Методика выбора высоковольтного выключателя

Обзор типов и конструктивные особенности распределительных устройств 6-10кВ внутренней установки

О сновные типы распределительных устройств(РУ), которые используются на энергетических объектах для приема и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока частотой 50Гц на напряжении 6-10кВ — это комплектные распределительные устройства КРУ, камеры сборные одностороннего обслуживания КСО и необслуживаемые комплектные распределительные устройства на базе элегазовых моноблоков КРУЭМ.
Д овольно часто при проектировании электроснабжения объектов возникает вопрос какого типа распределительное устройство следует применять на том или ином объекте и в чем принципиальная разница между вышеуказанными типами РУ.
Ч тобы разобраться в данном вопросе расмотрим конструктивные особенности указанных выше типов РУ.

Комплектные распределительные устройства КРУ

К омплектные распределительные устройства(КРУ) внутренней установки состоят из отдельных ячеек со встроенными силовыми аппаратами, приборами измерения, релейной защиты и автоматики, управления и сигнализации, которые соединяются между собой в соответствии со схемами электрических цепей.

К онструктивно ячейки КРУ складываются из отдельных выделенных отсеков,которые разделены между собой металлическими перегородками.

Э то отсек выкатного элемента, отсек сборных шин, отсек ввода-вывода, отсек релейной защиты и автоматики.

В ыделение отсеков способствует локализации коротких замыканий и препятствует развитию аварии.

О бслуживание КРУ производится с фасада и тыльной стороны.

Отсек выкатного элемента

В отсеке расположена тележка на которой могут быть установлены силовой выключатель, трансформатор напряжения, трансформатор собственных нужд, предохранители и др. элементы в соответствии со схемой главных цепей.

В ыкатной элемент имеет два фиксированных положения: рабочее и контрольное.

Р емонтное положение выкатного элемента располагается вне отсека.

Б езопасная работа в отсеке выкатного элемента обеспечивается защитными шторками,которые при выкатывании тележки в ремонтное положение автоматически закрываются, закрывая доступ к неподвижным контактам, находящимся под напряжением.

Отсек сборных шин

В отсеке находятся сборные шины, закрепленные на опорных изоляторах.

О тсек предназначен для подключения к КРУ кабельного или шинного ввода и трансформаторов тока нулевой последовательности.

Отсек релейной защиты и автоматики

О тсек релейной защиты расплагается в верхней части ячейки в виде шкафа, где на монтажной панели располагается вспомогательные устройства релейной защиты, клеммы, нагревательный элемент, промежуточные реле, реле времени и др. аппаратура необходимая для функционирования схемных решений релейной защиты и вторичной коммутации.

Н а фасаде релейного отсека устанавливаются микропроцессорные устройства релейной защиты, ключи управления, лампы сигнализации, блинкеры, электроизмерительные приборы.

Камеры сборные одностороннего обслуживания

К амеры сборные одностороннего обслуживания(КСО) состоят из отдельных ячеек со встроенными силовыми аппаратами, приборами измерения, релейной защиты и автоматики, управления и сигнализации, которые соединяются между собой в соответствии со схемами электрических цепей.

К амеры КСО имеют одностороннее обслуживание вне зависимости от расположения камер.

Э то одно из отличий камер КСО от КРУ.

К СО представляют собой каркасную металлическую конструкцию с передней дверью и одной боковой стенкой.

К райние камеры комплектуются торцевыми панелями.

В верхней части камеры устанавливается отсек релейной защиты.

С боку камеры на фасадных стойках располагаются приводы разъединителей, выключателей нагрузки и заземляющих ножей.

Е ще одно отличие камер КСО от КРУ — это меньшее количество выделенных отсеков и стационарное положение силового выключателя с выводом в ремонт при помощи разъединителй и заземляющих ножей.

К амера КСО с вакуумным выключателем разделена на отсек выключателя и сборных шин, отсек линейных присоединений и отсек релейной защиты.

К аждый из отсеков имеет дверь со стороны фасада.

В отсеке силового выключателя размещаются вакуумный выключатель, шинный разъединитель с приводом и заземляющими ножами.

В отсеке линейных присоединений размещен линейный разъединитель с приводом и заземляющими ножами.

Н екоторые типы современных КСО выпускаются с выдвижным силовым выключателем.

В этом случае шинный и линейный разъединители не устанавливаются.

Н а дне отсека предусмотрено место для крепления трансформатора тока и скобы для крепления силового кабеля.

О тсек релейной защиты по конструкции аналогичен релейному отсеку КРУ.

Комплектные распределительные устройства КРУЭМ на базе элегазовых моноблоков

К омплектные распределительные устройства на базе элегазовых моноблоков(КРУЭМ) состоят из отдельных ячеек, либо групп ячеек оборудованных полностью герметичным контейнером из нержавеющей стали со встроенными силовыми аппаратами, которые соединяются между собой в соответствии с главной схемой электрических цепей.

К онтейнер наполнен элегазом с небольшим избыточным давлением.

В ид обслуживание КРУЭМ – одностороннее.

К РУЭМ состоит из нескольких функциональных отсеков: силового, кабельного, отсека привода и отсека релейной защиты.

Р аспределительное устройство имеет возможность расширения путем добавления функциональных блоков, которые соединяются между собой на уровне сборных шин с помощью втычных экранированных контактов, при этом сохраняется целостность заводских моноблоков.

Комплектные распределительные устройства КРУТМ на базе моноблоков с твердой изоляцией

к омплектные распределительные устройства на базе моноблоков с твердой изоляцией (КРУТМ) могут состоять из отдельных ячеек, а также групп ячеек.

В отличие от элегазовых мноноблоков в КРУТМ основное коммутационное оборудование и токоведущие части заключены в твердую изоляцию.

К РУТМ также состоит из нескольких функциональных отсеков: силового, кабельного, отсека привода и отсека релейной защиты.

К РУТМ сочетает в себе достоинства компактности как в элегазовых моноблоках и одновременно безопасности и надежности, как в ячейках КРУ или КСО с воздушной изоляцией.

Рекомендации по проектированию сетей 6-10кВ на базе распределительных устройств внутренней установки

Р ассмотрим применение описанных выше типов распределительных устройств для формирования распределительных сетей от питающих высоковольтных подстанций 35-330кВ до тупиковых трансформаторных подстанций 6-10/0,4кВ и конечного потребителя.

Н иже представлена схема электроснабжения состоящая из четырех уровней: уровень 1 – высоковольтная трансформаторная подстанция 110кВ, уровень 2 – распределительный пункт 10кВ, уровень 3 – узловая трансформаторная подстанция, уровень 4 – тупиковая трансформаторная подстанция 10/0,4кВ.

Н а высоковольтных трансформаторных подстанциях 35-330кВ со стороны 6-10кВ обычно устанавливают ячейки типа КРУ двухстороннего обслуживания.

П рименение КРУ обуславливается высоким уровнем надежности электроснабжения потребителей, требованиями к обслуживанию оборудования, повышенным уровнем сложности схем релейной защиты и автоматики, высокими уровнями токов короткого замыкания, высокими токами нагрузки.

В КРУ на ПС 35-330кВ устанавливаются силовые выключатели для отключения токов нагрузки и токов короткого замыкания.

В отсеке релейной защиты предусматривается набор устройств релейной защиты с функциями: токовая отсечка ТО, максимальная токовая защита МТЗ, защита от замыканий на землю ЗНЗ, логическая защита шин ЛЗШ, устройство резервирования отказа выключателя УРОВ, защита от повышения и понижения напряжения, дуговая защита и др. и автоматики с функциями – автоматический ввод резерва АВР, автоматическая частотная разгруза АЧР, автоматическое частотное повторное включение ЧАПВ и др.

В распределительных пунктах 6-10кВ как правило устанавливаются камеры сборные одностороннего обслуживания КСО с силовыми выключателями и набором устройств релейной защиты:ТО,МТЗ,ЛЗШ,УРОВ,ЗНЗ и автоматики:АВР.

Н а узловых и тупиковых трансорматорных подстанциях 6-10кВ могут устанавливаться КСО элегазовые КРУЭМ, или с твердой изоляцией КРУТМ

В большинстве случаев коммутационными аппаратами являются выключатели нагрузки либо разъединители.

В качестве устройств релейной защиты применяются индикаторы токов короткого замыкания.

Д ля защиты силового трансформатора 10/0,4кВ используется силовой выключатель в комбинации с выносной защитой, либо выключатель нагрузки с предохранителем.

В ыбор применения КСО,КРУЭМ или КРУТМ в данном случае основывается на технико-экономическом обосновании строительста ТП-6-10кВ.

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

не могу понять, отличие ВВ от выключателя нагрузки

Советы бывалого релейщика → Спрашивайте — отвечаем → не могу понять, отличие ВВ от выключателя нагрузки

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 4

1 Тема от Ivan20 2016-11-10 21:14:21

• Ivan20
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2015-05-21
• Сообщений: 103
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: не могу понять, отличие ВВ от выключателя нагрузки

Добрый день! имею в эксплуатации советские ПС 6кв, где есть понятие вводного масленого выключателя (ВМВ), обычный фидерный МВ, выключатель нагрузки ВН, который обычно перед силовым тр-ром и обязательно имеет только ручной привод. Жизнь не стоит на месте — купили парочку новых ПС(Таврида КСО-207, и КТПБ фирмы АББ, КРУЭ с элегазавой изоляцией.) и там и там представители мне заявляют, что ВВ стоят только на вводах, на фидерных это называется выключатель нагрузки(ну еще есть секционный ВВ). Объясните пожалуйста, в чем разница.
ЗЫ. представитель АББ сильно открещивался от того, что якобы нельзя паралелить ПС по 6 кВ, хотя у нас в предприятии это распространенная практика. поэтому на секционнике АББ поставили блокировки, которые не позволяют запараллелиться.

2 Ответ от Lekarь 2016-11-10 22:54:44

• Lekarь
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2014-12-26
• Сообщений: 4,757
• Репутация : [ 9 | 0 ]

Re: не могу понять, отличие ВВ от выключателя нагрузки

Добрый день! имею в эксплуатации советские ПС 6кв, где есть понятие вводного масленого выключателя (ВМВ), обычный фидерный МВ, выключатель нагрузки ВН, который обычно перед силовым тр-ром и обязательно имеет только ручной привод. Жизнь не стоит на месте — купили парочку новых ПС(Таврида КСО-207, и КТПБ фирмы АББ, КРУЭ с элегазавой изоляцией.) и там и там представители мне заявляют, что ВВ стоят только на вводах, на фидерных это называется выключатель нагрузки(ну еще есть секционный ВВ). Объясните пожалуйста, в чем разница.
ЗЫ. представитель АББ сильно открещивался от того, что якобы нельзя паралелить ПС по 6 кВ, хотя у нас в предприятии это распространенная практика. поэтому на секционнике АББ поставили блокировки, которые не позволяют запараллелиться.

Силовой выключатель выше 1000 В или как его чаще называют просто выключатель отличается от выключателя нагрузки тем, что может коммутировать — включать и отключать токи короткого замыкания наряду с номинальными токами нагрузки. Выключатель нагрузки, с видимым разрывом не предназначен для отключения токов, превышающих номинальный рабочий ток этого выключателя. Включение на короткие замыкания выключатели нагрузки некоторых типов допускали несколько раз до 5 раз. Но не все.
На сегодня вакуумные выключатели нагрузки мало чем отличаются от силовых вакуумных выключателей по цене. Но вакуумные выключатели нагрузки также не допускают отключение токов КЗ. Включение могут допускать. Отличие вакуумных выключателей нагрузки от силовых может состоять в коммутационном ресурсе номинальных токов. Но это надо смотреть паспорта выключателей.
От ручных приводов постепенно уходить стали. Уж очень опасно оперировать находясь рядом с выключателем.

3 Ответ от matu 2016-11-11 11:13:29

• matu
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2013-02-21
• Сообщений: 716
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: не могу понять, отличие ВВ от выключателя нагрузки

Как справедливо отмечено в »2″, отличие в способности коммутировать токи к.з. Знаю, что в схемах городских сетей 6 кВ вместе с выключателями нагрузки установлены предохранители для защиты от к.з. А чем теперь фидеры защищены? Не думаю, что защита есть только на вводе.
Насчет параллельной работы секций не ясно: может представители abb имели ввиду недопустимость создания кольца по 6 кВ? Приведите фрагмент схемы, о которой идет речь.

4 Ответ от Ivan20 2016-11-11 16:28:45

• Ivan20
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2015-05-21
• Сообщений: 103
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: не могу понять, отличие ВВ от выключателя нагрузки

Как справедливо отмечено в »2″, отличие в способности коммутировать токи к.з. Знаю, что в схемах городских сетей 6 кВ вместе с выключателями нагрузки установлены предохранители для защиты от к.з. А чем теперь фидеры защищены? Не думаю, что защита есть только на вводе.
Насчет параллельной работы секций не ясно: может представители abb имели ввиду недопустимость создания кольца по 6 кВ? Приведите фрагмент схемы, о которой идет речь.

Интуитивно я так и предполагал, что разница в способности коммутировать токи КЗ. Поэтому представителям ставил вопрос так: если на «фидерном ВН» (в общем коммутационном аппарате) стоит Сириус 2 л, то должен быть какой-то исполнительный механизм в приводе, который отключает данный ВН, тк у сириуса стандарнтый набор функций — МТО, МТЗ, защита от ОЗЗ. Должен быть какойто аналог катушки отключения. ну то ладно — значит надо первым делом читать паспорта, их нам еще не передали.
По поводу «параллельной работы» типиный поиск земли — есть вышестоящая 110/6, у которой 6 секций РУ-6кв(всего около 100 фидеров, питающие нижестоящие РП, которые в нашем ведении.) например на 1 секции земля — бежим на наши нижестоящие ПС,которые питаются с этой секции — параллелимся через СМВ, далее дежурный дистанционно отключает фидер, если земля исчезла — повезло, если нет включают обратно фидер, и выключают СМВ

Виды высоковольтных выключателей и их различия

Короткое замыкание (к.з.) – самый тяжелый режим работы высоковольтного выключателя, к которому уделяют пристальное внимание при проектировании ВВ. Объяснением особого подхода служит процесс возникновения электрической дуги между расходящимися контактами в момент размыкания. Интенсивность дуги зависит от силы тока в электрической сети при срабатывании ВВ, которая в режиме к.з. превышает все допустимые величины. Поэтому коммутационный аппарат снабжают дугогасительными системами, которые способны подавить («разорвать») дугу за доли секунды. В зависимости от ситуации применяют различные по быстродействию высоковольтные выключатели – небыстродействующие (время выключения 0.12-0.25 с), умеренного действия (0.08-0.12 с), быстродействующие (0.06-0.08 с) и сверхбыстродействующие (до 0.06 с). Кроме дугогасительного устройства каждый ВВ в своей конструкции имеет взрывобезопасный корпус, токоведущие и изоляционные элементы, контактную систему и приводное устройство, которое может быть с электромагнитным, пружинным, пневматическим или гидравлическим механизмом.

Производят высоковольтные выключатели рассчитанными на номинальные токи до 50 кА, номинальное напряжение от 6 до 750 кВ при отключаемой мощности до 40*10 3 МВА. Основным отличием конструкции ВВ, по которому принято классифицировать выключатели, является способ гашения электрической дуги. По этому признаку ВВ бывают масляные, воздушные автопневматические, воздушные выключатели, автогазовые, элегазовые, электромагнитные и вакуумные. У масляного выключателя дуга гасится в масляной среде. Эта группа высоковольтных выключателей состоит из маломасляных выключателей, в которых масло служит только средой гашения дуги, и баковых выключателей с большим объемом масла, которое помимо основной функции играет роль изолятора токоведущих частей.

В элегазовых выключателях статус дугогасящей среды получил электропрочный газ SF6 (элегаз), который циркулирует внутри системы выключателя и не выбрасывается наружу. В момент гашения дуги автопневматический аппарат направляет элегаз, сжатый поршневым устройством, в зону коммутации. По количеству газа элегазовые ВВ различают колонкового и бакового типа.

Для гашения дуги вакуумных высоковольтных выключателей используют такую характеристику вакуума как электрическая прочность, которая в десятки раз превышает показатели газа при атмосферном давлении. В момент размыкания контактов образуется вакуумная дуга, которая получается путем испарения частиц металла, по которому проходит ток. Дуга существует малый промежуток времени (7-10 микросекунд), пока синусоида тока не достигнет нулевой отметки.

В воздушных высоковольтных выключателях гашение плазменной дуги, возникающей при коммутационных процессах, происходит с помощью потока сжатого воздуха, получаемого от компрессора и хранящегося в ресивере. Зачастую в параллель к дугогасящим контактам присоединяют шунтирующее сопротивление, которое помогает погасить плазменную дугу.

Воздушный автопневматический высоковольтный выключатель не нуждается в установке дополнительного оборудования для образования потока воздуха, гасящего дугу. Сжатие воздуха осуществляется отключающей пружиной привода ВВ, которая приводит в движение поршень, нагнетающий атмосферный газ в дугогасящую камеру. В отличие от воздушных типов высоковольтных выключателей автогазовые выключатели используют для гашения дуги газ, выделяемый из стенок дугогасящей камеры (в ее состав входит вулканизированная фибра, мочевиноформальдегидная смола и т.п.) под воздействием высокой температуры коммутационного процесса размыкания контактов. В основном автогазовые выключатели выступают в роли выключателей нагрузок и используются только для коммутации нагрузок под номинальным значением тока. От сверхтоков и токов короткого замыкания потребителей защищают плавкие предохранители с кварцевым наполнителем.

В электроустановках с частыми коммутационными операциями чаще всего устанавливаются электромагнитные выключатели. Гашение дуги в данном типе высоковольтного выключателя осуществляется путем значительного приумножения сопротивления плазмы из-за увеличения её длины под действием электромагнитного поля и низких температур в дугогасящей камере.

Различают высоковольтные выключатели не только по конструктивному признаку, но и по назначению. Самым распространённым является сетевой ВВ, рассчитанный на напряжение от 6 до 750 кВ. Его задачей является пропускание, коммутация тока при нормальных условиях работы электрической цепи, а также отключение питания при возникновении аварийных ситуаций (например, режим короткого замыкания).

Следующий вид высоковольтных выключателей – генераторный. Он рассчитан на коммутацию напряжения от 6 до 20 кВ и применяется исключительно в цепях электрических машин, таких как мощные электродвигатели, генераторы, синхронные компенсаторы и т.п. Выполняет функции, схожие с функциями сетевого ВВ. Отличительная особенность генераторного выключателя – это большие значения тока отключения и номинального тока, которые могу достигать 10 000 А. В качестве генераторного выключателя чаще всего используется электромагнитный ВВ из-за устойчивости к частым коммутациям. В свою очередь, в электрических цепях электротермического оборудования (например, сталеплавильные печи) используются специально разработанные выключатели напряжения, рассчитанные на напряжение от 6 до 220 кВ. При разработке ВВ учитывались особенности термического процесса.

В сетях до 10 кВ повсеместно для коммутации малых нагрузок (порядка 3-10 МВА) применяются высоковольтные выключатели, которые получили название «выключатели нагрузки» (ВН). ВН рассчитаны для коммутации в нормальном режиме и не предназначены для разрыва сверхтоков, возникающих при коротком замыкании.

Воздушные высоковольтные выключатели считаются наименее эффективным типом из-за своих внушительных габаритов и дороговизны обслуживания, поэтому на электростанциях (или других объектах) происходит постепенная модернизация с заменой их на ВВ с иным принципом действия. Важным параметром, которым нельзя пренебрегать при выборе модели аппарата, является механическая прочность ВВ, которая зависит от конструкции – чем она проще, тем выше механическая прочность. Среди рассмотренных типов высоковольтных выключателей самый высокий показатель прочности имеет вакуумный выключатель, а наименьший – масляный выключатель.

Электрическая прочность дугогасящей среды – следующий критерий сравнительной характеристики, которым часто руководствуются при подборе необходимого ВВ. Элегазовая среда гашения дуги обладает самыми высокими диэлектрическими параметрами, особенно при напряжении выше 110 кВ. При напряжении до 110кВ вакуумная дугогасящая среда не уступает по электрической прочности элегазовой. Наименьший показатель прочности у масляного выключателя, что объясняется низкой устойчивостью масла к высоким температурам и его испарением при возникновении дуги горения.

Важным параметром любого типа высоковольтного выключателя принято считать коммутационный ресурс выключателя (общее количество рабочих циклов). Количество циклов выключения/включения, которое может осуществить выключатель, связано с силой тока коммутации – с ростом величины тока снижается срок службы составных частей оборудования. Каждый высоковольтный выключатель рассчитан на конкретное (гарантированное) количество «разрываний» электрической сети. К недостаткам вакуумных причисляют тот факт, что по исчерпанию коммутационного ресурса его необходимо поменять, из-за невозможности проведения работ по замене компонентов выключателя. В свою очередь, у элегазовых и электромагнитных высоковольтных выключателей по окончании коммутационного ресурса есть возможность проведения капитального ремонта, в процессе которого происходит общий осмотр выключателя, проверяется степень износа элементов конструкции аппарата и выносится заключение о дальнейшем сроке эксплуатации ВВ. Масляный выключатель по истечении коммутационного ресурса также подлежит восстановлению, но со значительно меньшим межремонтным периодом.

В большинстве случаев после семи раз срабатывания выключателя при возникновении токов короткого замыкания предписано проводить капитальные работы по ремонту коммутационного аппарата. Главным образом это связано с тем, что трансформаторное масло (дугогасящая среда) теряет свои изоляционные свойства и способность гасить дугу и подлежит обязательной замене.

Если сравнивать вес разных типов высоковольтных выключателей для работы с напряжением 110 кВ, то масляные выключатели обладают в несколько раз большими габаритными размерами и массой, чем элегазовые или вакуумные при схожих эксплуатационных характеристиках.

Невозможно со стопроцентной вероятностью определить, какой выключатель надежней всех остальных, так как коммутационный ресурс, механическая прочность, быстрота реагирования на аварийные ситуации и прочие параметры зависят от качества сборки и материалов, из которых изготовлены составные части конструкции выключателя. Важным критерием, указывающим на надежность высоковольтного выключателя, считается гарантийный срок обслуживания того или иного типа выключателя.

В последнее время все яснее видна тенденция производителей высоковольтных выключателей – это создание аппаратов интеллектуального типа. Такие современные модели в своей основе имеют вакуумный выключатель с интегрированными в него приборами, которые выполняют три основных функции – защита, коммутация и измерения. Все входящие в состав выключателя функциональные модули (модуль связи, модуль бинарного входа/выхода, вычислительный модуль) соединены в одну общую систему. Они непрерывно в реальном времени обмениваются информацией, несомненно увеличивая коммутационные характеристики выключателя. Многие инновационные энергокомпании переводят свои объекты на использование ВВ интеллектуального типа. Произвести монтаж, наладку или капитальный ремонт высоковольтного выключателя могут сотрудники компании ЭДС-ИНЖИНИРИНГ, которые имеют многолетний опыт работы с электротехническим оборудованием.

От чего зависит качество работы высоковольтных выключателей?

Качество функционирования высоковольтных выключателей (ВВ) – одна из составляющих надёжной и безопасной работы всей системы передачи и распределения электроэнергии как в нормальных, так и в аварийных режимах. Когда имеется неисправность в линии электропередачи, основная задача выключателя – быстро и эффективно выйти из этой ситуации путем отключения цепи и изолирования неисправности от источника питания. Быстрое размыкание снижает ущерб, вызванный высокими токами короткого замыкания, которые могут повредить оборудование. Или, например, в режимах частой перекоммутации оборудования на подстанции, обусловленной сезонными изменениями потребления электроэнергии, необходима четкая работа выключателей. Именно поэтому важно тестировать выключатели так, чтобы быть полностью уверенным в том, что они функционируют правильно.

Диагностика выключателей осуществляется согласно нормативной документации. В зависимости от типов выключателей (масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные) перечень измеряемых характеристик, на основании которых делается вывод о состоянии выключателя, может быть различным. Кроме измерений формальных параметров ВВ, существует целый ряд тестов, дающих дополнительную информацию о состоянии оборудования. При этом, именно такая дополнительная информация может указать на зарождающиеся дефекты, когда все основные параметры будут находиться в паспортных значениях. Один из наиболее распространенных тестов – это определение скоростных и временных характеристик главных контактов, которые непосредственно показывает время отключения. Рассмотрим ситуацию, когда выключатель выводят из эксплуатации для тестирования, но при этом, он не был задействован в течение продолжительного времени, так как находился в резерве. За время простоя узлы выключателя испытывали недостаток в смазке, а подшипники могут иметь коррозию. Эти проблемы замедлят первые срабатывания. Но если перед началом тестирования осуществить хотя бы одну операцию включения или отключения, происходит самоочистка от следов коррозии или залипших подшипников, что приведет время срабатывания выключателя к стандартным величинам. Поэтому при определении реальных временных характеристик, этой проблемы может не быть и обслуживающий персонал примет решение, что этот выключатель в хорошем состоянии и не нуждается в дальнейшем обслуживании. Но спустя какое-то время неисправность появится снова, и этот выключатель не будет размыкаться достаточно быстро или не станет размыкаться совсем. Поэтому важно фиксировать параметры первых срабатываний, так как при этом могут быть обнаружены зарождающиеся проблемы в выключателе.

Измерение при первом срабатывании – это часть оперативного тестирования, результаты которого несут в себе очень много полезной информации. Остановимся на трех измеряемых параметрах: токи катушек, управляющее напряжение и время срабатывания контактов. Но, кроме того, доступны и другие параметры – это время срабатывания дополнительных контактов, вибрация, токи электродвигателей, ход и скорость контактов и др.

Токи катушек измеряются, в том числе, для определения каких-либо проблем со смазкой внутри главных подшипников или в защелке. Анализ токов катушек также может показать изменения сопротивления, вызванные короткозамкнутыми витками, сгоревшими катушками и т.п. Управляющее напряжение измеряется во время работы для индикации состояния батарей аккумуляторов. Перед работой напряжение станционной батареи должно быть в норме, и контролироваться зарядными устройствами. Однако во время работы расход электроэнергии батареи может быть слишком большим. Если это напряжение упадет ниже 10% от номинального, то это может быть признаком неисправности аккумуляторной батареи. Если выключатель имеет три приводных механизма, то токи обмоток и управляющие напряжения должны измеряться для каждого механизма.

Чтобы выполнить квалифицированную диагностику высоковольтного оборудования персоналу необходимо иметь четкое представление о механизмах и кинематике исследуемых выключателей. Рассмотрим кратко принцип действия на примере элегазового выключателя.

Рис. 1. Основные элементы элегазового выключателя:
1 Дугогасительное устройство; 2 Металлический корпус; 3 Ввод; 4 Трансформатор тока; 5 Несущая рама; 6 Шкаф управления с приводом; 7 Опорная стойка;

Более подробно остановимся на дугогасительном устройстве (1)

Рис. 2. Принцип размыкания

Составными частями токовой цепи являются контактодержатель (1), цоколь (6) и подвижный контактный цилиндр (5). Во включенном положении (рис. 2 а) ток проходит через главный контакт (2). Параллельно имеется дугогасительный контакт (3). В процессе отключения (рис. 2 б) размыкается главный контакт (2), вследствие чего ток подается в цепь, проходящую через все еще замкнутый дугогасительный контакт. Когда в ходе последующего выполнения этой коммутационной операции дугогасительный контакт (3) тоже размыкается (рис. 2 в), между его частями возникает дуга. Тем временем, контактный цилиндр (5) перемещается вглубь цоколя (6), сжимая имеющийся там дугогасящий газ. Сжатый газ устремляется через контактный цилиндр (5) в сторону, противоположную направлению перемещения подвижных контактных деталей, достигает дугогасительного контакта и гасит электрическую дугу.

При отключении большого тока короткого замыкания элегаз, находящийся в области дугогасительного контакта, сильно нагревается электрической дугой. Это приводит к увеличению давления в контактном цилиндре. В этом случае, повышение давления до уровня, необходимого для гашения дуги, происходит без потребления энергии от привода. В ходе дальнейшего процесса отключения (рис. 2 г) неподвижная часть дугогасительного контакта освобождает сопло (4). При этом газ устремляется из контактного цилиндра в сопло и гасит электрическую дугу.

Одновременное измерение временных характеристик в пределах одной фазы важно в том случае, когда последовательно соединены несколько контактов. Такая схема выключателя работает как делитель напряжения, и если разность размыкания контактов по времени будет значительна, то на одном из контактов может произойти перенапряжение. Допуск по одновременности размыкания контактов для большинства типов выключателей не превышает 2 мс.

Рис. 3. График хода

Высоковольтный выключатель сконструирован специально для разрыва цепи при определенном токе короткого замыкания, а это требует срабатывания с заданной скоростью для создания необходимого охлаждающего потока элегаза (воздуха или масла в зависимости от типа выключателя). Если поток охлаждает электрическую дугу достаточно хорошо, то ток прерывается при следующем переходе через ноль. Важно прервать ток так, чтобы дуга не загорелась снова до того, как контакт войдет в так называемую демпферную зону (Рис. 3, участок кривой DE). Скорость рассчитывается по двум точкам на кривой хода контакта. Верхняя точка задается расстоянием (мера длины, градусы или процент хода) от: а) положения при включенном выключателе; б) точки замыкания или размыкания контакта. Нижняя точка определена, базируясь на верхней точке. Это может быть либо расстояние ниже верхней точки, или время до верхней точки. Время прохождения контакта между этими двумя точками лежит в пределах 10. 20 мс, что соответствует 1-2 переходам через ноль. Расстояние, на котором должна быть погашена электрическая дуга, обычно называют зоной дугогашения (Рис. 3, участок кривой CD). Демпфирование – очень важный параметр для механизмов, используемых для включения/отключения выключателей. Если демпфирующее устройство не функционирует исправно, то возникают механические деформации, которые могут сократить срок службы выключателя и привести к серьезным повреждениям. Демпфирование в операции отключения обычно измеряется по скорости, но также можно измерять время прохождения контактов между двумя точками, расположенными над линией, которая соответствует отключенному положению.

Существующие средства диагностики высоковольтных выключателей позволяют регистрировать все необходимые параметры для принятия решения о выводе оборудования в ремонт или продолжении его работы. При этом измерения могут производиться по всем трем фазам одновременно, что существенно уменьшает время проверки.

Практически для всех типов выключателей существуют базы данных графиков скорости, перемещения, ускорения и других характеристик, соответствующих состоянию нового, исправного оборудования. При периодической диагностике ВВ, в процессе их эксплуатации, сопоставляя получаемые графики с «эталонными», возможно отследить состояние выключателя в динамике – наглядно увидеть развитие дефекта. Таким образом, эксплуатирующим предприятиям получается минимизировать издержки, связанные с внезапно проявляющимся неисправностями или с выводом в плановый ремонт исправного оборудования.

196140, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кокколевская 1