Приборы производства СКБ ЭП и их применение в диагностике высоковольтного оборудования
Актуальность использования современных электроизмерительных приборов.
Электроэнергетика Казахстана является одним из важнейших секторов отечественной экономики. В связи с развитием горнодобывающей, угольной и металлургической промышленности в стране наблюдается высокий темп повышения энергопотребления, так как направленность промышленного развития страны связана с энергоемкими процессами добычи и обработки ископаемых ресурсов. За последние 15 лет уровень потребления электроэнергии вырос больше, чем в 3 раза, а модернизация оборудования производства и транспортировки электроэнергии происходит недостаточно быстро. В связи с этим возникает необходимость не только расширения инфраструктуры в целом, но и возрастает потребность обеспечения контроля высокого уровня качества услуг электроэнергии. Нехватка энергии может стать существенным фактором сдерживания темпов экономического развития страны, поскольку основными потребителями электроэнергии являются крупные промышленные предприятия. В данной ситуации важным аспектом проблемы является качественная и своевременная оценка работоспособности оборудования предприятий электроэнергетической промышленности.
Главным инструментом контроля и анализа работоспособности являются электроизмерительные приборы, данные которых можно интерпретировать в качественную оценку состояния оборудования, согласно официальным нормам и стандартам. В данной статье будут представлены современные приборы контроля силовых трансформаторов и высоковольтных выключателей – оборудования, которое является необходимым для безопасной транспортировки электроэнергии. Различные испытания подобного оборудования являются трудоемким процессом. Техническое состояние электрооборудования определяется не только путем сравнения результатов конкретных испытаний с нормируемыми значениями, но и по совокупности результатов всех проведенных испытаний, осмотров и данных эксплуатации. Значения, полученные при испытаниях, во всех случаях должны быть сопоставлены с результатами измерений на других фазах электрооборудования и на однотипном оборудовании. Проводится сопоставление измеренных при испытаниях значений параметров электрооборудования с их исходными значениями и оценка имеющих место различий по указанным в стандартах допустимым изменениям. Выход значений параметров за установленные границы (предельные значения) следует рассматривать как признак наличия дефектов, которые могут привести к отказу оборудования.
В качестве исходных значений контролируемых параметров при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования принимают значения, указанные заводом-изготовителем. При эксплуатационных испытаниях, включая испытания при выводе в капитальный ремонт, в качестве исходных принимаются значения параметров, определенные испытаниями при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования. Качество проводимого ремонта оценивается сравнением результатов испытаний после ремонта с данными при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования, принимаемыми в качестве исходных. После капитального или восстановительного ремонта, модернизации, а также реконструкций, проведенных на специализированном ремонтном предприятии, в качестве исходных для контроля в процессе дальнейшей эксплуатации принимаются значения, полученные по окончании ремонта (реконструкции, модернизации). В связи с большими объемами работ и необходимостью обеспечения точных результатов измерений, по которым происходит оценка исправности электрооборудования, существует потребность в обновлении постоянно развивающихся инструментов контроля нормируемых характеристик. Современные электроизмерительные приборы позволяют значительно уменьшить трудозатраты при проведении испытаний, благодаря достаточно высокой точности, информативности данных, полезными функциями автоматизации процессов измерений, автоматическим расчетом характеристик из измеренных данных. Современная микроэлектроника и цифровая обработка данных позволяет создавать более компактные и функциональные приборы, устойчивые к влиянию электромагнитных полей высокой напряженности. Большинство современных приборов имеют функции архивирования и категоризации измерений, а также различные утилиты для формирования готовых отчетов с помощью программного обеспечения на ПК. Всё это напрямую влияет на время заключения о работоспособности испытуемого оборудования и позволит в быстрые сроки ввести новое или послеремонтное оборудование в эксплуатацию.
Измерение переходных сопротивлений
Среди нормируемых характеристик электрическое сопротивление является одним из основных качественных показателей в электрооборудовании и его значение дает оценку исправности различных элементов оборудования энергетической промышленности: высоковольтных выключателей, разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, комплектных распределительных устройств, трансформаторов, соединительных шин, силовых кабельных линий и т.д. Отклонение значения электрического сопротивление даже в несколько процентов в различных элементах электрооборудования может свидетельствовать о неисправной работе и привести к поломке оборудования. Одним из типов нормируемых электрических сопротивлений является переходное сопротивление, которое обусловлено контактом токопроводящих поверхностей, например, подвижного и неподвижного контактов токоведущей части в высоковольтных выключателях. Высокая сила тока, протекающая через области контакта двух поверхностей, приводит к нагреву контактных зон с мощностью пропорциональной переходному сопротивлению, следовательно, чем ниже переходное сопротивление, тем меньше износ контактов. При детальном рассмотрении контакта двух плоскостей наблюдаются микроскопические неровности и тонкий слой оксида метала, который обладает гораздо большим удельным сопротивлением, чем сам метал.
При прижатии поверхностей друг к другу непосредственный металлический контакт будут иметь только небольшие области, а зоны вокруг них соприкасаться оксидными пленками или вовсе не иметь контакта. Такая ситуация не является проблемной и при протекании большого тока металлическая связь между поверхностями значительно увеличивается, за счет разогрева метала в контактных зонах, его размягчения и поджатия. Протекая через пленку оксида метала, высокий ток легко прожигает её, увеличивая проводимость контактируемых областей. При контроле переходного сопротивления измерительного тока прибора может быть недостаточно для протекания подобных процессов, что приводит к завышенным результатам сопротивления и может привести к неверному решению о состоянии контактов. Информация о необходимой силе тока при измерении переходных сопротивлений указана в стандартах РК. В СТ РК 2776-2015 под названием «Испытания электрооборудования. Требования к испытаниям электрооборудования при вводе в работу и в эксплуатацию» под пунктами 11-17 указаны нормы по номинальным токам и переходным сопротивлениям токоведущих систем высоковольтных выключателей различных типов, разъединителей, отделителей, короткозамыкателей и КРУ внутренней и наружной установки. Значения переходных сопротивлений находятся в диапазоне от нескольких десятков мкОм до порядка полутора тысяч мкОм и не должны превышать указанные пределы. Диапазон измерения сопротивления большинства микроомметров различных производителей намного превышает значения переходных сопротивлений. С одной стороны такое решение позволяет использовать прибор для измерения сопротивления различных элементов и участков цепи не связанных с контролем переходного сопротивления и не требующих высокого измерительного тока, но с другой стороны это приводит к усложнению конструкции измерительного прибора, зачастую в ущерб точности поддиапазонов измерения и, конечно, к увеличению стоимости. Касательно высоковольтного коммутационного оборудования согласно пункту 6.4 СТ РК 62271-100-2014:
|
Измерение следует проводить при протекании постоянного тока, не менее чем 100 А, путем измерения падения напряжения или сопротивления между выводами каждого полюса. Измерение падений напряжения постоянного тока или сопротивления перед испытаниями следует проводить, когда коммутационная аппаратура и аппаратура управления находятся при температуре окружающего воздуха, а после испытаний на нагрев, когда коммутационная аппаратура и аппаратура управления охладятся до температуры, равной температуре окружающего воздуха. Измеренные сопротивления после испытания не должны повышаться более чем на 20 %.
П р и м е ч а н и е — Опыт показывает, что увеличение сопротивления главной цепи не может рассматриваться как надежное доказательство плохих контактов или соединений. В таком случае испытание должно быть повторено при более высоком токе, как можно более близком к номинальному току. Измеренное значение падения напряжения постоянного тока или сопротивления должно быть указано в протоколе испытаний наряду с общими условиями испытаний (ток, температура окружающего воздуха, точки измерений и т. д.). При малых измерительном токах значения переходных сопротивлений могут превышать действительное значение при номинальном токе оборудования более, чем на 40%, а согласно стандарту СТ РК 2776 - результаты измерения сопротивления токоведущего контура полюса соответствуют данным изготовителя, а при их отсутствии - данным первоначальных измерений, отличающимся не более чем на 10%. |
Как видно из этого указания можно сделать вывод о необходимости использования микроомметров с высокой силой тока измерительного сигнала и низкой погрешностью. Наша компания предлагает вам серию микроомметров МИКО, предназначенных для измерения электрического переходного сопротивления в различных цепях электрооборудования.
Микроомметры МИКО
Приборы МИКО внесены в государственный реестр и допущены к применению на территории Республики Казахстан. Разработкой приборов занимается компания СКБ ЭП имеющая многолетний опыт разработки электротехнических приборов. Приборы проходят контроль на всех стадиях производства и поставляются с поверкой. Наша компания производит поверку приборов серии МИКО в собственной поверочной лаборатории. Приборы серии МИКО созданы в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости класса «А» и требованиями безопасности, предъявляемым к электрическим контрольно-измерительным приборам и лабораторному оборудованию. Конструкция и функциональность приборов рассчитана на соответствие высоким стандартам точности, скорости и удобства измерений. МИКО обладают наименьшей погрешностью по сравнению с аналогичными приборами и обладают рядом функций автоматизации и упрощения процесса измерения, также приборы адаптированы для работы в условиях низкой температуры окружающей среды. Высокая точность приборов обеспечивается с помощью большого и стабильного измерительного тока с минимальным дрейфом. Интерфейс приборов интуитивно понятен и оснащен индикацией процессов измерения для более удобного взаимодействия с прибором.
Далее рассмотрим модели микроомметров МИКО и их характеристики.
Промышленный микроомметр МИКО-1 предназначен для измерения переходного сопротивления в диапазоне от 0 до 20000мкОм. Сила измерительного тока до 50А, что является важным для измерения переходного сопротивления контактов, которые имеют свойство покрываться окисной пленкой. Удельное сопротивление окисной пленки намного выше удельного сопротивления металла контактов, поэтому при низкой величине измерительного тока измеренное электрическое сопротивление сильно завышено и по результатам экспериментов может превышать действительное значение на 50%. Встроенный аккумулятор и малый вес обеспечивают автономность и мобильность прибора. Запуск процесса измерения производится по нажатию одной кнопки, без дополнительных настроек, все процессы измерения автоматизированы. Показания прибора остаются стабильными даже в условиях подстанции 500кВ, благодаря специальным схемным решениям и экранированию.
Портативный микроомметр МИКО-10 предназначен для измерения переходного сопротивления в диапазоне от 1 до 100000мкОм с пределом погрешности 0,2%. Сила измерительного тока до 10А. Прибор выполнен в уникальном эргономичном кейсе, который удобно размещается на руке, на поясе или на шее, оставляя обе руки свободными для простоты проведения измерений. В приборе реализованы 3 режима измерений: автоматический режим, в котором измерение проводится по факту замыкания цепи, что удобно для выполнения многочисленных однотипных измерений; однократный режим с обычным запуском измерения по команде пользователя; и режим измерения со встроенным трансформатором тока, предназначенный для измерения переходного сопротивления баковых выключателей со встроенными трансформаторами тока. Прибор имеет энергонезависимую память до 100 измерений и может быть связан с компьютером посредством USB кабеля для сохранения и систематизации результатов измерения в предоставляемом программном обеспечении с возможностью формирования отчетов измерений.
Прецизионный микроомметр МИКО-21 предназначен для измерения переходного сопротивления в диапазоне от 0,1мкОм до 2Ом с пределом погрешности 0,05%. Нормируемая сила тока до 200А. В приборе запрограммировано 4 способа запуска измерения: однократный – обычный запуск по команде пользователя; «однократно цепь» - автозапуск измерения по факту замыкания цепи; «периодический» - автозапуск периодических измерений через заданный промежуток времени; «периодическая цепь» - автозапуск периодических измерений по факту замыкания измерительной цепи. Величина измерительного тока может задаваться автоматически или вручную от 1 до 200А с шагом 1А. Прибор оснащен большим сенсорным цветным дисплеем. Доступна связь с персональным компьютером через USB кабель, а также есть разъем для USB накопителя, что упрощает перенос данных из прибора в информационную базу предприятия. Прибор имеет архив паспортных переходных сопротивлений высоковольтных выключателей с указанием допустимого диапазона значений электрического сопротивления, что позволяет быстро сравнить измеренное переходное сопротивление с его паспортным значением, также имеется возможность дополнять архив собственными шаблонами.
Универсальный микромилликилоомметр МИКО-2.3 работает в 4 режимах: микроомметр, миллиомметр, килоомметр и термометр. Является самым маленьким микроомметром с измерительным током до 1000А. Высокий диапазон величины измерительного тока позволяет измерять переходное сопротивление контактов выключателей с силой измерительного тока близкой к рабочему току контактов для наиболее достоверного результата измерения. Прибор оснащен встроенным аккумулятором со временем полного заряда до 5 минут, что обеспечивает его автономность и мобильность. МИКО-2.3 является универсальным прибором для измерения любого электрического сопротивления в полном диапазоне от 1мкОм до 300кОм. В режиме миллиомметра имеется возможность измерения активного сопротивления трех фаз трансформатора с автоматическим перерасчетом измеренного сопротивления при текущей температуре к сопротивлению обмотки фазы при паспортной температуре и расчетом относительных отклонений сопротивлений трех фаз. Включение каждого режима происходит автоматически при присоединении соответствующего кабеля из комплекта прибора.
Все измерения проводятся по 4-х контактной схеме Кельвина с разделенными потенциальными и токовыми контурами, что позволяет не только отсекать сопротивление измерительных кабелей, но и пользоваться различными потенциальными контактами, как например выносными подпружиненными или штыревыми, благодаря чему возможно удобное измерение переходного сопротивления на конкретных участках.
Измерение активных сопротивлений обмоток высоковольтного оборудования
Вторым типом нормируемых электрических сопротивлений является сопротивление постоянному току индуктивных обмоток, которые используются во множестве видов электрооборудования. Переменный ток в таких обмотках вызывает направленное электромагнитное поле, которое можно связать магнитопроводом с другой обмоткой в целях изменения характеристик тока. В зависимости от отношения количества витков обмоток в таких системах осуществляется трансформация напряжения или силы тока. Такой принцип используется в трансформаторах тока различного назначения, электродвигателях, генераторах и т.д. Проблема контроля состояния обмоток различного оборудования связана с возникновением в них индуктивного сопротивления, которое не является постоянным, как сопротивление проводника обмотки и представляет собой реакцию на изменение протекающего через обмотку тока. Поэтому, для того, чтобы измерить сопротивление постоянному току обмотки, необходим стабильный постоянный и длительный измерительный сигнал. Чем меньше дрейф тока измерительного сигнала, тем меньше индуктивное сопротивление, но этого недостаточно, т.к. в момент приложения силы тока от измерительного прибора в обмотке возникает длительный переходной процесс. Длительность переходного процесса прямопропорционально индуктивности обмотки, а учитывая ее электромагнитную связь с другими обмотками в схеме электрооборудования, это время еще больше увеличивается за счет возбуждения в них токов и возникновения взаимной электромагнитной индукции, особенно при связи с магнитопроводом. После окончания переходных процессов и намагничивания магнитопровода установится стабильный ток в измерительной цепи, и индуктивное сопротивление в ней будет стремиться к нулю, следовательно, измеряемое прибором полное электрическое сопротивления будет состоять только из активного сопротивления обмотки в гальванически связанной измерительной цепи.
Так как в энергетической промышленности используется трехфазный переменный ток, то крайне важным фактором в работе систем производства и передачи электроэнергии является четкое согласование разницы фаз и величин напряжений каждой фазы. Поэтому нормируются не только сами значения активного сопротивления обмоток, но и их отклонения друг относительно друга на каждой фазе. Согласно СТ РК 2776 пункт 34.4 П, К. Измерение сопротивления постоянному току обмоток трансформаторов и электрических машин в системах возбуждения:
Сопротивления обмоток трехфазных трансформаторов, измеренные на одинаковых ответвлениях разных фаз при одинаковой температуре, не должны отличаться более чем на 2%. Если из-за конструктивных особенностей трансформатора это расхождение может быть большим и об этом указано в технической документации изготовителя, следует руководствоваться нормой на допустимое расхождение, приведенное в паспорте трансформатора.
Значения сопротивления обмоток однофазных трансформаторов после температурного пересчета не должны отличаются более чем на 5% от исходных значений.
Измерения в процессе эксплуатации производятся при комплексных испытаниях трансформатора. Перед измерением сопротивления обмоток трансформаторов, снабженных устройствами регулирования напряжения, следует произвести не менее трех полных циклов переключения.
Миллиомметры МИКО
Руководствуясь рекомендациями и нормами стандартов, мы предлагаем к использованию для данных типов измерений миллиомметры производства «СКБ ЭП». Отличительной особенностью серии данных приборов является относительный дрейф силы измерительного тока порядка 0,002%/с через минуту после запуска измерения, при таком несущественном изменении силы тока прибора влиянием индуктивности обмотки при установившемся токе в измерительной цепи можно пренебречь. Также миллиомметры этой серии отличаются высокой мощностью измерительного сигнала. При измерении силовых трансформаторов высокой мощности часто возникают проблемы в связи с высокой индуктивностью измерительной цепи и потерями при намагничивании магнитопровода. Иногда можно несколько часов ожидать, когда установится стабильный ток в цепи, а бывает, что потери энергии в системе превосходят мощность измерительного сигнала прибора и тогда измерение просто невозможно. Высокая мощность миллиомметров МИКО позволит значительно сократить время измерения и даст возможность провести измерения обмоток силовых трансформаторов с очень высокой номинальной мощностью. Современная микропроцессорная обработка позволяет приборам определять момент окончания переходных процессов путем сравнения скорости изменения значения измеряемого сопротивления в цепи и автоматически останавливать измерение, когда скорость изменения сопротивления становится незначительной и колебания значений скорее сопряжены с различными шумами и нагревом проводника, чем влиянием индуктивного сопротивления.Современный миллиомметр МИКО-7М предназначен для измерения сопротивления в индуктивных и безиндуктивных цепях в диапазоне от 10мкОм до 2кОм. Сила измерительного тока от 0,01 до 10А. В приборе есть возможность регулирования силы тока выходного сигнала в диапазоне от 10 мА до 10 А, что позволяет избежать нагрева обмоток маломощных электродвигателей, электромагнитов и других приборов, содержащих индуктивность. Прибор имеет возможность питания от сети переменного и постоянного тока и встроенного аккумулятора в зависимости от модификации. Во время измерения активного сопротивления цепей с индуктивностью в ручном режиме, МИКО-7М отображает на дисплее скорость и направление изменения электрического сопротивления, что позволяет пользователю легко определить момент установки значения и остановить измерение. В автоматическом режиме измерение останавливается прибором в момент, когда скорость изменения измеренного сопротивления становится незначительной, что свидетельствует об установившейся стабильной силе тока в катушке.
Миллиомметр с режимом безразборной диагностики устройств РПН МИКО-8М предназначен для измерения сопротивления в индуктивных и безиндуктивных цепях в диапазоне от 10мкОм до 10кОм. Сила рабочего тока от 0,005 до 10А. Режим безразборной диагностики устройств РПН позволяет проводить экспресс-проверку технического состояния контактора быстродействующих устройств РПН без снятия крышки бака. В результате чего прибор выдает оценочную осциллограмму. Измерения в режиме миллиомметра и в режиме безразборной проверки взаимно дополняют друг друга и дают более полную картину состояния трансформатора. С помощью оценочной диаграммы переключения РПН, которая выводится непосредственно на крупном цветном дисплее прибора, возможно определить характер проблемы в РПН, например, обнаружение обрыва токоограничивающих резисторов, плохой контакт избирателя и т.д. В приборе полностью автоматизированы процессы измерения и выполняются автоматические расчеты различных значений электрического сопротивления в зависимости от схемы включения обмоток и температуры.
Новая модель миллиомметров производства «СКБ ЭП» под названием МИКО-9А в отличие от младших моделей имеет два измерительных входа, что позволяет использовать более продуктивные схемы соединения измерительной цепи. Например, можно подключить измерительные кабели одновременно ко всем фазам одной стороны трансформатора и запустить запрограммированный цикл измерений, который позволит быстро в автоматическом режиме провести измерение активных сопротивлений трёх фаз одной стороны трансформатора. Также есть возможность подключить соответствующие фазы двух сторон и одновременно провести измерение активных сопротивлений обмоток одной фазы на высокой и низкой стороне трансформатора. Помимо этого в МИКО-9А реализована функция размагничивания трансформаторов и проведение испытания на нагрев или тест охлаждения. МИКО-9А перенял от младшей модели технологию безразборной диагностики устройств РПН, для которой не обязательно подключаться непосредственно к контактам контактора, а достаточно подключится к вводам самого трансформатора. Диапазон измерения сопротивления расширен до 30кОм, что позволяет использовать прибор для измерения сопротивления обмоток многих измерительных трансформаторов.
Наличие таких различий в линейке миллиомметров МИКО позволит выбрать подходящую модель для ваших нужд и запросов. В отличие от простейшей модели МИКО-7М старшие модели также оснащены дополнительными расчетными функциями. В основном нормируются не сами значения сопротивлений обмоток фаз, а их относительные отклонения и старшие модели миллиомметров «МИКО» выполняют расчеты данных отклонений автоматически, приводят значения активных сопротивлений к паспортной температуре и пересчитывают фазные сопротивления в линейные или наоборот. Это значительно упрощает работу и позволяет моментально сделать заключение о допуске оборудования по нормам. МИКО-7М и МИКО-8М имеют два варианта исполнения: со встроенным аккумулятором или без него.
Устройства РПН
Переключающие устройства трансформаторов служат для регулирования напряжения путем изменения соединения ответвлений обмоток между собой или с вводом. Их применение связано с необходимостью обеспечения потребителей электрической энергией стандартного качества по напряжению. Отклонение напряжений от стандартных в сторону повышения или понижения одинаково отрицательно отражается на работе электроустановок потребителей. Так, например, при снижении напряжения в сети на 10% уменьшается частота вращения электродвигателей, возрастают токи и нагрев обмоток ротора и статора, приводящие к сокращению сроков их работы; при длительном повышении напряжения на 10% резко сокращается (примерно втрое) срок службы электрических ламп накаливания. Для некоторых видов оборудования резкие колебания напряжения могут стать причиной аварийного выхода из строя. Колебания напряжения в питающей электрической, сети неизбежны вследствие изменений режимов нагрузки и других причин, чем и вызвана необходимость регулирования напряжения электрической энергии в месте ее потребления. Такое регулирование осуществляется с помощью специальных переключающих устройств, устанавливаемых в трансформаторах.
Регулирование напряжения трансформаторов способом РПН осуществляется при помощи сложных переключающих устройств, состоящих из приводного механизма, избирательного контактора и токоограничивающего реактора или токоограничивающих резисторов.
Принципиальные схемы работы и последовательность переключения контактов быстродействующего устройства РПН с токоограничивающими резисторами показаны на рисунке. В нормальном рабочем положении на ступени II (а) контакторы К1 и К2 разомкнуты, КЗ и К4 замкнуты. При указанном положении контакторов сопротивление резистора R2 зашунтировано и ток нагрузки Iн проходит через выключатель П2, контактор К4 и дальше по цепи в нейтраль или линию.
При этом избиратель П1 нечетных ступеней обесточен и находится в ожидании команды от приводного механизма на выборе ступени I или III. Если надо перейти со ступени II на III, приводной механизм включают в сторону увеличения номера ступени. В первый момент работы приводного механизма избиратель П1 переходит на ступень III (6). Затем вступает в работу контактор: размыкается контакт К4 (в) и ток нагрузки проходит через резистор R2. Далее замыкаются контакты К2 (г), образуется положение «моста», ток нагрузки проходит через резисторы R1 и R2. Затем размыкается контакт К3 (д) и ток нагрузки идет через резистор R1 так же, как на (в). Далее замыкаются контакты К1, резистор R1 шунтируется и цикл переключения на этом заканчивается — трансформатор работает на III ступени напряжения (е). Порядок работы избирателя и контакторов при переключении на следующую ступень аналогичен. Цикл переключения в переключателях РПН с активными резисторами длится сотые доли секунды (т; е. мгновенно). Устройства РПН с активными токоограничивающими резисторами имеют по сравнению с устройствами РПН с токоограничивающими реакторами ряд преимуществ; компактность и удобство размещения в результате замены громоздкого реактора небольшими (по своим размерам) токоограничивающими резисторами; безотказность работы устройств (в случае прекращения электропитания электродвигателя моторного привода управление может быть осуществлено пружинным приводом).
Однако в конструктивном отношении устройства РПН с активными резисторами значительно сложнее, чем переключающие устройства с реакторами. Для обеспечения большой скорости работы требуются надежность и точность изготовления, а также высокое качество применяемых материалов и механизмов. Последовательность переключения контактной системы при больших скоростях требует высокой степени точности регулировки и проверки осциллографированием.
Контактор и избиратель одновременно приводятся в действие приводом, который может быть включен вручную или электродвигателем, имеющимся в приводе. Полный цикл переключения со ступени на ступень происходит за один оборот главного вертикального вала. Привод содержит устройство кнопочного управления электродвигателем, систему сигнализации и счетчик количества переключений. Приводы обычно снабжают устройством дистанционного управления. Избиратели снабжены контактами, действие которых происходит без разрыва цепи тока, поэтому они не обгорают.
Такая работа контактов не вызывает возникновения электрической дуги, способной разлагать масло, и позволяет устанавливать избиратель на ярмовой балке магнитопровода внутри трансформатора. Контактор установлен в отдельном баке с маслом, не сообщающимся с маслом, в которое погружена активная часть трансформатора. Такое размещение контактора вызвано тем, что работа его контактов связана с разрывом электрической цепи, сопровождающейся, возникновением электрической дуги, разлагающей и загрязняющей масло. Реактор, представляющий собой катушку с большим индуктивным сопротивлением, установлен внутри трансформатора на ярмовой балке магнитопровода и служит для ограничения циркулирующего тока, проходящего по его обмоткам. Циркулирующий ток, проходя по обмотке реактора, вызывает в его магнитопроводе магнитный поток, который, образуя противо-ЭДС, создает индуктивное сопротивление цепи и тем самым ограничивает циркулирующий ток. При отсутствии реактора образовался бы замкнутый контур, а возникший в этом контуре ток короткого замыкания привел к выгоранию витков ступени.
Испытания трансформаторов снабженных устройствами РПН проходит согласно обычным испытаниям силовых трансформаторов с устройствами ПБВ, что означает необходимость замеров сопротивлений на всех положениях переключающего устройства с целью проверки норм шага отклонений сопротивлений обмоток трансформатора между положениями переключающего устройства. Однако такие измерения не дают информации о работоспособности контактов в моменты переключений под нагрузкой в устройствах РПН, а некачественное переключение способно привести к аварии. Помимо проверки последовательности, синхронности на различных фазах и длительности переключения контактов избирателя и контактора устройств РПН с помощью круговой диаграммы, важно оценить состояние самих контактов. Осциллограммы, построенные с помощью технологии безразборной диагностики устройств РПН – DRM (Dynamic Resistance Measurement), позволяют за одно длительное измерение не только проверить нормы отклонений активных сопротивлений обмоток на всех положениях переключающего устройства, но и детально рассмотреть изменение силы тока в моменты переключения контактов контактора резисторного типа.
Такой график позволит увидеть кратковременные обрывы из-за дребезга или обгорания контактов или полный обрыв, который может свидетельствовать о неисправности шунтирующего резистора, а также измерить время во всех положениях операции переключения и полное время переключения.
Приборы контроля устройств РПН
Специально для контроля устройств РПН компанией «СКБ ЭП» были разработаны приборы ПКР-2 и ПКР-2М. В комплекте прибора имеется датчик угловых перемещений, который можно закрепить через рукоять на вал привода для снятия круговой диаграммы реакторных и резисторных устройств РПН.
Приборы автоматически согласуются с сопротивлением токоограничивающих резисторов в измерительной цепи и не требуют дополнительных подстроек. Для удобства подключения к погруженным в масло контактам устройства РПН в комплекте прибора предусмотрены длинные щупы, что позволяет не сливать масло из бака контактора. Крупный сенсорный дисплей прибора, а также возможность управления прибором от персонального компьютера позволяет оперативно провести анализ данных на объекте. Модели приборов отличаются между собой наличием встроенного аккумулятора и функции DRM в ПКР-2М.
Высоковольтные выключатели
Высоковольтные выключатели – это электрические аппараты, служащие для изменения состояния высоковольтного элемента сети (это может быть линия, секция шин и т. д.) «включено-выключено» с целью оперативного управления системой энергоснабжения, а также для защиты и отключения высоковольтного оборудования или участка сети в аварийных ситуациях.
Высоковольтный выключатель состоит из: системы контактов, дугогасительного устройства, токоведущих частей, изоляции, приводного механизма и корпуса.
Конструкция выключателя позволяет отключать токи КЗ в несколько десятков тысяч ампер, токи нагрузки, а также сравнительно небольшие индуктивные и емкостные токи.
Основная проблема, возникающая при коммутации больших токов – это возникновение электрической дуги. Эта проблема решается применение различных диэлектрических сред между контактами выключателя.
Высоковольтные выключатели являются важнейшим элементом аварийной защиты, соответственно к контролю их работоспособности применяются большие объемы испытаний и строгие нормы характеристик.
В СТ РК 2776 в пунктах 11-15 приведены нормы и методики испытаний для всех типов выключателей.
11.6 П, С. Измерение скоростных и временных характеристик выключателей
Рекомендациями является таблица нормированных значений для каждой модели выключателя, методика измерения по усмотрению предприятия или завода изготовителя.
11.9 П, С, Т. Проверка действия механизма свободного расцепления
|
Механизм свободного расцепления привода должен позволять произведение операции отключения на всем ходе контактов, т.е. в любой момент от начала операции включения.
11.10 П, С. Проверка минимального напряжения (давления) срабатывания выключателей
Механизм свободного расцепления проверяется в работе при полностью включенном положении привода и в двух-трех промежуточных его положениях. Допускается не производить проверку срабатывания механизма свободного расцепления приводов ПП-61 и ПП-67 в промежуточных положениях из-за возникновения опасности резкого возврата рычага ручного привода. Проверка минимального напряжения срабатывания производится пополюсно у выключателей с пополюсными приводами.
Минимальное напряжение срабатывания электромагнитов не более:
Напряжение на электромагниты подается толчком. 11.11 П, С. Испытание выключателей многократными опробованиями Многократные опробования выключателей - выполнение операций включения и отключения и сложных циклов (ВО без выдержки времени обязательны для всех выключателей; OB и ОВО обязательны для выключателей, предназначенных для работы в режиме АПВ) производятся при номинальном напряжении на выводах электромагнитов. Число операций и сложных циклов, подлежащих выполнению выключателем, составляет:
|
СТ РК ИЕК 62271-100-2014. 7.101 Механические эксплуатационные испытания
Если проводятся механические приемо-сдаточные испытания подузлов, то должна подтверждаться правильность исходных характеристик механического хода, как указано выше, в конце ввода полевых пусковых испытаний.
Если измерение выполняется в полевых условиях, изготовитель должен указать предпочтительную процедуру измерения. Если используются прочие процедуры, результаты могут быть различными и сравнение длины хода мгновенного контакта может быть невозможным.
Механические характеристики хода могут записываться напрямую, используя датчик хода или аналогичное устройство на контактной системе выключателя или в других удобных местах на приводе контактной системы, где имеется прямое соединение и может быть получен представительный рисунок длины хода контакта. Механические характеристики хода должны представлять предпочтительно непрерывную кривую. Если измерения проводятся в полевых условиях, могут применяться прочие методы, которые регистрируют точки хода в течение периода срабатывания.
В таких случаях, количество зарегистрированных точек должно быть достаточным для получения времени и скорости контакта при касании контактов и размыкании контактов, а также общее время хода.
Механические характеристики должны использоваться для подтверждения того, что различные испытательные образцы, используемые во время механических типовых испытаний и типовых испытаний включения, отключения и переключения, ведут себя подобным образом с механической точки зрения. Все испытательные образцы, используемые для механических типовых испытаний и типовых испытаний включения, отключения и переключения, должны иметь механическую характеристику в пределах далее описанных диапазонов. Следует проявлять осторожность при интерпретации кривых, когда, в связи с переменными методами измерения в различных лабораториях, прямое сравнение между диапазонами не представляется возможным.
Тип и расположение датчика, используемого для записи механических характеристик, должен быть указан в протоколе испытаний. Кривая механических характеристик, которая может быть измерена в любой части кинематической цепи, может регистрироваться непрерывно или дискретно. В случае дискретного измерения не менее 20 дискретных значений следует предоставить для полного хода.
Механические характеристики должны использоваться для определения пределов допустимых отклонений выше или ниже данной базисной кривой. От данной базисной кривой должны быть построены две контурные кривые от момента размыкания контактов до окончания хода контакта для операции отключения и от начала хода контакта до момента касания контактов для операции включения. Расстояние между двумя контурными кривыми от исходного направления должно быть ± 5% от полного хода. В случае выключателей с полным ходом 40 мм или менее расстояния двух контурных кривых от исходного направления должно быть ± 2 мм. Признается, что для некоторых конструкций выключателей данные методы могут не подходить, как, например, для вакуумных выключателей или для некоторых выключателей с номинальными значениями менее 52 кВ. В таких случаях изготовитель должен определить подходящий метод для проверки надлежащей работы выключателя.
Если используются механические характеристики, отличные от кривых, изготовитель должен определить используемый альтернативный метод и допуски.
Колебания, производимые в конце хода, зависят от эффективности торможения системы привода. Форма этих колебаний может быть преднамеренной функцией от конструкции и может незначительно отличаться от одного испытательного образца к другому. Следовательно, важно, чтобы любые изменения кривой в конце хода, которые находятся за пределами допусков, заданных контурной кривой, были полностью объяснены и поняты перед тем, как они будут отклонены или приняты в качестве показывающих эквивалентность с базисными кривыми. Обычно всем кривым следует подпадать в область, заданную контурной кривой, для принятия.
Современные приборы контроля высоковольтных выключателей способны с высокой точностью регистрировать характеристики хода подвижной системы контактов выключателей. Для этого они оборудованы специальными датчиками. На многих выключателях заводом предусмотрено место для закрепления таких датчиков, к которым также прилагается осциллограмма хода для сравнения с заводскими испытаниями. Такая осциллограмма совместно с данными о моментах замыкания и размыкания главных контактов является достаточно информативной для оценки всех механических характеристик хода и времени высоковольтного выключателя и, более того, является мощным аналитическим инструментом для оценки состояния подвижной системы в целом, позволяя увидеть зарождающиеся дефекты в работе механической части выключателя.
Приборы контроля высоковольтных выключателей
Приборы серии ПКВ способны снимать осциллограмму хода подвижной системы контактов выключателя с помощью датчиков линейного и углового перемещения. Датчик линейного перемещения устанавливается в случаях, когда есть доступ к подвижной системе контактов, куда возможно жестко установить штангу со специальными рейками и неподвижно закрепить на корпусе выключателя сам датчик, так, чтобы штанга свободно перемещалась внутри датчика при операциях выключателя. Но часто бывает так, что установить датчик линейных перемещений нет возможности, тогда устанавливается датчик угловых перемещений на вал выключателя, кинематически связанный с подвижной системой контактов. В таком случае прибор регистрирует угол поворота вала во время операций выключателя, который возможно пересчитать в линейный ход подвижных контактов, зная кинематическую схему выключателя. Учитывая простоту установки датчика угловых перемещений, многие производители выключателей отходят от нормирования характеристик линейного хода контактов и приводят в паспортах нормы в углах поворота вала или формулу пересчета по кинематической схеме выключателя.
Данные приборы были изготовлены с упором на применимость их к всевозможным требованиям и рекомендациям стандартов испытания высоковольтных выключателей и способны полностью обеспечить быстрые и качественные измерения по представленным выше пунктам стандартов. Модели разделены по применимости к различным типам высоковольтных выключателей и набору функций - от самой простой для снятия временных характеристик, до полноценного измерительного комплекса под все нужды и испытания.
Серия приборов ПКВ состоит из моделей: ПКВ М6/Н, ПКВ/М7, ПКВ/У3.0 и ПКВ/У3.1. Функционал приборов значительно отличается и возможно подобрать удобный под ваши нужды прибор и его комплектацию.
Самая простая модель – ПКВ/М6Н в облегченной комплектации. Подходит для измерения временных характеристик выключателя. Обладает функциями расчета разновременности срабатывания контактов и длительности дребезга. Имеет три измерительных входа для подключения и регистрации состояния контактов одновременно по трем фазам. Прибор срабатывает на измерение при обнаружении им напряжения на катушках включения/отключения, результаты измерений и график состояния контактов печатаются на встроенном термопринтере. Возможна комплектация прибора датчиками перемещения и пультами управления выключателя, с помощью которых возможен местный пуск выключателей с настройкой сложных циклов и установкой пускового напряжения для контроля при минимальном напряжении пуска.
Прибор ПКВ/М7 представляет собой полностью самостоятельный прибор для контроля и анализа характеристик высоковольтных выключателей. Выполнен единым измерительным блоком с собственным коммутатором, позволяющим производить местный пуск выключателя с электромагнитами включения/отключения, рассчитанные на ток до 14А. Прибор позволяет без разборки выключателя определять параметры перемещения подвижных частей, а также измерять:
время до замыкания/размыкания контролируемых контактов;
время и мгновенные значения токов и напряжений электромагнитов управления.
Отсчет времени ведется от момента запуска прибора на измерение, который может осуществляться или внешним сигналом – появление напряжения на контактах электромагнита включения/отключения или внутренним сигналом, привязанным к появлению напряжения на выходе силового коммутатора. Время до замыкания/размыкания контактов измеряются по четырем каналам полюсов (А, В, С, D), токи – по каналам «Включение» и «Отключение», напряжение – по каналу «Напряжение коммутатора», параметры перемещения подвижных частей – по тому полюсу, на котором установлен датчик перемещения. Прибор оснащен крупным графическим дисплеем и встроенным ПО, что позволяет анализировать полученные данные непосредственно на месте в самом приборе. Измерения сохраняются во встроенный архив прибора и могут быть перенесены на ПК для дальнейшего анализа с помощью комплексной программы. Прибор оперирует настраиваемыми шаблонами измерений, которые созданы для проведения типовых измерений конкретных моделей выключателей с автоматическим пересчетом углового перемещения вала в линейный ход подвижных контактов по заготовленной формуле. Также в приборе предусмотрен аналоговый вход для подключения токовых клещей при необходимости контроля токов электромагнитов управления свыше 10А.
Для полного контроля всех типов выключателей существует ПКВ/У3.0 и ПКВ/У3.1. Приборы обладают собственным коммутатором на токи до 35А и управляются с помощью ПК. Все полученные данные сохраняются в базе данных измерений специального ПО на компьютере. Возможность контроля состояния контактов выключателей, имеющих до 20 разрывов, а также одновременная регистрация параметров хода одновременно по трем фазам (только в ПКВ/У3.0) значительно облегчает проведение испытаний многоразрывных воздушных выключателей. ПКВ/У3.1 имеет два канала контроля хода клапанов воздушных выключателей с помощью реостатных датчиков перемещения, а ПКВ/У3.0 – 12. Также эти приборы имеют увеличенный диапазон регистрации данных до 8 секунд, в сравнении с 5 секундами других моделей серии.
Для испытания срабатывания привода выключателя при пониженном напряжении и реализации простых и сложных циклов коммутации выключателей с током нагрузки привода до 35 А постоянного тока существует, специально разработанный для работы вместе с приборами контроля высоковольтных выключателей, пульт управления выключателем ПУВ-регулятор. Также для коммутации высоковольтных выключателей с приводами постоянного и переменного тока до 10 А разработан пульт управления выключателем ПУВ-10, с возможностью сопряжения с приборами контроля высоковольтных выключателей «СКБ ЭП».
Более подробно со всеми представленными в статье моделями приборов можно ознакомиться на нашем сайте по предоставленным ссылкам. Наша компания также проводит обучение специалистов работе со всеми представленными в статье приборами, а на интересующие технические вопросы ответит наш технический специалист.
