Контроль ресурса выключателя – необходимость, требования и особенности

24 ноября 2023

Повышение надежности и продление срока службы дорогостоящего оборудования электростанций – является одной из главных задач, которая стоит перед энергетиками. В частности, это относится к высоковольтным выключателям, которые обеспечивают надежную работу энергосистемы и находятся под постоянной нагрузкой.

В свое время была анонсирована программа по усилению автоматизации, и, согласно докладу главного инженера ПАО "Россети" по реализации концепции развития системы технического диагностирования, предполагалось, что современная диагностика должна основываться на системах мониторинга (по возможности). А это значит, что с развитием современных автоматизированных систем устанавливается потребность к устройствам для "непрерывного" контроля технического состояния высоковольтных выключателей (далее ВВ) в режиме реального времени без вывода оборудования из работы.

Для решения данной задачи компания СКБ ЭП реализует специальное устройство УМВВ-1.1, которое предназначено для определения степени износа контактов силового ВВ и осуществляет онлайн-мониторинг его коммутационного ресурса.

Регистрируемые данные УМВВ-1.1 дают информацию о динамике расходования остаточного коммутационного ресурса выключателя (рекомендацию к своевременному выводу его из эксплуатации) и дополнительную информацию о необходимости проведения технического обслуживания механических элементов или замены дугогасительного контакта / камеры ВВ, что снижает потребность в лишних выводах в ремонт. Это позволяет использовать более экономически эффективный подход и проводить техническое обслуживание "по мере необходимости".

На практике определение состояния главных и дугогасительных контактов ВВ проводится по результатам их долговременной работы и коммутированию токов нормального режима работы и токов коротких замыканий (далее КЗ). При этом, производители выключателей предлагают совершенно разные формулы расчета остаточного ресурса на основе регистрируемых токов КЗ. И тут появляется еще один нюанс – эти формулы не учитывают токи коммутации нормальных режимов, которые также приводят к износу контактов и сокращают ресурс выключателя, поэтому этот подход не всегда позволяет получить информацию о развивающихся дефектах своевременно.

На рис.1 представлен типовой график определения остаточного ресурса, которой основан на зависимости токов КЗ от их количества (N – количество токов КЗ, I – ток КЗ).

Для более точного определения остаточного ресурса необходимо учитывать все коммутации ВВ и время горения дуги при отключении. Выполнять расчет вручную после каждой коммутации не рационально, такой процесс можно автоматизировать с помощью УМВВ-1.1, который будет собирать информацию по токам, протекающим во время коммутации, автоматически рассчитывать и сообщать об остаточном ресурсе.

Расчет производится по утвержденной формуле, которая учитывает время горения дуги и тока КЗ. Остаточный ресурс отображается на экране прибора (рис. 7) и в веб-интерфейсе, доступ к которому можно получить посредством прямого подключения по LAN кабелю.

По данным осциллограммы отключения нормальных токов (рис. 2) можно увидеть продолжительность горения дуги, где время горения дуги будет минимальное, но если учесть количество коммутаций нормальных токов за продолжительный период времени, то суммарное влияние этих токов на износ контактов будет уже значительным.

В настоящий момент устройства УМВВ-1.1 установлены и успешно применяются, а главное имеют возможность передачи данных с помощью мобильной связи в систему АСУ ТП предприятий. Одни из первых устройств были установлены на элегазовых линейных выключателях 3AP1DT 145 SIEMENS в 2019 году.

Данные выключатели были выбраны Заказчиком, так как в прошлом на них периодически фиксировались возникновения токов КЗ чаще, чем на остальных объектах. За 4 года работы устройства на одном из таких выключателей было зафиксировано 8 токов КЗ, множество отключений нормальных рабочих токов и токов ненагруженной линии. По результатам расчетов всех коммутируемых токов ресурс нового выключателя с снизился с 99,99% до 96,912%, т.е. на 4%.

Износ на 4% за 4 года считается нормальным. Хотя токов КЗ было зафиксировано по количеству выше нормы (8), они были низкими, порядка 10-20 кА, поэтому износ дугогасительного устройства не вышел за рамки нормы. Но если токи КЗ будут приближаться к номинальному значению в 40 кА, то износ значительно ускорится. К тому же, данный выключатель работает на АПВ (автоматическое повторное включение), поэтому при возникновении КЗ произойдет отключение 2 токов КЗ, что будет вдвое ускорять износ.

Заказчик высоко оценил опыт эксплуатации устройства УМВВ-1.1 и отметил полное соответствие заявленному функционалу.

Формат непрерывного мониторинга решает множество задач и выводит контроль и диагностику на новый уровень, но только комплексная оценка ТС выключателя совместными методами онлайн и офлайн диагностики (приборы группы ПКВ) позволяет выявлять «слабое звено» в цепи технологического транзита электроэнергии, направлять соответствующие материальные и технические ресурсы на проведение ТОиР, поддерживая при этом уровень надежности электроснабжения на высоком уровне при невысоких затратах.

Если у вас есть вопросы по устройству и особенностям его установки, работы и эксплуатации, обращайтесь по телефону +7 (812) 500-25-48 или электронной почте skb@skbpribor.ru. Будем рады помочь!