Symptome der Reihe nach durch, bevor Sie den Mechanismus öffnen.
Prüfen Sie zuerst: Ladezustand der Schließfeder. Eine unvollständig geladene Feder liefert nicht genügend Energie für den vollen Kontaktweg.
Zweiter Check: Das Gestänge klemmt. Drehen Sie die Hauptwelle von Hand (bei entlasteten Federn und eingerasteten Sicherheitssperren). Fühlen Sie nach rauen Stellen im gesamten Verfahrbereich - ein Blockieren in bestimmten Winkeln deutet auf ein verschlissenes oder verschmutztes Gelenk hin.
Prüfen Sie den dritten: Verunreinigung durch altes Schmierfett. Abgebautes Fett wird pastös oder härtet aus, was die Reibung drastisch erhöht. Achten Sie auf bernsteinfarbene oder braune Verfärbungen des ursprünglich hellen Schmierfetts.
Prüfen Sie zuerst: Elektrische Funktion der Auslösespule. Prüfen Sie den Spulenwiderstand (typischerweise 50-200 Ω je nach Nennspannung) und die Versorgungsspannung an den Spulenklemmen während eines Auslöseversuchs.
Zweiter Check: Einrasttiefe des Riegels. Ein übermäßig eingerasteter Riegel erfordert eine übermäßige Auslösekraft, die über die Nennleistung der Spule hinausgeht.
Prüfen Sie den dritten: Verunreinigungen auf der Oberfläche der Verriegelung. Staub, vermischt mit migrierendem Schmiermittel, bildet einen klebrigen Film, der die Auslösekraft über die Fähigkeit der Auslösespule hinaus erhöht - ein Fehlermodus, den wir in Küstenanlagen mit starker Salznebelverschmutzung beobachtet haben.
Prüfen Sie zuerst: Einstellung der Pleuellänge. Ungleiche Pleuellängen führen zu einer Spreizung der Steuerzeiten über die Phasen hinweg.
Zweiter Check: Unterschiedliche Reibung. Das Gestänge eines Pols kann stärker verschmutzt oder abgenutzt sein als andere. Vergleichen Sie den Zustand des Schmierfetts an den Gabelbolzen der beiden Pole.
Prüfen Sie den dritten: Variation der Kontakterosion. Ungleicher Kontaktverschleiß verändert den effektiven Weg. Überprüfung Nennwerte für Vakuum-Leistungsschalter für Anleitungen zur Bewertung von Kontaktabnutzung.
Grundursache: Verschmutztes Fett mit eingedrungenen Partikeln. Wüsten- oder staubreiche Umgebungen beschleunigen diesen Verfall. Vollständiges Entfernen und Ersetzen des Schmierfetts erforderlich - nicht einfach frisches Schmierfett über verunreinigtes Material geben. Die Zugabe von sauberem Fett über kontaminiertes Fett verdünnt die abrasiven Partikel, beseitigt sie aber nicht.
Grundursache: Überschmierung in Verbindung mit Temperaturschwankungen. Überschüssiges Fett verflüssigt sich bei Temperaturanstieg leicht und migriert durch Kapillarwirkung. Entfernen Sie das migrierte Fett mit einem geeigneten Lösungsmittel, reduzieren Sie die Fettmenge an der Quelle und stellen Sie sicher, dass die Temperaturklasse des Fetts der Installationsumgebung entspricht.
Nicht alle Schmierfette schneiden bei VCB-Mechanismen gleich gut ab. Die Auswahlkriterien umfassen die Grundölchemie, den Verdickertyp und das Additivpaket - und die falsche Wahl kann schneller zu Ausfällen führen als gar keine Schmierung.
Mineralölbasis eignet sich für moderate Temperaturen (-20°C bis +80°C Umgebungstemperatur) und bietet einen günstigen Preis. Synthetische PAO-Basis erweitert den Betriebsbereich (-40°C bis +120°C) mit besserer Oxidationsbeständigkeit - die bevorzugte Wahl für Schaltanlagen im Freien in extremen Klimazonen. Silikonbasis bietet eine große Temperaturtoleranz, aber eine geringe Belastbarkeit; für stark beanspruchte Nockenoberflächen zu vermeiden.
Lithiumkomplex dient als Allzweckmittel mit guter Wasserbeständigkeit. Polyharnstoff bietet eine ausgezeichnete Hochtemperaturstabilität und eine lange Lebensdauer - er wird häufig für abgedichtete Lageranwendungen eingesetzt. Kalziumsulfonat bietet einen hervorragenden Korrosionsschutz für Außeninstallationen in maritimen oder industriellen Umgebungen.
EP-Zusätze (Extremdruck) sind für Anwendungen mit Nocken-/Rollensystemen und Kipphebeln erforderlich. Vermeiden Sie Fette mit Graphit- oder MoS₂-Füllstoffen, es sei denn, dies wird im Wartungshandbuch des Herstellers ausdrücklich erwähnt - diese leitfähigen Partikel verursachen Probleme in der Nähe von Isolierflächen.
Mischen Sie niemals Fetttypen, ohne die Kompatibilität zu prüfen. Lithium- und Polyharnstoff-Schmierfette sind in der Regel nicht kompatibel - beim Mischen entsteht eine weiche, flüssige Mischung, die an Tragfähigkeit verliert. Wenn Sie bei einer Überholung die Fettsorte wechseln, entfernen Sie das alte Schmierfett vollständig, bevor Sie das neue auftragen. Feldversuche haben gezeigt, dass das Mischen von inkompatiblen Fetten die Zuverlässigkeit des Betriebsmechanismus um etwa 40% verringert.
| Parameter | Typische Spezifikation |
|---|---|
| NLGI-Klasse | 2 (Standard) oder 1 (kaltes Klima) |
| Temperaturbereich | Minimum -30°C bis +130°C |
| Vierkugelige Schweißkraft | >250 kg |
| Abwurfstelle | >180°C |
Die Wartungsintervalle hängen von der Betriebshäufigkeit, der Umgebung und der Kritikalität ab. Laut IEC 62271-100, Vakuum-Leistungsschalter müssen einen zuverlässigen Betrieb über eine mechanische Lebensdauer von mindestens 10.000 Schaltspielen (Klasse M1) gewährleisten, wobei einige Ausführungen für 30.000 Schaltspiele (Klasse M2) ausgelegt sind. Das Erreichen dieser Lebensdauer erfordert ein diszipliniertes tribologisches Management während der gesamten Betriebsdauer des Schalters.
Intervall-Rahmen
| Dienstleistungsebene | Auslöser | Umfang |
|---|---|---|
| Routinemäßige Inspektion | Jährlich oder 1.000 Vorgänge | Sichtprüfung, Überprüfung der Zeitsteuerung, keine Demontage |
| Mittlerer Dienst | 3-5 Jahre oder 5.000 Vorgänge | Teilweise Demontage, Nachfetten kritischer Stellen |
| Generalüberholung | 10-12 Jahre oder 10.000 Operationen | Vollständige Demontage, Austausch des Schmierfetts 100% |
Verfahren zur Nachschmierung
Bei der Planung der Teilebeschaffung für Großreparaturen sollte die VCB-RFQ-Checkliste bietet einen umfassenden Spezifikationsrahmen für Mechanismuskomponenten, Kontaktbaugruppen und Hilfsteile.
Die Wartung von Vakuumleistungsschaltermechanismen erfordert die richtigen Teile, die richtigen Schmiermittel und den Zugang zu technischer Unterstützung, wenn Diagnosefragen auftreten. Die Beschaffung beim Originalhersteller oder einem qualifizierten Lieferanten stellt sicher, dass Maßkompatibilität und Materialspezifikationen eingehalten werden.
XBRELE liefert Ersatzmechanikkomponenten für Schutzschalter der Serien VS1, ZN85, ZW32 und ZW20:
Unser technisches Team bietet Anleitungen zur Überholung von Mechanismen, Verfahren zur Einstellung der Steuerzeiten und Empfehlungen zur Fettkompatibilität, die auf Ihre Installationsbedingungen und Betriebsumgebung abgestimmt sind.
F: Wie oft sollte das Schmierfett des VCB-Mechanismus ausgetauscht werden?
A: Bei typischen Betriebsbedingungen sollte alle 3-5 Jahre oder 5.000 Betätigungen eine Zwischenschmierung durchgeführt werden; eine Generalüberholung mit vollständigem Austausch des Schmierfetts sollte nach 10-12 Jahren oder 10.000 Betätigungen geplant werden. Passen Sie die Intervalle bei Außeninstallationen in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, Salznebel oder viel Staub kürzer an.
F: Kann allgemeines Kfz-Schmierfett für VCB-Mechanismen verwendet werden?
A: Kfz-Schmierfetten fehlen in der Regel die EP-Zusätze und die Temperaturstabilität, die für die Nockenflächen und Kipphebelbolzen des Mechanismus erforderlich sind. Verwenden Sie Fette, die den Spezifikationen des Herstellers in Bezug auf NLGI-Klasse, Temperaturbereich und Schweißkraft der vier Kugeln entsprechen - ein Ersatz ohne Überprüfung riskiert beschleunigten Verschleiß innerhalb von 1.000-2.000 Betätigungen.
F: Wie kommt es zur Migration von Fett auf isolierende Oberflächen?
A: Übermäßiges Auftragen in Verbindung mit Temperaturschwankungen verflüssigt überschüssiges Fett, das dann durch Kapillarwirkung in unbeabsichtigte Bereiche wandert. Das Auftragen festgelegter Mengen (2-3 Gramm pro Punkt) und die Verwendung temperaturangepasster Formulierungen verringern das Migrationsrisiko erheblich.
F: Woran erkenne ich, ob das Schmierfett des Mechanismus abgebaut ist?
A: Abgebautes Fett zeigt eine Farbveränderung gegenüber dem Originalfett (typischerweise weiß oder hell bernsteinfarben mit brauner oder schwarzer Verfärbung), eine Veränderung der Konsistenz von glatt zu körnig oder gehärtet und kann einen säuerlichen Geruch abgeben, der auf Oxidation hinweist. Jedes dieser Anzeichen rechtfertigt einen sofortigen Austausch und kein Nachfüllen.
F: Warum nimmt die Auslösekraft meines Mechanismus mit der Zeit zu?
A: Eine zunehmende Auslösekraft deutet in der Regel auf eine Verschlechterung des Schmiermittels auf den Oberflächen der Fallenrollen, auf eine Staubansammlung, die sich mit dem Schmierfett zu einer abrasiven Paste vermischt, oder auf Oberflächenverschleiß an den Eingriffsflächen der Fallen hin. Überprüfen und reinigen Sie diese Bereiche im Rahmen der Routinewartung, bevor der Zustand zu einem Auslöseversagen führt.
F: Ist Silikonfett für die Bolzen der Kipphebelglieder zulässig?
A: Silikonfett bietet eine große Temperaturtoleranz, hat aber nicht die erforderliche Tragfähigkeit für hochbelastete Drehpunkte mit 15-25 MPa Anpressdruck. Lithiumkomplex- oder synthetische PAO-Schmierfette mit EP-Klassifizierung bieten einen besseren Schutz gegen das Festfressen von Kniehebelgelenken.
F: Was passiert, wenn ich beim Nachfüllen verschiedene Fettsorten mische?
A: Unverträgliche Fette - wie z. B. Fette auf Lithiumbasis, die mit Polyharnstoff gemischt werden - können weich werden, sich ablösen oder ihre tragenden Eigenschaften verlieren. Überprüfen Sie die Kompatibilität immer anhand der Fettkompatibilitätstabelle des Herstellers oder entfernen Sie das vorhandene Fett vollständig, bevor Sie die Formulierung wechseln.
