В последние годы наметилась тенденция замены вентильных разрядников более эффективными ограничителями перенапряжений. Однако если учесть многолетний опыт эксплуатации и защитные характеристики, вентильные разрядники еще долго будут находиться в работе на станциях и подстанциях. Надежность и безаварийность работы разрядников поддерживается проведением ежегодных регламентных работ, но несмотря на выполнение этих мероприятий в энергосистемах бывают случаи аварий разрядников.
Практика показывает, что несмотря на известную невысокую надежность счетчики РР за короткое время, предшествующее аварии, зафиксируют от нескольких десятков до сотен срабатываний. Это указывает на то, что разрядник многократно срабатывал перед разрушением.
Положение резко обостряется тем, что эти аварии заканчиваются полным разрушением разрядника со взрывом и разбросом осколков фарфоровых покрышек в радиусе до 50 м, что может привести к травматизму персонала во время осмотров регистраторов разрядников и оборудования подстанции. Эти обстоятельства диктуют необходимость изыскания новых средств и технических решений для эффективного и безопасного контроля за срабатыванием разрядников, а также разработки средств защиты, которые могли предотвратить подобные аварии.
Существует несколько вариантов устройства дистанционного контроля срабатывания разрядников, применение которых возможно в энергосистемах. В одном случае для снятия информации о срабатывании разрядника используются поля рассеивания катушки регистратора РР, где датчиком является магнитоуправляемый контакт. В другом - применяется геркон с концентратом, который закрепляется непосредственно на заземляющей шине разрядника, при этом чувствительность датчика получается 10-15 А. С помощью кабельной связи датчик через гальваноразвязку соединяется с электронным счетчиком и устройством защиты и сигнализации, расположенными на панели общестанционного устройства. Принцип действия защиты основан на подсчете числа срабатываний датчика в единицу времени, т.е. сигнализация, защита реагируют на частоту срабатываний разрядника. Если в процессе работы в заданное время счетчик защиты набирает необходимое количество срабатываний, то формируется команда на сигнал или отключение соответствующего выключателя.
Структурная схема рассматриваемого устройства для дистанционного контроля срабатывания и защиты разрядников изображена на рис. 8.
Рис. 8. Структурная схема устройства дистанционного контроля срабатывания и защиты разрядников.
Устройство содержит элементы: магнитоуправляемый контакт 2; кабельную связь 3; разрядники 4; оптоэлектронную развязку 5; выпрямители 6, 7, 8; преобразователь 9; формирователь импульса 10; счетчики 11, 16, 21; цифровые компараторы 12, 17, 22; электронные реле 13, 18; дешифратор 14; двухразрядное электронное табло 15; элемент фиксации 19; генератор 20.
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме магнитоуправляемый контакт 2 разомкнут. Напряжение питания подано на преобразователь Р. Схема находится в ждущем режиме, генератор 20 заперт напряжением, поступающим с входа элемента фиксации 19, импульсом тока сработавшего разрядника РВМК-500 создается магнитное поле вокруг катушки кратковременно замыкается. В результате этого посредством кабельной связи 3 и оптоэлектронной развязки 5 на выходе формирователя импульса 10 появляется сигнал. Этот сигнал фиксируется счетчиком 11, двоично-десятичный код которого поступает на входы дешифратора 14 и цифрового компаратора 12. Дешифратор 14 соединен с двухразрядным цифровым табло 15, на котором отображается число срабатываний разрядника. При совпадении двоично-десятичного кода на выходе счетчика 11 с кодом компаратора 12 на выходе последнего появляется сигнал, приводящий к срабатыванию электронного реле 13. Контакты реле могут служить для подачи сигнала о переполнении счетчика 11 или указывать на необходимость контрольных замеров элементов разрядника (контрольные замеры производятся через 8-10 срабатываний разрядника).
Одновременно с появлением импульса на входе формирователя 10 изменяет свое состояние элемент фиксации 19, разрешая прием импульсов счетчиком 16 и запуская генератор 20. Генератор 20 совместно со счетчиком 21 и цифровым компаратором 22 выполняет функцию элемента выдержки времени. Счетчиком 21 подсчитывается число импульсов, выдаваемых генератором 20. Это число в двоичнодесятичном коде поступает на вход цифрового компаратора 22. При достижении заданного числа на выходе компаратора 22 формируется сигнал, которым элемент фиксации 19 возвращается в исходное положение. Зафиксированное до этого число на счетчике 16 сбрасывается, прием сигналов этим счетчиком запрещается. Также останавливается генератор 20, схема переходит в ждущий режим.
Если в период разрешения приема импульсов на входе счетчика 16 набирается число импульсов, заданное компаратору 17, срабатывает электронное реле 13 и формируется сигнал работы первой ступени защиты.
Вторая ступень защиты имеет такую же структурную схему, как и первая, но отличается уставками по числу срабатываний разрядника и времени.
На входе устройства дистанционного контроля срабатывания и защиты разрядников установлены низковольтные разрядники 4 для защиты входных цепей от повреждения.
Устройство собрано полностью на микросхемах высокопороговой логики серии 511.
Испытания устройства проводились во время динамических испытаний трансформаторов АОДЦТНО 167000/500/220-У, ТРДЦНМ 100000/200000/220-У1, ЭТЦНКД 160000/110-У4 с током короткого замыкания до 7 кА (в сети 500 кВ) и ударным током до 17 кА. В каждом опыте короткого замыкания наблюдалось срабатывание разрядников в сети 500 кВ от коммутационных перенапряжений, которые подтверждались регистрациями тока, протекающего через разрядники.
В течение года эксплуатационной проверки устройством зафиксировано 51 срабатывание вентильного разрядника РВМК-500. При каждом срабатывании вентильного разрядника наблюдались фиксация этого срабатывания электронным счетчиком устройства, запуск защит и их возврат по истечении заданного времени; работала также сигнализация. Ложной работы устройства при срабатывании вентильных разрядников соседних фаз обнаружено не было. В ходе эксплуатационной проверки не зафиксировано работы защитных разрядников на входе устройства. Обслуживание устройства заключалось в периодическом считывании показаний с табло электронного счетчика. Недостаток устройства заключается в том, что оно не различает значения тока, проходящего через разрядники. Это снижает достоверность в определении ресурса разрядника.
