Передача, распределение и накопление электроэнергии

Способ повышения надежности и экономичности работы разборных контактных соединений электротехнического оборудования

22 августа 2008 г. в 05:00

Работа электрических сетей и электротехнического оборудования во многом зависит от надежности и экономичности многочисленных разборных контактных устройств, соединяющих отдельные участки электрической цепи. Переходное электрическое сопротивление в этих устройствах является причиной значительных потерь электроэнергии, недопустимого перегрева контакт-деталей, а его тенденция к росту в процессе эксплуатации приводит к нестабильности электрических параметров и необходимости частых отключений для ремонта и ревизии контактных соединений, то есть к увеличению трудоемкости и стоимости эксплуатационных расходов.

Наибольшее влияние на величину переходного сопротивления оказывает высокое удельное электросопротивление оксидных пленок на токопередающих поверхностях контакт-деталей разборных контактных устройств. Поэтому в практике все способы, уменьшающие это сопротивление, направлены на разрушене целостности этих пленок и нанесение на контактирующие поверхности специальных защитных покрытий, имеющих более высокую электропроводность. Широко применяются в настоящее время лужение и серебрение токопередающих поверхностей контактных устройств, а также использование в них различных токопроводящих смазок. Однако способы нанесения оловянистых и серебряных покрытий (гальваника, лужение, электроискровое или плазменное напыление) связаны либо с применением специального оборудования, либо со значительным нагревом контакт-деталей, что во многих случаях, особенно, в условиях эксплуатации на действующем электрооборудовании, затрудняет или исключает возможность их использования. Поэтому десятки тысяч разборных контактных устройств на ЛЭП, контактной сети электрофицированного железнодорожного и городского транспорта, подстанций и распределительных устройств эксплуатируются без всяких покрытий или, в лучшем случае, с применением токопроводящих смазок, которые, несмотря на простоту и доступность их применения, могут лишь улучшить стабильность переходного электрического сопротивления, не снижая его величину. Кроме того, смазки, имея в своем составе жидкую фракцию, которая может высыхать или вымораживаться, являются покрытием недолговечным. Следует также отметить, что использование токопроводящих смазок не решает такого актуального вопроса, как непосредственное соединение алюминиевых контакт-деталей с медными, которое недопустимо по ГОСТ из-за электрохимической коррозии, возникающей между ними при протекании тока. В этой ситуации разработка новых защитных покрытий, простого способа их нанесения на токопроводящие поверхности контактных

устройств, который позволит выполнять эту работу, практически, в любых условиях эксплуатации и производства электротехнического оборудования, является весьма актуальной задачей. В рамках программы энергосбережения — это один из эффективных путей снижения потерь электроэнергии, а также трудоемкости и стоимости эксплуатационных расходов.

В Институте теплофизики УрО РАН разработан способ, позволяющий в 10-15 раз уменьшить и стабилизировать на уровне первоначальной сборки величину переходного электрического сопротивления в разборных контактных соединениях, снизить потери электроэнергии и нагрев в этих устройствах, обеспечить возможность непосредственного соединения медных и алюминиевых контакт-деталей без каких-либо наплавок и вкладышей. Эффект достигается за счет нового типа специальных защитных металлопокрытий, которые образуются после нанесения на токопередающие поверхности контактов поверхностно активных легкоплавких сплавов, заданного состава. Получение металлопокрытий основано на использовании процесса контактного твердо-жидкого плавления, при котором взаимодействие твердого металла с жидким происходит ниже температуры автономного плавления твердого металла. Применение в этой технологии для смачивания контактной поверхности сплавов с температурой плавления 10-28°С позволяет выполнить работу при температуре нагрева поверхности и выше 40-45°С. 

Главное преимущество данного способа по сравнению с традиционными лужением и серебрением контактов состоит в том, что он может применяться не только в условиях стационарного производства, но и в реальных условиях работы действующего электротехнического оборудования на различных объектах электроэнергетики. Поэтому область наиболее эффективного применения предлагаемого способа — монтаж, ремонт, эксплуатационное обслуживание электротехнического оборудования на ЛЭП, контактных сетях электрофицированного железнодорожного и городского транспорта, электростанциях, подстанциях, всевозможных распределительных устройствах, где до сих пор работают сотни тысяч контактных соединений без защитных металлопокрытий. Кроме того, способ позволяет в этих условиях отремонтировать контактные устройства с поврежденными или изношенными оловяными и серебряными покрытиями.

Технические характеристики и особенности технологии предложенного способа

  1. Металлопокрытия могут быть получены на контактных поверхностях всех материалов, применяемых для изготовления контактов (медь, алюминий, сталь и сплавы на их основе).
  2. Металлопокрытия позволяют стабилизировать на уровне первоначальной сборки величину переходного электрического сопротивления разборных контактных устройств всех типов в течение всего срока их эксплуатации.
  3. Снижение переходного электрического сопротивления контактного соединения с металлопокрытием в зависимости от материала контакт-деталей составляет:
  • алюминий-алюминий (Al-Al) — 10-15 раз;
  • алюминий-медь (Al-Cu) — 3-7 раза;
  • медь-медь (Cu-Cu) — 1,4-2 раза.

Примечание: Во всех экспериментах медные контакты с металлопокрытиями сравнивались с луженными образцами.

  • Металлопокрытия могут работать в агрессивных средах как внутри помещений, так и на открытом воздухе при температуре от -40°С до + 500°С. 
  • Способ получения металлопокрытий не опасен для здоровья человека, а применяемые для этого легкоплавкие сплавы химически не активны, не содержат токсичных и драгоценных металлов.
  • Работа выполняется при температуре нагрева контактной поверхности не выше 40-45°С и не требует использования какого-либо специального оборудования.
  • Расход сплава для получения металлопокрытия составляет 0,1 кг на 1 м2 контактной поверхности.
  • Расчеты показывают, что расходы для получения металлопокрытия данным способом окупаются за 2-3 месяца работы контактного соединения под нагрузкой только за счет снижения потерь электроэнергии.

    Контактные устройства с нанесенными данным способом металлопокрытиями прошли испытания на соответствие требованиям ГОСТ 10434-82 в сертифицированной лаборатории завода «Альстом-СЭМЗ», входящей в Ассоциацию предприятий — испытательных центров высоковольтного электрооборудования «Энергосерт» (протокол № 17/14-02 от 27.06.2002 г.). На используемые в работе материалы получены:


    • Санитарно-эпидемиологическое заключение № 66.01.10.176.Т.000241.07.05 от 13.07.2005 г. 
    • Технические условия ТУ 1768-001-715-72579 — 2005 г. 

    Эти документы позволяют использовать предложенный способ во всех отраслях промышленной энергетики, на транспорте, в коммунальном хозяйстве и военной технике.

    Экономический эффект

    1. Годовая экономия электроэнергии на 1 тысяче среднестатистических контактных соединений составляет 20000 кВт-часов.
    2. Снижение объема и стоимости эксплуатационных расходов в электрических сетях, связанных с ремонтом и ревизиями контактных соединений.

    Обширный экспериментальный материал, полученный во время исследований, кроме практического, имеет и самостоятельное научное значение, так как реальные процессы, протекающие на поверхности твердого металла при смачивании его жидким, сложны и только приближенно описываются с помощью известных представлений об их взаимодействии. Чаще всего эти процессы для конкретных пар твердого и жидкого металлов изучаются в специально поставленных экспериментах.

    Г. Н. ПЕРЕЛЬШТЕЙН, Ф. Н. САРАПУЛОВ,
    «Уральский государственный
    технический университет — УПИ»,
    «Кафедра электротехники и 
    электротехнологических систем».

    👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

    Читайте также
    Новости по теме
    Объявления по теме

    ПРОДАМ: Разъемы: D-sub, DIN, HDMI, IEEE, RJ, SATA, SCART, SCSI, USB, 2рм, 2рмг, 2рмт, рмг, онц-рг, ШР, СШР, 2РТ, 2РТТ

    Электрический соединитель (разъём) — электромеханическое устройство для осуществления коммутации электрических проводников. Электрическое соединение совершается путём механического контакта проводников. Число контактов определяется назначением разъёма и может составлять от одного до нескольких тысяч. Разъёмы делятся на гнёзда и вилки (в разговорной речи — «мама» и «папа» соответственно). Соответственно «вилка» — это то, что вставляется в «гнездо». К сожалению, такое разделение не всегда можно провести достаточно чётко, так как типов выпускаемых в настоящее время разъемов очень много и можно встретить разъём, у которого вилка и гнездо почти ничем не отличаются друг от друга.
    Бахарев Денис · ПКС · Вчера · Россия · г Москва
    Разъемы: D-sub, DIN, HDMI, IEEE, RJ, SATA, SCART, SCSI, USB, 2рм, 2рмг, 2рмт, рмг, онц-рг, ШР, СШР, 2РТ, 2РТТ

    ПРОДАМ: Увеличьте срок службы и надежность неподвижных контактов в 9 раз с помощью российской электропроводящей смазки НИИМС5595

    Современная российская высоко температурная электропроводящая смазка НИИМС-5595, ТУ 0254-004-54231339-2001. Применяется в неподвижных контактах для снижения и стабилизации сопротивления контактов, экономии электроэнергии, повышения надежности и срока эксплуатации электрооборудования. Отличная замена морально устаревшей смазке ЭПС-98 (ЭПС-150). Наша смазка НИИМС-5595 расфасована в металлические банки 1 кг. Рабочий диапазон температур: — 50 град С — + 1000 град С; Расход: 250 г/ м2; цена: договорная; Добро пожаловать на сайт http:/labhcs.narod.ru/lubricants.html; При использовании электропроводящей смазки НИИМС-5595 отпадает необходимость в применении других способов стабилизации сопротивления контактов: медно-алюминиевых наконечников и пластин, тарельчатых пружин, защитных металлопокрытий и других способов. НИИМС-5595 предназначена для использования в любых болтовых контактных соединениях силовых сетей, трансформаторных подстанциях, в распределительном и щитовом оборудовании. НИИМС-5595 применяется на различных контактных поверхностях, в том числе: медь-медь, алюминий-алюминий, медь-алюминий, медь-железо и других.
    Шалагинов Алексей · НИИ Морских Систем, ООО · Сегодня · Россия · г Санкт-Петербург
    Увеличьте срок службы и надежность неподвижных контактов в 9 раз с помощью российской электропроводящей смазки НИИМС5595

    ПРОДАМ: Дополнительные контакты для воздушных выключателей

    Примером высоковольтного оборудования распределительных цепей являются защитные устройства с воздушным выключателем. Они оказывают влияние на надежность снабжения потребителей электрическим током. В связи с этим требуется постоянный контроль состояния цепей и выключателя со стороны электротехнического персонала. Особенность выключателя с воздушным зазором состоит в наличии дугогасящей камеры, из-за чего положение устройства определить визуально трудно. Дополнительные контакты для воздушных выключателей позволяют точно выявить, произошло размыкание или нет. К сигнализационным выводам подключают контрольное реле и выводят индикационные приспособления на пульт диспетчера. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями, мы обеспечиваем быструю отгрузку и высокую скорость поставок в любой регион страны.
    Отдел продаж · Элснаб · 13 марта · Россия · г Москва
    Элснаб, ООО

    ПРОДАМ: Контакторы модульные

    Модульные контакторы можно охарактеризовать как дополнительные контакты, которые способны коммутировать до трех различных цепей. В отличие от подключаемых контактов, в своем устройстве они имеют только указатель положения и переключатель и не могут быть применены как самостоятельное устройство защиты вторичной цепи. Исполнение и способ монтажа модульных контакторов заключается в необходимости снять технологические заглушки на автоматическом выключателе и совместить устройство и контактор до характерного щелчка, после чего проверить правильность сборки путем переключения тумблера - модульный контактор должен размыкать и замыкать цепь на своих полюсах в зависимости от состояния выключателя. Основное назначение контактора - это индикация и управление вторичными цепями, защитные функции данный модуль выполнять не может. Для визуально контроля состояния переключателя, контакторы снабжаются флажком указателем положения (производить переключения с его помощью нельзя, т.к. он не предназначен для этого). Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники....
    Отдел продаж · Элснаб · 12 марта · Россия · г Москва
    Контакторы модульные

    ПРОДАМ: Разъединители серии Р-25

    — Р-25-1111-00; — Р-25-1121-00 ТУ3424-014-05755766-2004 ГОСТ Р 50030.3-2012 (МЭК 60947-3:2008) Аппараты серии Р-25 — широко применяются в сетях низкого напряжения, предназначены для неавтоматической коммутации электрических цепей без нагрузки и в устройствах управления, сигнализации и защиты стационарных установок. АО «Кореневский завод низковольтной аппаратуры» одно из ведущих предприятий России и стран СНГ, имеющее многолетний опыт производства низковольтной и высоковольтной аппаратуры распределения и управления, аппаратов защиты. Завод был основан 14 апреля 1945 года. Продукция АО «Кореневский завод низковольтной аппаратуры» с успехом используется в различных отраслях промышленности и энергетики.
    Скуйбеда Роман · НВА · 12 марта · Россия · Курская обл
    Разъединители серии Р-25
    Завод производит широкий спектр электротехнического оборудования: - силовые трансформаторы: сухие и масляные; - комплектные трансформаторные подстанции; - многоцелевые трансформаторы; - измерительные трансформаторы тока; - устройства катодной защиты подземных металлоконструкций.