УДК 621.316.001

Д.т.н. Кутін В.М., к.т.н. Ру6аненко О.Є.,

асп. Мисенко С.В.

Вінницький Національний Технічний Університет, Україна

КОМПЛЕКСНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ЕЛЕГАЗОВИХ ВИСОКОВОЛЬТНИХ ВИМИКАЧІВ

Обґрунтовується необхідність вдосконалення методів та засобів технічного діагностування високовольтних вимикачів для підвищення їх надійності в умовах експлуатації. Запропонованокомплексний метод визначення технічного стану високовольтних елегазових вимикачів.

Ключові слова:комплексний метод, високовольтний вимикач, діагностування, сенсор, резонанс.

На даний час в електроенергетичних системах України в експлуатації знаходиться велика кількість як застарілих вимикачів, які відпрацювали свій паспортний ресурс, так і нових конструкцій і виробників закордонних вимикачів. Перед підприємствами енергетичної галузі стоїть завдання забезпечити надійну експлуатацію такого обладнання. Підвищення надійності експлуатації застарілого обладнання, повітряних та оливних вимикачів, передбачає декілька шляхів, наприклад, відомий шлях планових та позапланових ремонтів застарілого обладнання (з точки зору витрачення невеликих витрат з залученням підрядних організацій які надають гарантійні зобов’язання на певний період). Інший шлях - це заміна застарілого обладнання - новим. Проте, введення в експлуатацію великої кількості різних типів та виробників нового обладнання потребує вивчення та дослідження експлуатуючою організацією заводських інструкцій та досвіду експлуатації подібного обладнання.

Однак широке впровадження елегазових вимикачів та зростання їх кількості в експлуатуючих організаціях дозволили отримати статистику їх відмов яка свідчить про необхідність вдосконалення методів і засобів визначення технічного стану, як під час експлуатації (системи онлайн-моніторингу) так і при оглядах. Ці системи мають бути універсальними і інформативними, дозволяти в короткий термін часу здійснювати діагностування багатьох вузлів цих вимикачів[1].

Для визначення технічного стану високовольтних вимикачів контролюється велика кількість параметрів, наприклад, часові та швидкісні характеристики. На визначення часових та швидкісних характеристик вимикача, який встановлений на діючій підстанції, негативний вплив мають завади викликані умовами високої напруги. Такі завади можуть обмежувати якість або можливості роботи засобів діагностування, особливо таких, які використовують тестові сигнали змінної напруги заздалегідь вибраної однієї частоти. Практично не роботоздатними за умов експлуатації відкритих розподільчих пристроїв є діагностичні системи, які передбачають використання послідовного, або паралельного резонансу лише на одній частоті – частоті тестового сигналу, яка вибрана заздалегідь за умови максимальної амплітуди цього сигналу на виході сенсора. Крім того, вимірювання характеристик руху рухомих частини приводу ускладнюється по причині труднощів монтажу датчика кутового переміщення до вимикача. Слід враховувати те, що матеріал який використовується для виготовлення вимикача може також негативно впливати на результати діагностування при визначенні характеристик прискорення руху.

Для знаходження параметрів вимикача використовуються різні методи і засоби. Протевідомі методи визначення діагностичних параметрів мають ряд обмежень та недоліків роботи, таких як: місце встановлення вимикача, а саме схеми виконання відкритих розподільчих пристроїв;не враховують велику кількість завад викликаних умовами діючої підстанції де виконується діагностування;потребують обов’язкового заземлення; під’єднання сенсорів кутового та лінійного переміщення в багатьох випадках обмежено конструктивними особливостями виконання приводних механізмів вимикача;заземлення апаратних виводів вимикача через котушки індуктивності, негативно впливає на результати випробувань при поданні високочастотного сигналу; використання високочастотного фільтру, який налаштований на умову резонансу з джерелом тестової напруги, у вигляді ємності, індуктивності та активного опору, які паралельно з’єднанні між собою, інколи обмежує подання оптимальної частоти для отримання інформативного сигналу;інколи необхідною умовою є нетипове з’єднання вимикача в існуючих схемах, а саме вимикач повинен бути з однієї сторони під’єднаний до ліній а з іншої до шин підстанції, що є нетиповим рішенням при виборі схеми на клас напруги 220 кВ і вище, яке в енергосистемах України не використовується [2].

Тому для підвищення якості діагностування елегазових вимикачів запропоновано комплексний метод діагностування, який ґрунтується на поданні тестового високочастотного сигналу в коло яке містить контакти дугогасильної камеривисоковольтного вимикача [3]. На першому етапі джерелом тестового сигналу подається сигнал у вигляді постійного струму, для визначення струму витоку через ізоляцію апаратних вводів та опору постійному струму головного струмоведучого контуру, при цьому спочатку заземлюються один апаратний ввод, а на інший подається тестовий сигнал, а потім навпаки. На другому етапі подається високочастотний сигнал з неперервним його контролем під час виконання технологічних операцій вимикачем і порівняння отриманих характеристик з еталонними, попередньо знятими перед вводом вимикача в експлуатацію або після ремонту, та аналізу відхилення цих характеристик на обґрунтовано визначених інтервалах часу, що дозволяє одночасно виявити пошкодження в дугогасильній камері та приводному механізмі на ранній стадії розвитку. На третьому етапі джерело тестового сигналу автоматично регулює та подає частоту, таку яка забезпечувала б резонанс між індуктивністю трансформатора та ємністю між контактами вимикача, яка змінюється під час виконання операцій увімкнення або вимкнення. Контроль відхилення від умови резонансу, та встановлення на якому інтервалі часу це відбулося, дає можливість зробити попередній висновок про відхилення від нормальної роботи певних елементів вимикача.

Контроль залежності зміни струму, який протікає через сенсор (активний опір) під’єднаний послідовно до головних контактів камер, в якості інтегрального показника дає можливість визначати: часові характеристики вимикача, час вібрації контактів, характеристики переміщення, відстань, яку пройшов рухомий контакт та швидкість руху рухомого контакту.Комплексний метод забезпечує визначення ізоляційних властивостей вимикача, стану дугогасильного середовища, конструктивних елементів приводного механізму та не потребує багато часу для виконання комплексних випробувань та не обмежується умовами діючої підстанцій.

Отже, комплексний показник – значення струму тестового сигналу різних частот, починаючи від нуля (а далі більше), в різні моменти часу комплексних випробувань елегазового вимикача, починаючи від тривало – розімкнутих, тривало – замкнених до таких, які знаходяться у стані рух дозволяє визначати не лише часові характеристики вимикача та стан механічної частини в останню мить перед замиканням контактів, а і стан багатьох інших деталей та вузлів вимикача в короткий термін операцій з огляду вимикача, не вимагаючи додаткових змін конструкції.

Запропонований метод контролю ВВ, який вирішуючи другу групу задач діагностування [3], а саме постановку діагнозу – визначення причини погіршення технічного стану, знаходження пошкоджених, або потенційно ненадійних деталей (вузлів) в умовах короткочасних оглядів елегазових вмикачів, на відміну від відомих, які використовують тестовий сигнал фіксованої частоти (значно підсилений активними підсилювачами та завдяки використанню послідовного резонансу у вимірювальному колі), передбачає попереднє сканування напруг завад на виході сенсора по місцю випробувань, виявлення частот гармонійних складових цих напруг, виключення їх зі спектру частот тестових сигналів, використовуваних під час випробувань.

Висновки

Наведено комплексний метод діагностування для визначення технічного стану елегазових високовольтних вимикачів шляхом накладання на контакти камер тестового сигналу різних частот. Контроль умови забезпечення резонансу на всьому інтервалі часу виконання технологічних операцій дає можливість визначати технічний стану конструктивних елементів елегазових високовольтних вимикачів, технічного стану дугогасильного середовища та його ізоляційних властивостей відносно заземлених частин.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Лежнюк П.Д. Розширення можливостей мікропроцесорних пристроїв контролю характеристик вимикачів. /О.Є. Рубаненко, Ю.В. Антонюк// В кн: Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету Кременчук, КДПУ. 2004. №2(25), С. 119-121.

2. Патент №US 6,963,203 B2. Methods and apparatus for analyzing high voltage circuit breakers./– ZoranStanisic,HeinzWernh. – №US 10/764,243; Заявл. 23.01.2004; Опубл. 8.11.2005.

3. Кутін В.М. Вдосконалення методів діагностування високовольтних вимикачів / Рубаненко О.Є., Мисенко С.В. // Вісник Вінницького політехнічного інституту. –2012. №1.