устройство учета коммутационного ресурса выключателя

Устройство учета коммутационного ресурса выключателя

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.

Источник

Методические указания по определению расхода коммутационного ресурса выключателей при эксплуатации

МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАСХОДА КОММУТАЦИОННОГО РЕСУРСА ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

РАЗРАБОТАНО Научно-исследовательским центром по испытанию высоковольтной аппаратуры (НИЦ ВВА)

УТВЕРЖДЕНО Научно-исследовательским центром по испытанию высоковольтной аппаратуры 23.09.91 г.

Настоящие Методические указания позволяют унифицировать методы определения расхода коммутационного ресурса и допустимого количества отключений токов, после которого выключатель должен быть выведен в ремонт. Расход коммутационного ресурса и количество коммутаций до вывода выключателя в ремонт определяются по кривым зависимости допустимого количества отключений (включений) от тока, которые строятся на основании данных предприятий-изготовителей. В настоящих Методических указаниях рассматриваются вопросы определения расхода коммутационного ресурса и количества отключений при известных фактических значениях тока КЗ, а также прогнозирования количества отключений и включений тока КЗ при известных расчетных значениях тока КЗ в начале и в конце защищаемой выключателем линии.

1. ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ЗАВИСИМОСТИ ДОПУСТИМОГО КОЛИЧЕСТВА ОТКЛЮЧЕНИЙ (ВКЛЮЧЕНИЙ) ОТ ТОКА

1.1. Основной характеристикой коммутационного ресурса является количество отключений токов КЗ, так как для большинства выключателей именно при отключениях происходит основной износ элементов дугогасительного устройства. Для отдельных серий выключателей (ВВН, ВВ), у которых функции отключения и включения выполняются различными контактными системами, коммутационный ресурс определяется как количеством отключений, так и количеством включений.

1.2. Кривые зависимости допустимого количества отключений (включений) от тока строятся на основании данных предприятий-изготовителей, приводимых в инструкциях по эксплуатации. По соглашению с НИЦ ВВА могут использоваться также результаты специ ально проведенных исследований и материалы, опубликованные в технической литературе или приводимые в протоколах испытаний.

1.3. Данные по коммутационному ресурсу выключателей могут быть заданы в инструкциях по эксплуатации различными способами. Способ задания коммутационного ресурса определяет метод построения кривых зависимости допустимого количества отключений (включений) от тока.

1.3.1. Коммутационный ресурс задан непосредственно в виде кривых зависимости допустимого количества отключений от тока (например, для выключателей серии ВМТ в техническом описании и инструкции по эксплуатации ИБКЖ.674.43.001 ТО). Такие кривые зависимости могут непосредственно использоваться при определении расхода коммутационного ресурса изложенными ниже методами (см. разд. 2 и 3).

1.3.7. Характерные примеры построения кривых зависимостей количества отключений от тока приведены на рис. 1-6.

Рис. 1. Кривые зависимости допустимого количества отключений и включений для выключателей серии ВВБ

Рис. 2. Кривая зависимости допустимого количества отключений от тока для выключателей серии ВНВ

Рис. 3. Кривые зависимости допустимого количества отключения от тока для выключателей серий ВВН и ВВ

Рис. 4. Кривая зависимости допустимого количества отключений от тока для масляных баковых выключателей У-110

Рис. 5. Кривая зависимости допустимого количества отключений от тока для выключателей ВК-10

Рис. 6. Кривая зависимости допустимого количества отключений от тока для выключателей ВМП-20

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА КОММУТАЦИОННОГО РЕСУРСА

ПРИ ИЗВЕСТНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ТОКОВ КЗ ПРИ КАЖДОЙ ОПЕРАЦИИ ОТКЛЮЧЕНИЯ ИЛИ ВКЛЮЧЕНИЯ

2.1. Регистрация токов КЗ, отключаемых (включаемых) выключателем, может производиться самопишущими приборами, счетчиками КЗ, специальными регистрирующими приборами.

2.2. Износ дугогасительного устройства выключателя при отключении (включении) токов КЗ зависит от многих факторов: вида КЗ, наличия апериодической составляющей в токе, времени горения дуги, состояния дугогасительного устройства и др. При определении необходимости вывода выключателя в ремонт после коммутации токов КЗ влияние этих факторов усредняется и вводится понятие расхода коммутационного ресурса. Принимается, что если при токе I допустимое количество отключений (включений) составляет n oI ( n в I ), то за одно отключение (включение) расходуется I / n oI ( I / n в I ) часть полного ресурса.

2.3. Расход коммутационного ресурса за одно отключение тока I равен величине, обратной допустимому количеству отключений при данном токе:

. (1)

Расход коммутационного ресурса после нескольких отключений (включения) определяется путем суммирования расходов ресурса за каждую операцию отключения (включения). Расход коммутационного ресурса за К отключений

R оК = S r oI = . (2)

2.4. Расход коммутационного ресурса следует определять для каждого полюса выключателя. Необходимость вывода выключателя в ремонт определяется по полюсу с наибольшим расходом ресурса.

2.5. Выключатель (полюс выключателя) должен быть выведен в ремонт, если при следующем отключении полюсом выключателя тока КЗ расход его коммутационного ресурса может превысить единицу. Таким образом, условие вывода выключателя в ремонт имеет вид:

Для выключателей серии ВВБ предприятие-изготовитель в качестве критерия необходимости вывода в ремонт вместо (3) принимает выражение

³ 1, (4)

2.6. Если функции отключения и включения у выключателей выполняются одними и теми же контактами, то, как правило, расход коммутационного ресурса при включении существенно меньше, чем при отключении. Исключение из этого положения имеет место при включении масляных выключателей с номинальным напряжением 35 кВ и выше в цикле АПВ, когда межконтактный промежуток ослаблен газовыми пузырями и происходят его пробои на значительной длине.

Если функции отключения и включения выполняется различными контактными системами (серии воздушных выключателей ВВН, ВВ, ВВБ), то износ контактных систем при включении может определять необходимость вывода выключателя и ремонт.

2.7. Предприятия-изготовители выключателей различно определяют требования к допустимому количеству включений.

2.7.1. Если в инструкции по эксплуатации требования к допустимому количеству включений отсутствуют или даны сведения только по суммарному количеству включений и отключений, то расход коммутационного ресурса может не учитываться и не определяться, пока количество включений не превышает 50% количества отключений. Если количество включений превышает 50% количества отключений и при этом расход коммутационного ресурса по отключению токов КЗ более 0,7, то вопрос о необходимости вывода выключателя в ремонт следует решать совместно с предприятиями-изготовителями выключателей или Научно-исследовательским центром по испытанию высоковольтной аппаратуры.

2.7.2. При ограничениях предприятиями-изготовителями выключателей количества включений на токи КЗ расход коммутационного ресурса следует определять как по отключениям, так и по включениям. Метод определения расхода коммутационного ресурса при включении и критерии вывода выключателя в ремонт аналогичны указанным выше для операций отключения.

Расход ресурса при включении

. (5)

R вК = . (6)

Критерий вывода в ремонт

Ресурс считается исчерпанным, если удовлетворяется любое неравенство (3) или (7).

Пример определения расхода коммутационного ресурса при регистрации токов КЗ приведен в приложении 1.

3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОПУСТИМОГО КОЛИЧЕСТВА ОТКЛЮЧЕНИЙ

3.1. В настоящем разделе излагаются методы прогнозирования допустимого количества отключений (включений) выключателей, установленных на линиях электропередачи, при отсутствии возможности регистрации токов КЗ. Оценка допустимого количества отключений (включений) производится по известным расчетным значениям токов КЗ в начале и в конце линии с определенной доверительной вероятностью в предположении постоянной плотности распределения вероятности возникновения токов КЗ вдоль защищаемой линии. Метод рекомендуется для внедрения в целях его опытной проверки.

3.2. Метод прогнозирования может применяться, если равномер ность плотности распределения вероятности токов КЗ вдоль линии подтверждается эксплуатационными данными, т. е. отсутствуют участки линии с пониженной, надежностью работы, нет сведений о многократных перекрытиях в одном и том же месте и т. д., а также при сохранении начальных значений тока КЗ в начале и в конце линии в течение достаточно длительного периода.

3.3. Допустимое количество отключений (включений) полюса выключателя при приведенных выше условиях с доверительной вероятностью 90% составляет

, (8)

3.4. Значения т r и s r определяются из выражений:

т r = ;

s r = ,

. (10)

3.5. В большинстве случаев зависимости r ( I ) заданы графически, построение их осуществляется с помощью кривых nI = j ( I ). Значения т r и s r могут быть определены графическим построением и интегрированием или вычислены приближенными методами с применением ЭВМ. Пример вычисления приведен в приложении 2. В НИЦ ВВА для определения допустимого количества отключений (включений) разработана специальная программа для ЭВМ типа СМ-4.

3.6. Если зависимость nI = j ( I ) задана суммарным током отключения п вычисляются по выражениям:

;

.

3.7. Возможны случаи, когда из общего количества отключений (включений) полюса пп некоторое количество отключений (включений) произошло при известных значениях коммутируемого тока, а некоторое количество — при неизвестных токах. В таких случаях допустимое количество отключений (включений) определяется выражением

= , (12)

где — расход коммутационного ресурса за те отключения (включения), где токи известны, R к = S r I = S 1/.

3.8. Если в условиях эксплуатации известно только общее количество отключений токов КЗ, но не представляется возможным установить их распределение между полюсами, можно выполнить вероятностную оценку допустимого количества отключений выключателя n в по допустимому количеству отключений полюса пп.

для выключателей на напряжение до 35 кВ включительно

п в = (-0,4 + 1,2)2; (13)

для выключателей на напряжение 110 кВ и выше

п в = (-0,8 + 1,6)2. (14)

ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА КОММУТАЦИОННОГО РЕСУРСА

ПРИ РЕГИСТРАЦИИ ТОКОВ КЗ

Расход коммутационного ресурса подсчитываем по выражению (2)

R к = .

Расход, при котором выключатель должен быть выведен в ремонт

= 1 – 0,143 = 0,857.

Следовательно, после выполненного количества отключений выключатель должен быть выведен в ремонт (0,867 > 0,857).

ПРИМЕР ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОПУСТИМОГО КОЛИЧЕСТВА ОТКЛЮЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ

По выражению (10) строим кривую плотности распределения вероятности токов КЗ при равной вероятности расположения места КЗ вдоль линии (на рис. 7).

По кривой зависимости n о I = j ( I ) на рис. 1 строим зависимость r ( I ) = (см. рис. 7).

По показанным на рис. 7 двум зависимостям строим кривые r ( I ) f ( I ) и r 2 ( I ) f ( I ) на рис. 8. Определяя графически, как площадь, ограниченную соответствующей кривой, значение интегралов и находим m r и s r по выражениям (9)

m r = = 0,0604;

= 0,0045;

s r = = .

Рис. 7. Кривые зависимостей плотности распределения вероятности f ( r ) и расхода коммутационного ресурса r от тока для выключателей серии ВВБ ( I н = 30 кА, I к = 10 кА)

Рис. 8. Кривые зависимостей r f ( I ) и r 2 f ( I ) для выключателей серии ВВБ

( I н = 30 кА, I к = 10 кА )

Допустимое количество отключений определяем по выражению (8).

= 14,4

1. Построение кривых зависимости допустимого количества отключений (включений) от тока

2. Определение расхода коммутационного ресурса при известных значениях токов КЗ при каждой операции отключения или включения

3. Прогнозирование допустимого количества отключений и включений тока

Приложение 1 Пример определения расхода коммутационного ресурса при регистрации токов КЗ

Приложение 2 Пример прогнозирования допустимого количества отключений токов КЗ выключателем

Источник

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).

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.

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.

Источник