Учет коммутационного ресурса выключателей
Учет коммутационного ресурса выключателей
При переходе на ремонт «по состоянию» возникает необходимость правильно оценивать выработанный ресурс оборудования. Неправильный расчет может вести к слишком частым ремонтам оборудования и удорожанию данной методики ремонтов или, что еще хуже, к авариям вследствие доведения устройства до критичного состояния.
Все интеллектуальные устройства релейной защиты БМРЗ производства
НТЦ «Механотроника» имеют встроенный функционал расчета остаточного ресурса вакуумного или элегазового выключателя. Он основан на данных производителей высоковольтных выключателей, а также на информации, собранной в момент отключения выключателя, так как устройство релейной защиты имеет полный набор данных о параметрах данного процесса.
Во время наладки в устройство БМРЗ вводятся паспортные данные выключателя и его текущий ресурс — для новых выключателей он составляет 100 %.
Расчет остаточного ресурса выполняется в случае действия блока на отключение выключателя. Производится расчет максимального значения тока через выключатель в процессе отключения и длительностей протекания тока и отключения, которое считается с момента выдачи команды на выключатель. При каждом отключении остаточный ресурс выключателя снижается на рассчитанную величину выработанного ресурса.
В зависимости от максимального тока в процессе выключения и режима работы используются разные формулы расчета. Если значение тока в момент отключения не превысило номинальный ток выключателя, то выработанный коммутационный ресурс рассчитывается
по следующей формуле:
МР — ресурс по механической стойкости
выключателя, циклы ВО;
КРI ном — ресурс по коммутационной
стойкости выключателя, циклы ВО;
I макс — максимальный ток во время
отключения, А;
I ном — номинальный ток выключателя, А.
КРI 0.ном — ресурс по коммутационной стой
кости при 100 % номинального тока
отключения, циклы ВО;
КРI ном — ресурс по коммутационной стойко-
сти выключателя, циклы ВО;
I 0.ном — номинальный ток отключения вы
ключателя, А;
I ном — номинальный ток выключателя, А.
Связь с компьютером может быть выполнена по интерфейсам USB, RS-485 или Ethernet. Порт USB, расположенный на лицевой панели блока, позволяет выполнять его настройку и считывание аварийной информации без подачи оперативного питания, поскольку питание по USB-кабелю является достаточным для работы в режиме настройки.
Начиная с версии «Конфигуратор-МТ» 1.10.37.0 в него включен модуль сервисной связи Link-МТ, позволяющий задать и хранить настройки подключения к устройствам для дальнейшего подключения к ним, причем возможно подключиться к нескольким устройствам одновременно. Если в сеть объединено много устройств, то проще хранить настройки подключения для каждого устройства в одном приложении. При формировании проекта сервисной связи параметры подключения могут храниться как в виде отдельных блоков с заданными им названиями, так и в виде мнемосхемы. Причем проект мнемосхемы не обязательно создавать с нуля, поддерживается тот же самый формат что и в WebScada-MT. То есть можно взять уже готовый проект, созданный для системы АСУТП. Если готового проекта нет, то его легко создать благодаря встроенному редактору мнемосхем обладающему обширным функционалом и большой библиотекой готовых элементов.
Уже разработано несколько стандартов, предполагающих ремонт первичного оборудования на основе мониторинга его состояния, и видна тенденция дальнейшего развития данного направления для различных видов оборудования. Это обосновано возросшими возможностями цифровых устройств на энергетических объектах, трендом к общей цифровизации, которая подразумевает повышение наблюдаемости на объекте.
Использование встроенной в интеллектуальные устройства релейной защиты БМРЗ функции мониторинга остаточного ресурса выключателя ведет к снижению эксплуатационных ресурсов без дополнительных вложений, так как не требуется установка отдельного устройства.
Параметрирование данного функционала легко осуществить прямо с дисплея устройства или через программный комплекс «Конфигуратор-МТ». Точность данного метода расчета остаточного ресурса выключателя позволяет использовать его данные для ремонта «по состоянию». Данные о ресурсе передаются по любому каналу в АСУ, что способствует экономии средств за счет удаленного мониторинга оборудования.
Учет коммутационного ресурса выключателей
Общие указания по эксплуатации
Принцип работы выключателя основан на гашении в вакууме электрической дуги, возникающей при размыкании контактов. Электрическая дуга, благодаря выбранной форме дугогасительных контактов, направляется в сторону от центра. Ввиду высокой электрической прочности вакуумного промежутка и отсутствия среды, поддерживающей горение дуги, электрическая дуга распадается и гаснет.
Техническое обслуживание
Включение или отключение выключателей производится дистанционно от ключа управления подачей напряжения на катушку электромагнитов включения или отключения от ключа управления. Также предусмотрено аварийное отключение вручную – нажатием на кнопку отключения на наружной панели электромагнитного привода.
Таблица -Технические данные ВБТ-10-20/630 УХЛ3:
Номинальное напряжение, кВ
Наибольшее рабочее напряжение в кВ
Номинальный ток, А
Номинальный ток отключения, кА
Коммутационный ресурс при номинальном токе, циклов “В — tп — О”
Коммутационный ресурс, циклов “В-О”, при номинальном токе отключения
Вывод в ремонт выключателя производится дежурным электромонтером подстанции по бланку переключения.
При понижении температуры в отсеках КРУ до –25°С должен быть включен обогрев в ЗРУ-10, отключение обогрева – при температуре выше –25°С.
Осмотр выключателя в электроустановках с постоянным оперативным персоналом производится дежурным электромонтером ежедневно.
При осмотрах необходимо обращать внимание на:
— наличие и целостность металлической связи корпуса выключателя с контуром заземления;
— отсутствие шума и треска (разряды) в ячейке выключателя.
Требования безопасности
Работы на выключателях должны выполняться в соответствии с «Межотраслевыми правилами по охране труда (правилами безопасности) при эксплуатации электроустановок».
В электроустановках напряжением выше 1000В для предотвращения ошибочного или самопроизвольного включения выключателей, которыми может быть подано напряжение к месту работы, должны быть приняты следующие меры:
— у приводов выключателей, имеющих дистанционное управление, должны быть отключены силовые цепи и цепи управления;
— на ключе управления должны быть вывешены должны быть вывешены запрещающие плакаты.
Для пробных включений и отключений коммутационного аппарата при его наладке и регулировке допускается при несданном наряде временная подача напряжения в цепи оперативного тока, силовые цепи привода выключатели.
Установку снятых предохранителей, включение отключенных автоматов, а также снятие на время опробования плакатов безопасности должен осуществлять оперативный персонал.
Операции по опробованию коммутационного аппарата может осуществлять производитель работ, если на это получено разрешение выдавшего наряд и подтверждено записью в строке «Отдельные указания» наряда, либо оперативный персонал по требованию производителя работ.
После опробования, при необходимости продолжения работы на коммутационном аппарате, оперативным персоналом должны быть выполнены технические мероприятия, требуемые для допуска бригады к работе.
В РУ, оснащенных вакуумными выключателями, испытания дугогасительных камер повышенным напряжением с амплитудным значением более 20 кВ необходимо выполнять с использованием специального экрана (металлический лист толщиной не менее 2мм) для защиты персонала от возникающих рентгеновских излучений. Защитный экран должен быть установлен на расстоянии не менее 0,5 м от токоведущих частей выключателя.
При техническом обслуживании и оперировании выключателем персоналу необходимо находиться на безопасном расстоянии от движущихся частей при включении и отключении выключателя;
Снимать рычаг ручного включения каждый раз после окончания операции включения;
Не допускается производить любые работы на выключателе при наличии напряжения в силовой цепи;
При монтаже выключателей и после ремонтных работ производить проверку их регулировки и характеристик в соответствии с технической документацией завода-изготовителя;
При оперативном обслуживании после операций отключения или включения необходимо убедиться в соответствующем положении выключателя по механическому указателю положения, по приборам на щите управления или в шкафу РЗА (наличие или отсутствие тока по амперметру, вращения счетчиков эл. энергии);
Перед отключением ячейки убедиться в отсутствии ненормального шума в шкафу КРУ (разряды), при наличии ненормального шума рассматривать эту ситуацию как аварийную и действовать в соответствии с «Инструкцией по предотвращению и ликвидации технологических нарушений»;
После включения ячейки убедиться, что выключатель включился, и нет ненормальных шумов в КРУ.
Перед включением шинного с линейным разъединителем необходимо проверить внешним осмотром отключенное положение выключателя по механическому указателю и по положению тяг выключателя, целостность КДВ, опорных изоляторов, изоляционных перегородок, надежность крепления узлов и деталей выключателя и привода, наличие стопорных элементов на осях, состояние пружин;
При опробовании выключателя убедиться в отсутствии посторонних механических шумов, проверить успешность завершения операций включения и отключения, обращая внимание на характер движения подвижных частей выключателя и привода (рывки и остановки во время движения).
Не допускается включать выключатель рычагом ручного включения под напряжением.
5Отключенное положение определяется по положению тяг, вала привода и механическим указателем положения выключателя.
Сведения об отключении токов КЗ необходимо передавать начальнику группы подстанций, ответственному за ведения учёта механического и коммутационного ресурса выключателей 6, 10кВ
Оценка коммутационного ресурса перспективных типов коммутационных аппаратов
Работоспособность высоковольтного выключателя как коммутационногоаппарата в значительной степени определяется использованием еготехнического ресурса. Для выбора оптимального времени проведенияремонтных работ целесообразно постоянно иметь информацию о степенивыработки технического ресурса выключателя, иными словами,контролировать “остаточный ресурс” аппарата.
Основными параметрами выключателя, определяющими его устойчивуюработу, являются его контактная система, исправность кинематическойсхемы, нормальное функционирование дугогасительных устройств,сохранение паспортной диэлектрической прочности в основных узлах и
исправность цепей и аппаратуры схемы управления.
В перечне заводских параметров, обеспечивающих нормальную работувыключателя и требующих непрерывного контроля, целесообразно выделитьследующие основные:
• механический ресурс (МР) выключателя, регламентируемыйдопустимым числом операций включения-отключения (В-О) и
устанавливаемый изготовителем (Вк), не ниже требования ГОСТ (2000
• коммутационный ресурс (КР), характеризуемый суммарным числомциклов В-О при токах короткого замыкания (КЗ) и при нагрузочныхтоках, которое допускает выключатель без осмотра и ремонтадугогасительных устройств;
• состояние электрической прочности изоляции выключателя (ЭП),характеризуемое значениями испытательных напряжений длявнутренней и внешней изоляции, а также величиной сопротивленияизоляции;
• состояние цепей и аппаратуры управления выключателя;
• температурный режим контактных соединений и узлов.
Из указанных четырёх потоков непрерывной информации определяющимнеобходимость вывода выключателя в ремонт, как правило, являетсяиспользование КР.Количественно паспортный коммутационный ресурс Вк целесообразнооценить произведением значения отключаемого тока на допускаемоезаводом число отключений [КР]=Iоткл N (кАоткл).
Паспортное значение КР не остаётся постоянным, и с уменьшениемзначения отключаемого тока допустимое число отключений возрастает. Нарис. 6 приведена зависимость [КР]п от числа отключений [КР]п = ? (N).
Рис. 6. Зависимость коммутационного ресурса выключателей от числаотключений
Зависимость коммутационного ресурса выключателя от числа отключенийдля масляных выключателей – 1; воздушных – 2; вакуумных – 3,рассчитанная по нормативно-техническим данным для выключателейразличного типа с номинальным током отключения Iоткл= 31,5 кА,представлена ломаными линиями на рис. 6. Из приведённых данных следует,что КР при отключении токов меньших Iн.откл существенно возрастает, приэтом его значение для масляных выключателей значительно ниже, чем длявоздушных, элегазовых и вакуумных. Этим в значительной степени иобъясняется стремление выхода на более прогрессивные типывыключателей. Характер изменения КР конкретного выключателяопределяется его паспортными параметрами с учётом приведённых на рис. 6требований ГОСТ.Зона паспортного коммутационного ресурса лежит ниже кривой 1–2–3.
При выработке КР (зона выше кривой 1–2–3) выключатель следуетвыводить в ремонт. Для контроля выработанного коммутационного ресурса[КР]в = ? (Iоткл)N следует учитывать суммарное значение отключаемыхвыключателей токов ? ( Iоткл) и число отключений (N). Сравнениевыработанного [КР]в с паспортным [КР]п , полученным из графика рис. 6 длязаданного N, позволяет определить остаточный коммутационный ресурсвыключателя как [КР] п – [КР] в > 0.
Отрицательное значение указанной выше разности свидетельствует обисчерпании КР, требует ревизии дугогасительных устройств и замены масла
в выключателе, после чего отсчёт КР следует вести заново.Контроль значения остаточного коммутационного ресурса может
осуществляться пециальными устройствами (например, фиксаторами
сумматорами). Это позволяет принять оптимальные сроки проведения
ремонтно-профилактических работ. Поэтому для каждого принятого типа
выключателя целесообразно по его паспортным данным рассчитывать
кривые паспортного коммутационного ресурса [КР]п с целью использования
их в программах диагностики высоковольтной коммутационной аппаратуры.
Следует также обратить внимание на то, что [КР]п для вакуумныхвыключателей нового поколения типа TEL существенно выше, чем ввыключателях других типов (табл. 2–5).Непрерывный контроль потока диагностической информации поиспользованию остаточного коммутационного, механического ресурсавыключателя, состояния изоляции основных его узлов, цепей управления и приводных устройств позволяет исключить случайные превышения значенияпаспортных параметров в процессе эксплуатации и существенно повыситьнадёжность работы КА. Оптимальный выбор и объём ремонтных работ будетспособствовать снижению затрат трудовых материальных ресурсов впроцессе эксплуатации высоковольтной аппаратуры.
Изложенные выше и приведенные далее предложения по выбору схемглавных электрических соединений электроуcтановок, компоновки основного
оборудования и перспективных типов коммутационной аппаратуры следует
рассматривать как рекомендации для принятия оптимальных решений на
этапе проектирования электротехнических устройств.
Замена масляного выключателя
Одна из самых востребованных сегодня услуг на энергетическом рынке, предоставляемых группой компаний «Энерготехмонтаж», является замена масляного выключателя (в том числе и в ячейках комплектных распределительных устройств различных серий) на современные вакуумные аналоги. Модернизация коммутационного оборудования выполняется нами в ускоренные сроки (в среднем время замены одного масляного выключателя составляет 6-7 часов), что позволяет минимизировать период простоя подключённого оборудования и снизить ущерб от недопоставки электрической энергии потребителям.
Группа компаний «Энерготехмонтаж» также готова выполнить поставку и монтаж высоковольтных вакуумных выключателей с пружинными и электромагнитными приводами ведущих российских и зарубежных производителей, работающие в различных положениях.
Быстрая установка
Разработанные монтажные адаптационные металлоконструкции обеспечивают быструю установку надежное закрепление выключателя на основании или выкатном элементе, жесткая опорная конструкция исключает смещение аппарата электродинамическими и механическими силами, которые из-за малого хода контактов значительно снижены.
Ускоренная замена масляного выключателя стала возможной благодаря:
правильной организации выполнения работ, узкой специализации выездных бригад, их хорошей технической оснащенности и своевременному снабжению комплектующими;
использованию при установке трехфазного вакуумного выключателя типового комплекта адаптации. Это позволяет избежать сварочных работ и значительных изменений конструкции модернизированного устройства;
Необходимость замены масляного выключателя
Широко применяемые ранее масляные и маломасляные выключатели сегодня чаще другого энергетического оборудования нуждаются в замене, как устаревшие технически и исчерпавшие свой коммутационный ресурс.
Устанавливаемые вместо них современные вакуумные коммутационные аппараты имеют меньшие габариты и вес, автономны и не требуют постоянного обслуживания (пополнения дугогасящей среды, постоянного контроля уровня масла, устранения его течей и выбросов), обладают увеличенным коммутационным ресурсом и высоким быстродействием. Замена масляного выключателя повышает надежность электрических высоковольтных распределительных сетей (так как плотность отказов этих аппаратов на порядок ниже, чем у масляных), а также электро-, пожаро- и взрывобезопасность энергетических и промышленных объектов. Вакуумные выключатели с точки зрения экологичности, являются самыми безопасными, так как не содержат в свой конструкции вредных для окружающей среды веществ.
Появляется возможность выполнения частых коммутаций и автоматического отключение выключателя при аварийных ситуациях от внешних (подстанционных) релейных защит. Параллельно с этим модернизируется система блокировок, которая предотвращает неправильных операций оперативного персонала с коммутационным аппаратом.
