Реферат высоковольтные испытания выключателей

В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006 выключатели характеризуются следующими параметрами:

• номинальный ток I ном ток через включённый выключатель, при котором он может работать длительное время;
• номинальное напряжение U ном напряжение сети, в которой работает выключатель;
• номинальный ток отключения I о.ном — наибольший ток короткого замыкания действующее значение, который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций;
• допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения;
• если выключатели предназначены для автоматического повторного включения АПВ, то должны быть обеспечены циклы

Цикл 1: О — t бп — ВО — 180 — ВО; Цикл 2: О — 180 — ВО — 180 — ВО,

где О — операция отключения, ВО — операция включения и немедленного отключения, 180 — промежуток времени в секундах, t бп — гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ время от погасания дуги до появления тока при последующем включении. Для выключателей с АПВ должно быть в пределах 0.3…1.2 с, для выключателей с БАПВ быстродействующей — 0.3 с.

• параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения — скорость восстанавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффициент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряжения.
• номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле.
• собственное время отключения — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дуго-гасительных контактов.
• устойчивость при сквозных токах КЗ, которая характеризуется токами термической стойкости I т и предельным сквозным током

РМЗ – ремонтно-механический завод (находится в г. Тюмени, раньше был самостоятельным предприятием, сейчас там есть участок цеха ЭРП по ремонту трансформаторов I-II габаритов);

ЭРУ – электроремонтный участок (например, Тобольский ЭРУ включает в себя участки по ремонту низковольтных (0,4 кВ) и высоковольтных выключателей (6кВ), по ремонту воздушных выключателей и по ремонту трансформаторов);

РЗА – участок по ремонту и наладке средств релейной защиты и автоматики;

ТАИ – участок по ремонту и наладке средств тепловой автоматики и измерений;

УКК – участок контроля качества (это бывшая ВВЛ – высоковольтная лаборатория);

УПП – участок подготовки производства (включает в себя механическую мастерскую, так называемую «токарку»);

МГУ – моторно-генераторный участок. Это название историческое. По сути, это участок по ремонту турбогенераторов и высоковольтных (6кВ) электродвигателей:

МГУ-1 на Сургутской ГРЭС-1;

МГУ-2 на Сургутской ГРЭС-2.

Организационная структура ЭРП

Параметры

В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006 выключатели характеризуются следующими параметрами:

• номинальное напряжение Uном (напряжение сети, в которой работает выключатель);
• номинальный ток Iном (ток через включённый выключатель, при котором он может работать длительное время);
• номинальный ток отключения Iо.ном — наибольший ток короткого замыкания (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций;
• допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения;
• если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы:

Цикл 1: О — tбп — ВО — 180 — ВО; Цикл 2: О — 180 — ВО — 180 — ВО,
где О — операция отключения, ВО — операция включения и немедленного отключения, 180 — промежуток времени в секундах, tбп — гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении). Для выключателей с АПВ должно быть в пределах 0,3…1,2 с, для выключателей с БАПВ (быстродействующей) — 0,3 с.

• устойчивость при сквозных токах КЗ, которая характеризуется токами термической стойкости Iт и предельным сквозным током
• номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле.
• собственное время отключения — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дуго-гасительных контактов.
• параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения — скорость восстанавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффициент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряжения.

Прибор для испытаний выключателей с приводом постоянного тока при пониженном напряжении.

ПУВ-регулятор предназначен для управления приводами постоянного тока при проведении ремонтных работ и проверке технического состояния всех типов высоковольтных выключателей, проверки выключателей при пониженном напряжении, контроля отделителей и короткозамыкателей. ПУВ-регулятор позволяет проводить:

• проверку работоспособности в сложных циклах;
• испытания при пониженном напряжении с определением величины минимального напряжения срабатывания и с определением времени включения / отключения полюса коммутационных аппаратов;
• испытания многократными опробованиями;
• ресурсные испытания при разработке и производстве коммутационных аппаратов;
• управление приводом при осциллографировании характеристик;
• измерение времени включения/отключения полюса коммутационного аппарата в простых операциях «вкл» и «откл», а также в операциях с регулировкой выходного напряжения «вкл/рег.» и «откл/рег.»

Первые три вида испытаний являются обязательными при вводе в эксплуатацию нового или отремонтированного оборудования. Согласно РД 34.45-51.300-97 «Объемы и нормы испытаний электрооборудования» в цикле ВО без выдержки времени должны проверяться все виды коммутационных аппаратов: масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные выключатели, отделители и короткозамыкатели, а в циклах ОВ и ОВО – все виды выключателей, предназначенных для работы в режиме АПВ, кроме вакуумных.

Выходной ток до 35А.

ПУВ-регулятор позволяет автоматизировать испытания благодаря возможности задания серии из 999 сложных циклов или операций с регулируемым временем между ними. Данным прибором можно проверять все выключатели с приводом постоянного тока и током нагрузки до 35А.

При контроле выключателей ПУВ-регулятор подключается к электромагниту отключения и контактору включения, при контроле отделителей ПУВ-регулятор подключается к обмотке специального блокировочного реле, которое управляет отделителем или к обмотке электромагнита привода отделителя, при контроле короткозамыкателей прибор подключается к встроенному электромагниту привода.

Проверка работоспособности в простых операциях.

Задание простых операций:

• операция Включение «В» — совокупность электромеханических процессов, происходящих при замыкании контактов выключателя;
• операция Отключение «О» — совокупность электромеханических процессов, происходящих при размыкании контактов выключателя;

Определение минимального напряжения срабатывания в простых операциях:

• операция: «Включения/ плавно» — путем плавного увеличения напряжения на электромагнитах привода;
• операция: «Отключения/ плавно» — путем плавного увеличения напряжения на электромагнитах привода;
• операция: «Включения/ рег.» — ручная проверка;
• операция: «Отключения/ рег.» — ручная проверка.

Проверка работоспособности в сложных циклах.

Задание сложных циклов:

• цикл «В-Тзо-О» — последовательное выполнение выключателем операций включения-отключения;
• цикл «О-Тп-В» — последовательное выполнение выключателем операций отключения — включения;
• цикл «О-Тп-В-Тзо-О» — последовательное выполнение выключателем операций отключения, включения и повторного отключения;
• цикл «Автоопределение операции» — режим, при котором операция В или О устанавливается автоматически по состоянию контактов высоковольтного коммутационного аппарата, используется при ресурсных испытаниях;

Определение минимального напряжения срабатывания в сложных циклах:

• цикл «В-Тзо-О/ рег.» — ручная проверка;
• цикл «О-Тп-В/ рег.» — ручная проверка;
• цикл «О-Тп-В-Тзо-О/ рег.» — ручная проверка;
• цикл «Автоопределение срабатывания» – режим определения минимального напряжения срабатывания привода коммутационного аппарата путем постепенного снижения напряжения ступенями по 5 В, начиная с нормированного минимального рабочего напряжения до отказа в работе коммутационного аппарата в операциях включения и отключения (автоматическая проверка).

Синхронизация работы с другими приборами производства «СКБ ЭП»

ПУВ-регулятор рекомендован к совместному применению с приборами контроля высоковольтных выключателей ПКВ/М6Н (в стандартной и облегченной комплектации), ПКВ/М7, ПКВ/У3.0 и ПКВ/У3.1 (все методы контроля приборы выполняют самостоятельно) для проведения испытаний выключателей при пониженном напряжении в сложных циклах и простых операциях с определением величины минимального напряжения срабатывания и с определением времени включения/отключения полюса коммутационных аппаратов. Рабочий ток 35А.

В приборе контроля высоковольтных выключателей ПКВ/М6Н в стандартной и облегченной комплектации отсутствует встроенный пульт управления приводом, поэтому ПУВ-регулятор рекомендован к совместному применению для задания сложных и простых циклов, а также для испытаний при пониженном напряжении.

Коммутирующие устройства приборов ПКВ/М7, ПКВ/У3.0 и ПКВ/У3.1 дают возможность задавать как простые операции, так и сложные циклы на токах электромагнитов до 10А и 35А, соответственно, если тока недостаточно и необходимо проведение испытаний при пониженном напряжении, то можно использовать ПУВ-регулятор при проверке временных и скоростных характеристик выключателей в простых и сложных циклах.

Дополнительная функция ПУВ-регулятора.

Для работы с другими приборами (осциллографами, вибрографами, сиренами) в ПУВ-регуляторе предусмотрен канал «Сухой контакт» с регулируемым временем замыкания (от 0 до 999 сек.) относительно начала операции или цикла.

В приборе предусмотрена возможность заблаговременного (от 0 до 999 сек.) включения любого внешнего устройства, например, для подачи звукового (светового) сигнала.

Высокий уровень безопасности при эксплуатации.

Высокий уровень безопасности обеспечивается быстродействующей транзисторной защитой и встроенным автоматическим выключателем при повышении тока нагрузки либо при коротком замыкании, а также блокировкой запуска цикла при температуре силовых элементов прибора боле +75˚С.

Проведение измерений в несколько шагов.

Прибор ПУВ-регулятор подключается к катушкам электромагнитов или контакторов привода высоковольтного выключателя и к сети оперативного напряжения и коммутирует напряжение сети, пониженное до заданного уровня, на выходы в соответствии с выбранным циклом.

Информация о выбранном цикле, его настройках, значение входного, выходного и минимального напряжения срабатывания выводятся на жидкокристаллический индикатор.

Изменение цикла, установка длительностей операций, задание требуемого выходного напряжения производятся с помощью кнопок. Настройки сохраняются в энергонезависимой памяти.

Эксплуатации в любых погодных условиях.

Если вам приходится проводить диагностику в сложных погодных условиях, можете не сомневаться в точности результатов. ПУВ-регулятор гарантированно работает при температуре от -20 до +45 °С.

Если плохой контакт

Соединения контактов в различных распределительных устройствах – это самый распространенный объект для тепловизионного контроля. Установлено процентное соотношение неполадок по контактам:

• Проводники – 1%;
• Кабельные сети – 1%;
• Швы сварки – 2%;
• Спрессованные соединения – 6%;
• Разъединительные контакты – 43%;
• Соединения болтовые – 48%.

Все узлы, которые перегружены электрическим током, нуждаются в тепловизионном контроле. Это позволяет экономить очень большие суммы – 3-4 десятка млн. руб. в год. Расходы также уменьшаются, если при проверках трансформаторов используют тепловизор. Нахождение разного вида поломок позволяет окупить стоимость устройства. Тепловизор необходим на заводах разного направления. Также ЖКХ просто невозможно представить без него. Ведь каждый день происходят какие-то неполадки с коммунальными сетями. Тепловизор все больше набирает популярности. Это не касается только России, в других странах он также активно используется. Ведь контролировать утечку горячей воды или пара, а также следить за загрязнение разных водоемов становится проще. Устройство очень удобное, его можно установить не только в автомобиле, но и на катере, вертолете.

Также тепловизор используют, чтобы найти трещины и другие дефекты в дымовых трубах. Ведь не всегда легко найти неполадки при визуальном осмотре. Тепловизор упрощает процесс нахождения неполадок тем, что котел и вовсе не нужно выключать. Тепловизионный контроль позволяет полностью держать под контролем теплоизоляцию. Также устройство применяется и во время стройки зданий. Ведь можно сразу же определить теплоизоляцию постройки. Контроль позволяет найти любые утечки тепла через окна, двери, щели, стыки и пр. также определяется теплоустойчивость, водопроницаемость, воздухопроницаемость и тепловое сопротивление.

Достоинства такого контроля:

• Производительность на высоком уровне;
• Испытания масляных выключателей могут проводиться дистанционно;
• Сохранение всех данных.

Планируется в будущем развитие тепловизионных служб не только на отдельных предприятиях, но и по городам.

Это позволит выполнять следующие задачи:

• Контролирование энергохозяйства;
• Постоянное наблюдение за технологическими процессами;
• Наблюдения за строящимися объектами;
• Контроль железной дороги;
• Контроль экологии местности.

Тепловизионный контроль во всем мире используется уже четверть века. И время показало, что альтернативных устройств не существует.

Принцип действия

Как уже было сказано выше, после разрыва контактов, происходит образование дуги, которая растет и достигает дугогасительной решетки. После этого она растягивается, а воздух, который находится в камере, выходит через решетки под воздействием повышенной температуры. Благодаря этому, с воздухом утекают продукты, возникшие под воздействием плазмы, что снижает активность дуги до нуля.

Понимание всех процессов, которые протекают внутри коммутаторов, позволило производителям разработать способы устранения возможных перегревов, заключив механизмы в компактный корпус и сделав аппарат достаточно легким. Такое устройство способно мгновенно отключать ток, измеряемый сотнями ампер.

На первый взгляд, принцип действия этого устройства достаточно прост, но этим производители добились максимальной эффективности в его работе.

Высоковольтная коммутационная аппаратура

Высоковольтная коммутационная аппаратура состоит из разъединителей и высоковольтных выключателей. Разъединители — электрические коммутационные аппараты, предназначенные для включения и отключения отдельных элементов оборудования или целых участков электрической сети высокого напряжения при отсутствии тока нагрузки. Характерной особенностью разъединителей является наличие видимого разрыва между контактами, чем обеспечивается безопасность работы обслуживающего персонала. У разъединителя отсутствует дугогасительное устройство, и дуга, возникающая на контактах, гасится в результате ее растяжения ножом подвижного контакта. На рис.1.7 показаны зависимости максимального

вылета дуги на контактах разъединителя в функции тока при разных номинальных напряжениях. Даже при относительно небольших отключаемых токах вылет дуги таков, что может привести к перебросу дуги на соседние фазы и заземленные части и к возникновению междуфазного к.з. или

замыкания на землю. Поэтому разъединители применяются для коммутации ранее обесточенных с помощью выключателей участков цепи, для переключения в нормальных условиях присоединения распределительного устройства с одной ветви на другую без прерывания тока и для коммутации очень малых токов ненагруженных силовых трансформаторов.
Коммутация нагруженных силовых цепей осуществляется высоковольтными выключателями нагрузки. Исполнение этих аппаратов различно. Они могут быть, в зависимости от конструктивных особенностей и способов гашения дуги, автогазовыми с гашением дуги газами, выделяемыми газогенерирующими материалами дугогасительной камеры; масляными с гашением дуги в масле; вакуумными; элегазовыми с гашением дуги в среде элегаза (SF6).

Основным элементом любого высоковольтного выключателя нагрузки является дугогасительное устройство (ДУ). Это устройство, обеспечивающие быстрое гашение дуги в коммутационном аппарате. Время горения дуги зависит от коммутационного тока, интенсивности горения дуги и электрической прочности газа, в котором существует дуга.

Характеристики ДУ сильно зависят от среды гашения дуги: масло, газ, вакуум. Среди газов наибольшей дугогасительной способностью обладает элегаз (SF6 ), меньшей — водород; еще меньшей – воздух.

В высоковольтных выключателях разрыв цепи производится в среде масла или газа. Рассмотрим гашение дуги в масляном выключателе с продольным дутьем (рис.1.8). Стрелками показано движение газа и масла вдоль дуги и дальше через зазоры между подвижными контактами и перегородками. Камера действует следующим образом. Когда подвижный контакт 1 отходит от неподвижного 2, между ними возникает дуга 3, вокруг которой образуется газовый пузырь (главным образом водорода — продукт распада масла), в результате чего давление в верхней части камеры сильно повышается. Это давление заставляет масло перемещаться через зазоры между подвижными контактами и перегородками.

Когда подвижный контакт минует одну-две перегородки, начинается газовое дутье вдоль дуги и ее интенсивное охлаждение. В процессе разрыва дуги будут существовать два газовых потока: поток горячей плазмы (собственно дуга) и поток газов – продуктов распада масла. Скорости этих потоков различны: скорость газов достигает нескольких сот метров в секунду, в то время как скорость плазмы достигает нескольких тысяч метров в секунду. За счет разности скоростей на границах этих потоков будут образовываться завихрения и горячая плазма будет интенсивно охлаждаться газом. Камера выполняется из прочного материала, так как давление в ней может достигать 3*105– 5*105 н/м2(30 — 50 атм.) и более.

В ТП устанавливаются маломасляные выключатели типов ВМГ-10, ВМП-10, ВК-10, рассчитанные на рабочее напряжение 10 кВ и номинальные токи от 630 до 1600А. Помимо этих параметров, выключатель также характеризуется отключающей способностью для токов кротких замыканий, которая составляет 20, 31,5 кА и временем их отключения (не более 0.12с). Время отключения номинальных токов — 0,02 с.

К недостаткам масляных выключателей следует отнести большие габариты и ограниченный ресурс отключения коротких замыканий, так как каждое отключение сопровождается загрязнением масла продуктами дуги.

В автогазовом выключателе камера выполняется из газогенерирующего материала (например, оргстекла или фибры). Под действием высокой температуры дуги стенки камеры выделяют большое количество газов, при выбрасывании которых из дугогасительной камеры дуга разрывается и гасится в течении долей секунды. Такие выключатели используются на напряжение до 6 кВ.

В настоящее время наиболее совершенными являются выключатели нагрузки вакуумного типа. На рис.1.9 показаны зависимости разрядного напряжения от расстояния между контактами для различных сред. Из этого рисунка следует, что вакуум обладает максимальной электрической прочностью, что позволяет создавать коммутационные аппараты с минимальными габаритами. Помимо этого вакуумные выключатели

обладают высоким быстродействием, не требуют пополнения и замены дугогасящей среды, значительно дешевле в эксплуатации и обладают большим сроком службы (до 25 лет). Конструкция вакуумного выключателя представлена на рис.1.10. В цилиндрическом сосуде 1 из изоляционного материала расположен неподвижный контакт 2, укрепленный в металлическом фланце 3, герметически соединенным с цилиндром 1. Там же находится подвижный контакт 4, соединенный с фланцем 5 с помощью сильфона 6. Сильфон представляет собой цилиндрическую гармонику, выполненную из нержавеющей стали. Она имеет достаточную механическую прочность и позволяет подвижному контакту, связанному с ним, иметь перемещение до 20 мм. Из ДУ выкачен воздух. В современных выключателях давление внутри ДУ равно 1,33(10-4 10-6) Па (10-4 10-6 мм рт. ст.). Нажатие подвижного контакта на неподвижный создается за счет атмосферного давления.
При расхождении контактов возникает дуга, которая горит в среде паров металла электродов. При прохождении тока через ноль дуга гаснет. Малая плотность газа в ДУ обуславливает исключительно высокую скорость диффузии зарядов из-за большой разницы плотностей частиц в погасшей дуге и окружающем пространстве — вакууме. После прохождения тока через ноль за время 10 мкс между контактами восстанавливается электрическая прочность вакуума.

Для защиты стенок изоляционного корпуса 1 от паров металла электродов служат экраны 7 и 8. При отсутствии экранов пары металла электродов осаждаются на поверхности цилиндра 1, что впоследствии приводит к перекрытию изоляции между контактами 2 и 4. Недостатком вакуумных выключателей является их повышенная стоимость.

Для включения высоковольтного выключателя, удержания его во включенном положении и отключении используется обычно отдельный или встроенный механизм, называемый приводом к выключателю. Приводы бывают ручные и двигательные. Двигательные приводы подразделяются на приводы прямого действия — электрические (электромагнитные и электродвигательные) и приводы косвенного действия — маховые (инерционные), пружинные, пневматические, совершающие включение за счет энергии, запасаемой в приводе до совершения операции коммутации.

Для контроля применяют следующие виды сигнализации аппаратов и устройств: визуальную положения разъединителя или выключателя нагрузки, действия релейной защиты (блинкер), световую положения масляных выключателей, звуковую отключения масляного выключателя (сирена), звуковую отключения нормального режима работы электроустановки и неисправности оперативных цепей (звонок).