Эксплуатация высоковольтных выключателей переменного тока - Диагностика выключателей российских энергообъектов

Эксплуатация выключателей в развитых энергосистемах невозможна без средств технической диагностики, которые обеспечивают персонал информацией о фактическом состоянии аппарата. Согласно публикациям американских и европейских энергокомпаний применение средств диагностирования позволяет совершенствовать обслуживание аппаратов с различной дугогасительной средой (масляные, воздушные, элегазовые); сократить на 40-50 % время технического обслуживания выключателей; снизить примерно в 2 раза число их повреждений; дает возможность объективно регулировать межремонтные сроки, проводить их по фактическому состоянию аппарата и уменьшить расходы на все виды ремонтов за срок службы.
Для российской энергетики в существующих условиях старения парка коммутационных аппаратов, повышенных значений параметра потока отказов, несвоевременного технического перевооружения актуальным является широкое внедрение специализированных устройств регистрации, обработки и наблюдения, с помощью которых можно контролировать важнейшие параметры выключателей, анализировать их работоспособность и прогнозировать повреждения.
Действующие выключатели энергообъектов России должны оснащаться системами диагностики и особенно мониторинга (непрерывного контроля под напряжением), относящимися к инструментам безопасности оперативного и обслуживающего персонала.
Функциями технической диагностики эксплуатационного состояния выключателей являются:
постоянный контроль параметров при коммутациях без вывода аппаратов из действующей схемы ОРУ, т.е. работающих под напряжением;
выявление дефектов в их работе; принятие мер по предотвращению отказов; предупреждение персонала о неработоспособности оборудования;
оптимизация технического обслуживания аппаратов, имеющих минимальное или максимальное количество отказов или повреждений.
Для получения разнообразной информации в состав технической диагностики выключателей должны входить типовые и специальные технические средства (датчики, усилители, преобразователи, интеграторы и др.), которые имеют различные видовые исполнения, основанные на электрических, оптических, акустических, химических и других методах контроля свойств и поведения материалов узлов, элементов конструкций аппаратов, а также реализующие получение этой информации в аналоговом и дискретном видах с последующей передачей в цифровом виде.
Диагностированию подлежат в первую очередь узлы и элементы, имеющие частую повреждаемость, параметры режимов работы выключателя, в частности, фактические токи на присоединениях с одновременным определением механической и коммутационной наработки.
Основная задача диагностирования заключается в выборе необходимых первичных датчиков, позволяющих в первую очередь проводить объективный контроль поведения главной контактной системы и функциональных элементов управления выключателя: наиболее повреждаемые элементы отечественных аппаратов напряжением 110 кВ и выше - компоненты дугогасительных устройств и их приводов.
Для объективного диагностирования наиболее ответственными и качественно отражающими эксплуатационное состояние выключателя являются следующие характеристики: время отключения и включения, разновременность срабатываний гасительных камер, длительность горения дуги, наличие повторных зажиганий, значение отключаемого тока в главной токоведущей цепи, значение и форма тока в электромагнитах управления, остаточный ресурс аппаратов. Названные характеристики подлежат контролю в воздушных, масляных и элегазовых выключателях, эксплуатируемых в отечественной энергетике. Кроме того, для масляных выключателей должен быть предусмотрен контроль уровня масла, его прозрачности и подогрева; для некоторых типов воздушных выключателей - контроль степени влажности осушенного воздуха при его подаче в дугогасительные устройства; для элегазовых - контроль утечек, плотности, влажности, кислотности, концентрации продуктов разложения элегаза, наличие частичных разрядов в изоляции.
Значительные объемы информационных данных о происходящих процессах в выключателях должны быть записаны мгновенно с учетом предыстории событий и качественно расшифрованы с использованием ПЭВМ.
Параметры высоковольтных выключателей и КРУЭ, контролируемые действующими диагностическими системами зарубежных фирм и разрабатываемые в России, приведены в табл 6. Для преодоления существенного отставания от зарубежных фирм российскими организациями делаются шаги в создании аналогичных устpoйств диагностики выключателей блок-схема системы диагностики четырех выключателей напряжением 500 кВ представлена на рис. 18.

Рис. 18. Блок-схема системы диагностики четырех выключателей напряжением 500 кВ Д - датчики контроля пневмомеханических, электрических и токовых параметров выключателя. ВB1-BB4- высоковольтные выключатели трехфазного исполнения, КС - помехозащищенные каналы связи, MK1-MK4 - микроконтроллеры с блоками развязки;
РМ - автоматическое рабочее место инженера-технолога, М - модем выхода на АСУ ТП ГЩУ - главный щит управления ГЭС, ГРЭС, ТЭЦ, ПС

Таблица 6

Перечень параметров высоковольтных выключателей и КРУЭ, контролируемых диагностическими  средствами и системами, по данным СИГРЭ и отечественной практики  

Параметры регистрируются под рабочим напряжением без вывода оборудования из схемы с помощью комплекса технических средств (датчики, преобразователи, устройства запуска, каналы связи, микропроцессорная техника).
Схема соединений МК1-МК4 (рис. 18) позволяет использовать каждый микроконтроллер для обработки информации любого из четырех выключателей, а также при выводе в ремонт как выключателя, так и МК для профилактического обслуживания.
В разработанной ВНИИЭ совместно с НИИ ПО «Уралэлектротяжмаш» системе технической диагностики предусматривается использовать в качестве датчиков информации установленные в энергосистемах трансформаторы тока и напряжения, существующие устройства для измерения температуры окружающей среды и давления воздуха в камерах выключателя и системе привода, а также устройства фиксации положения выключателя.
Полученная информация передается от датчиков каждого выключателя по помехозащищенным кабелям через устройства нормирования сигнала и гальванической развязки к многоканальному программно-управляемому регистратору с закольцованной памятью. Продолжительность регистрации каждого события 2-3 с (1 с - предыстории процесса и 1-2 с истории).
Устройство синхронизации осуществляет запуск регистраторов на регистрацию цикла коммутации при получении команд оперативного управления выключателем.
Вся информация, получаемая от выключателей РУ, обрабатывается на персональной ЭВМ типа IBM стандартной конфигурации. Интерфейс регистраторов и устройства синхронизации запуска обеспечивает связь ПЭВМ с каждым регистратором и устройством синхронизации. К выходу ПЭВМ подключена система сигнализации о нарушениях в работе выключателей.
Программное обеспечение системы технической диагностики состоит из блока обработки прерываний, блока анализа данных, блока оформления результатов, блока хранения данных и блока меню оператора.
Рассмотренная система технической диагностики выключателей может работать автономно или в составе АСУ ТП энергообъекта.