Эксплуатация высоковольтных выключателей переменного тока - Анализ опыта эксплуатации выключателей

За суммарное время эксплуатации 14-867 лет анализируемые 1106 воздушных выключателей напряжением 330 кВ и выше, установленных на действующих подстанциях в 50 энергосистемах, имели 1338 отказов (табл. 5). На долю повреждений выключателей 500 кВ приходится 79, выключателей 330 кВ - 17 % отказов (отказами считались все виды аварий, повреждений, неисправностей и дефектов, для устранения которых потребовался вывод из работы на срок более 30 мин, не считая работ планового характера).

Таблица 5
Данные о работе высоковольтных выключателей

Основным показателем повреждаемости выключателей является параметр потока отказов, рассчитываемый как отношение общего числа всех видов отказов за период работы к суммарной длительности эксплуатации выключателей, определяемой числом выключателей - лет. В отечественных выключателях наибольшая повреждаемость наблюдается у выключателей 110 кВ (параметр потока отказов равен 0,105) и выключателей 500 кВ, для которых параметр потока отказов составляет 0,130. Это а 2 раза больше, чем в энергосистемах Канады и в 1,5 раза выше других развитых стран.
Среднее время между отказами отечественных выключателей 500кВ и выше - 6 лет против 13 и 10 лет соответственно для выключателей Канады и других стран. Повышенный параметр потока отказов отечественных выключателей можно объяснить следующими обстоятельствами: преобладанием масляных выключателей
напряжением 110 кВ в общем парке; частой работой аппаратов в непредусмотренных режимах; некачествен и остью модульных выключателей 500 кВ, что вызвано недостаточным объемом приемосдаточных испытаний; снижением эксплуатационной надежности выключателей типа ВВ(М)-500, находящихся в эксплуатации свыше 16 лет.
Гистограмма, представленная на рис. 17, показывает распределение отказов выключателей 110-500 кВ по энергетическим объектам России. Наибольшая повреждаемость отмечается на ГЭС, где выключатели 110 и 500 кВ имеют повышенный параметр потока отказов. На ГРЭС повреждаемость выключателей 500 кВ, находящихся в эксплуатации 10-15 лет, превышает почти в два раза отказы выключателей других классов напряжения.

Рис. 17. Распределение отказов выключателей 110-500 кВ по объектам России

Повреждаемость выключателей меняется в зависимости от присоединений, в которых они установлены. Наибольшее число отказов имеют воздушные выключатели реакторных присоединений (параметр потока отказов 0,318-0,516 соответственно для серий ВИВ и ВВБК); почти такой же параметр потока отказов (0,385) наблюдается у выключателей конденсаторных батарей (установки продольной компенсации). Повышенный параметр потока отказов 0,233 имеют воздушные выключатели напряжением 500 кВ, работающие в мели блоков на ГРЭС и ГЭС.
Наряду с отказами по вине изготовителя, повреждаемость блочных выключателей 500 кВ отчасти связана с отсутствием в схемах некоторых станций генераторных выключателей и вынужденным проведением частых коммутаций на высокой стороне при изменениях режимов работы станций.
Данные об отказах выключателей на присоединениях не дают полного представления о причинах их ненадежной работы. Это не только связано с местом установки выключателя, но и зависит от производственных и эксплуатационных дефектов, появления Неисправностей в период подготовки к вводу в эксплуатацию, воздействий на выключатель при эксплуатации, превышающих по своим параметрам номинальные характеристики выключателей.
Наибольший процент отказов приходится на дефекты конструкции и изготовления. Этот показатель для воздушных выключателей напряжением 330 кВ отечественного и зарубежного производства примерно одинаков, а для отечественных выключателей 500 и 750 кВ составляет 55-60 % общего числа повреждений. К основным производственным дефектам относятся недостаточная надежность изоляторов, непродолжительный срок службы уплотнений, потеря изоляционных свойств эпоксидных вводов. Дефекты конструкции и изготовления, влияющие на работоспособность выключателей, выявляются в основном в начальный период работы (в первый год работы аппараты ВВБК-500, ВВБ-500 и ВНВ-500 имели соответственно 45, 27 и 22 % отказов от числа повреждений за 9 лет эксплуатации каждого типа оборудования). В течение двух лет работы по этим же типам выключателей произошло соответственно 75, 45 и 46 % отказов (рост этого показателя у ВНВ-500 связан с некачественностью уплотнений).
Проценты отказов отечественных выключателей из-за  недостатков технического обслуживания, а также в результате их работы в режимах, не соответствующих номинальным данным выключателей, и вследствие повреждений в цепях главных контактов, значительно больше аналогичных показателей аппаратов зарубежных фирм.
Повышенное число отказов по вине эксплуатационного и ремонтного персонала свидетельствует о недостаточном уровне его квалификации, затруднениях в прогнозировании состояния выключателей, отсутствии технических средств диагностики для своевременного выявления дефектных узлов.
Кроме того, имеет место повышенный процент отказов в цепях контроля и управления выключателей 750 кВ, связанный с ненадежностью оборудования цепей вторичной коммутации.
Основные пути повышения надежности работы воздушных выключателей:
постепенная замена находящихся в эксплуатации аппаратов выключателями новых типов, в первую очередь элегазовыми;
модернизация выключателей, установленных на энергетических объектах с относительно невысоким уровнем КЗ и в районах с холодным климатом, где не всегда экономически оправдано применение элегазовых аппаратов;
разработка мер по снижению электрических воздействий на выключатели (в частности, ограничения перенапряжений, включаемых параллельно контактам дугогасительных устройств);
внедрение систем технической диагностики эксплуатационного состояния выключателей различных типоисполнений.
Одновременно с разработкой элегазовых коммутационных аппаратов продолжаются работы по совершенствованию наиболее прогрессивных конструкций воздушных выключателей, например ВНВ с усиленной изоляцией. Согласно концепции реконструкции и технического перевооружения электрических сетей воздушные выключатели серий ВВ(М)-500 и ВНВ-500 будут основными аппаратами для замены устаревшего оборудования в регионах Сибири, Урала и европейской части России. Серия ВНВ имеет наилучшие показатели среди отечественных выключателей и незначительно уступает выключателям типа ДЛФ фирмы АББ. В то же время ВНВ-500 имеет явное преимущество перед ДЛФ из-за меньшего количества дугогасительных разрывов в полюсе.