Развитие рынка электропередачи, строительство новых энергообъектов и сетей, а также модернизация уже существующих объектов во всем мире стимулирует рост рынка коммутационного оборудования, в частности, высоковольтных выключателей напряжения. Китай и Россия, в этой связи, становятся крупнейшими рынками и представляют большой интерес для заводов-производителей и компаний-поставщиков. Параллельно развивается и рынок диагностического оборудования, которое необходимо при производстве и пуско-наладочных работах нового оборудования, а также для контроля состояния уже работающего.
Вопрос модернизации существующих объектов электросетевого комплекса России стоит очень остро. На многих из них высоковольтные выключатели (ВВ) устанавливались 25–30 лет назад и почти полностью выработали свой ресурс. В связи с этим, спрос на такое оборудование высок и объем поставляемых выключателей ежегодно растет. Кроме замены оборудования, отработавшего свой ресурс, производится технологическое усовершенствование: имеющиеся воздушные и масляные выключатели меняются на более эффективные и современные элегазовые (SF6) или вакуумные выключатели.
Современные приборы диагностики способны контролировать все типы выключателей, в том числе воздушные, используемые на напряжениях свыше 220 кВ, а также иностранного производства. Большое распространение получило одновременное снятие временных, скоростных и ходовых характеристик узлов и механизмов ВВ. Благодаря такому системному подходу к измеряемым параметрам, с их помощью возможно определить зарождающиеся дефекты в узлах выключателей. При этом, каких-либо отклонений от паспортных значений в контролируемых параметрах может и не быть. То есть формально, оборудование будет считаться исправным, но развивающийся дефект может проявиться в процессе коммутационных операций в высоковольтных сетях и, следовательно, повлечь за собой негативные последствия, вплоть до аварий и выхода из строя дорогостоящего оборудования.
Для наглядного примера рассмотрим операцию включения элегазового выключателя одного из иностранных производителей. Этот процесс во многом характеризуется длительностью совершения операции замыкания контактов. На рис. 1, кривая выражает зависимость скорости всех подвижных элементов выключателя от перемещения (хода). При построении зависимости мы можем увидеть несколько участков, на которые обслуживающему персоналу стоит обратить особое внимание.
Резкий скачок скорости и последующий ее провал, практически до нуля, на участке 1–2 сразу после включения могут быть обусловлены возможным возникновением люфтов в узле, на котором установлен датчик. На участке 2–3, когда дугогаситель-ные и главные контакты выключателя еще не замкнуты, наблюдаются колебания скорости, характерные при люфтах между фазами или затираниями из-за дефицита смазки узлов. Такой дефект часто проявляется в выключателях, находящихся в резерве на случай аварийных ситуаций: после продолжительного бездействия смазка в узлах «высыхает», и могут появляться следы коррозии. Участок 3–4 начинается с момента срабатывания дугогасительных контактов.
Особенность данного этапа заключается в скорости движения контакта и его вхождением в сопло с элегазом. Примерно через 0,5 мс, с середины участка 3–4, наблюдаем увеличение амплитуды колебаний скорости — начало замыкания главных контактов. И затем снижение скорости, обусловленное их срабатыванием (участок 4–5). В середине участка 4–5 отчетливо виден еще один скачок скорости — начало работы буферного устройства. Его работу можно проанализировать в конце графика, где наблюдается резкое падение скорости на очень коротком участке хода. Для некоторых выключателей это может означать неисправность буфера. Данную неисправность можно оценить, сравнив полученные результаты с графиком нового (или заведомо исправного) выключателя, где работа буфера будет представлена в виде спирали на большем участке перемещения.
Еще один важный параметр работы выключателя, который можно оценить, проанализировав график перемещения — это работа дугогасительных контактов. На рис. 2 в увеличенном масштабе перемещения показана зависимость положений контактов по всем трем полюсам от хода, где нижнее положение соответствует положению «выключено», а верхнее — положению «включено». На графике наблюдается разность в срабатывании и дребезг контактов. Разность времени замыкания по полюсам — очень важная характеристика, от которой зависит исправность всего остального сетевого оборудования, в том числе у потребителей электроэнергии. Разность срабатывания контактов по полюсам между первым включившимся контактом B и последним контактом A составляет в данном случае менее 1 мс, что соответствует допускам для такого вида высоковольтных выключателей. Дребезг контактов, при этом, вероятнее всего, обусловлен тем, что дугогасительный контакт расположен не точно по центру сопла, а немного смещен в сторону, и при первых касаниях происходят отскоки от поверхности.
Использование описанного метода снятия скоростно-временных и скоростно-ходовых характеристик высоковольтного выключателя во время пуско-наладочных работ оборудования, а также в процессе его эксплуатации позволяет сократить расходы эксплуатирующих организаций на обслуживание и ремонт оборудования более чем в полтора раза. Проведя диагностику в любой необходимый момент и сравнив полученные данные с предыдущими результатами измерений, обслуживающий персонал делает заключение о возможности эксплуатации выключателя или о необходимости вмешательства в тот или иной узел для ремонта.
Стоит уточнить, что время такой диагностики для большинства типов выключателей не занимает более 5–10 минут. Большего времени требует непосредственное подключение приборов к выключателям, но и здесь существующие технические решения позволяют сократить это время в разы. Кроме того, наличие обширной базы данных результатов измерений, описывающих процессы включения/отключения новых выключателей, а также оборудования с износом, позволяют упростить процесс анализа измерений и принятия решения о возможности его эксплуатации.
Комплексный подход к контролируемым параметрам коммутационного оборудования позволяет сократить эксплуатационные затраты организаций в полтора и более раз! Линейка представленного на рынке диагностического оборудования, предназначенного для оценки состояния высоковольтных выключателей, достаточно широка и способна удовлетворить практически любые требования, возникающие как в процессе эксплуатации, так на стадии производства и испытаний новых моделей.
Отдел маркетинга
ООО «СКБ электротехнического приборостроения»
www.skbpribor.ru, скбэп.рф
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 5-6 (53-54), 2013