Метод раннего обнаружения дефектов в механизмах высоковольтных выключателей

В энергетических системах высоковольтные выключатели относятся  к одним из наиболее ответственных видов электрооборудования. Качество функционирования высоковольтных выключателей определяет степень надежности и энергобезопасности работы всей системы передачи электроэнергии. Весьма актуальными являются технический контроль и диагностика состояния высоковольтных выключателей, позволяющие своевременно выявлять развивающиеся дефекты и неисправности, а затем оперативно исправлять их.

Диагностика высоковольтных выключателей без применения специализированных приборов очень трудоемка и не дает общей картины состояния выключателя, поэтому некогда традиционные методы измерения параметров выключателей (с использованием линейки, вибрографа и лампочек) давно отошли в прошлое, уступив место современному диагностическому оборудованию. На данный момент на рынке КИПиА представлено большое количество средств измерений, отличающихся по своим техническим характеристикам и стоимостью,  как российского, так и зарубежного производства. При выборе оборудования Пользователям необходимо обратить свое внимание не только на базовые технические характеристик прибора, его стоимость, возможность получения оперативной сервисной поддержки, но и на качество получаемых осциллограмм состояния высоковольтных выключателей.

Разработанный предприятием "СКБ ЭП", производителем приборов контроля и диагностики высоковольтного оборудования, "Метод раннего обнаружения дефектов в механизмах высоковольтных выключателей" применяется с большим успехом среди энергетиков России и стран ближнего зарубежья. Данный метод позволяет обнаружить не только неисправности на ранней стадии их развития, но даже небольшие отклонения в работе узлов выключателя, основываясь на полученных с помощью прибора графиках процесса. Суть метода заключается в регистрации процесса перемещения одного из элементов механизма (подвижного контакта, траверсы, вала привода и др.) при пусках выключателя и сопоставлении полученного графика с графиком полностью исправного выключателя либо с графиком, снятым с этого же выключателя при последнем его обследовании.

Хотя в практике контроля высоковольтных выключателей графическая форма отображения результатов, казалось бы, давно хорошо известна (например, временные осциллограммы, получаемые на светочувствительной бумаге шлейфового осциллографа, и виброграммы скорости, рисуемые с помощью вибрографа и подвижной линейки), однако эти графики неудобны для непосредственного восприятия и требуют предварительную ручную обработку.

При автоматических измерениях скоростных характеристик с помощью датчиков перемещения с высокой разрешающей способностью можно получить совсем другие графики: скорость в зависимости от времени, скорость в зависимости от хода, ход в зависимости от времени. Они отображают процессы движения траверсы и подвижных контактов, взаимодействие их с направляющими механизмами, подвижными контактами и буферами. Следовательно, по их внешнему виду и отклонению его от стандартного, можно оперативно произвести диагностику неисправности этих узлов.

Требования к техническому состоянию высоковольтного выключателя определяются инструкцией завода-изготовителя и соответствующей нормативно-технической документацией. Оценка текущего состояния выключателя (в норме, не в норме) сводится к выявлению уже имеющихся отклонений от заводских параметров. Но локализация дефекта до конкретного узла механизма, обнаружение еще только нарождающихся либо скрытых дефектов, когда отклонение параметра еще не вышло за паспортные нормы либо проявляется лишь в отдельные моменты, возможно только при получении и анализе графиков  всего процесса пуска выключателя.

Для оценки состояния высоковольтного выключателя используются различные способы, но удобнее всего проводить диагностику выключателя с помощью специально предназначенных приборов, таких как ПКВ/М6Н, ПКВ/М7 и ПКВ/У3. Эти приборы позволяют снимать скоростные и временные характеристики высоковольтных выключателей, а также записывать графики перемещения траверсы. Применение данных приборов значительно сокращает время проведения комплексного обследования при значительном повышении его качества, а также позволяет обоснованно отказаться от проведения капитального ремонта. Кроме того, с помощью этих приборов удается выявлять скрытые дефекты, которые, как известно, являются одними из самых опасных.

Рассмотрим применение "Метода раннего обнаружения дефектов в механизмах высоковольтных выключателей» по результатам измерений прибором ПКВ/М7  в ОАО "МРСК Сибири" филиал "Читаэнерго" подстанция "Каштак" на выключателе МКП-110П.

Для того чтобы точно определить возможную неисправность в высоковольтном выключателе необходимо провести анализ полученных графических и табличных  данных в операции отключения и включения высоковольтного выключателя.

На рис.1. приведен график зависимости скорости от хода траверс фаз "А", "В" и "С" в операции включения.  При детальном рассмотрении графика можно заметить несколько важных моментов в точках a)…f):

Рис. 1. Операция отключения.
График зависимости скорости от хода траверс фаз "А", "В" и "С"

• "a" - Контакты фаз "А" и "С" размыкается на ходе 6 мм (это означает: ход пружин поджатия контакта, разомкнувшегося первым, равен  6мм). Контакт фазы "С" размыкается на ходе 4 мм (Это означает: ход пружины поджатия контакта, разомкнувшегося первым 4 мм). Разновременность размыкания контактов менее 1 мс (в норме).
• "b" - На ходе 9 мм наблюдаем первый провал нарастания скорости. По всей видимости на этом участке разомкнулись все контакты камеры (перестали работать пружины поджатия) Справка: Ход в контактах должен быть 8±1мм.
• "c" - На ходе 34,5 мм наблюдаем второй провал нарастания скорости. Предположительно на этом ходе перестают работать пружины буфера включения и отключающие пружины.
• "d" - По какой-то причине траверса фазы «В» на ходе 190 мм теряет связь с тягой. Предположительно имеется люфт в точке крепления горизонтальной тяги к траверсе полюса "В".
• "e" - На участке  от c) до e)  работают только отключающие пружины привода.
• "f" - Полный ход фазы "В" на 20 мм меньше хода фаз "А" и "С".

Выбрав отдельно график движения траверсы фазы "А" рис.2. видно, что отскок буфера отключения фазы составляет 21 мм (значение можно узнать из таблицы, установив два курсора по краям графика). Предположительно, буфер находится в нерабочем состоянии. Характер отскока такой, как будто металл падает на металл.

Рис.2. График движения траверсы фазы "А"

• Траверса фазы "В"  до момента ее столкновения с нижними контактами камеры проходит расстояние на 8,5 мм меньше чем траверсы фаз "А" и "С".
• График скорости  фаз "А" и "С" практически сливаются, а фазы В – нет. Это может означать, что траверсы фаз "А" и "С" жестко соединены с тягой, а траверса фазы "В" – нет.
• Буферы включения фаз работают нормально. Работа буферов "А и "С" близка к идеальным, а в буфере фазы "В" возможно немного не хватает масла (на одно качание больше).
• На начальном этапе волнообразный характер графика может быть связан с люфтом фазы "В" при котором тяга толкает эту траверсу, а та, отскакивая от нее, создает толчки, которые передаются на траверсы фаз "А" и "С".
• Пока необъяснимым остается график фазы "В" при поджатии контактов камеры (имеется в виду плавное закругление графика по сравнению с острой вершинкой типовых графиков).

Рис. 3. Операция включения.
График зависимости скорости от хода траверс фаз "А", "В" и "С"

Теперь возьмем из табличных (см. Таблица 1) данных ход до замыкания контактов при установке датчика на разные полюса ("А", "В" и "С") и сравним их.

Жирным курсивом выделены цифры, которые следует использовать при сравнении хода фаз между собой. Это связано с тем, что независимо от того, на какой фазе был установлен датчик, программа выдает данные по всем трем  фазам. Поэтому для того чтобы корректно определить, ход траверсы фазы  нужно взять данные хода из соответствующего столбца, где указана эта фаза. Например, если датчик был установлен на фазу "А", то данные хода траверсы необходимо брать из столбца "Фаза А" и строки "Ход до замыкания контактов, мм" "А", т.е. 454,0 мм.

Из анализа Таблицы 1 можно сделать вывод, что траверса фазы "В" до замыкания контактов проходит расстояние на 7-8 мм меньше, чем траверсы фаз "А" и "С". А это может быть только в том случае если на эти 7-8 мм подняты свечи траверсы фазы "В" или на это же расстояние опущена камера этой фазы. 
Проведя анализ данных, полученных на выключателе в операциях отключения и включения, можно сделать вывод, что у фазы "В" в  точке крепления тяги привода к траверсе выключателя имеется люфт, который приводит к тому, что при подачи команды на включение траверса фазы "В" начинает движение позже, чем траверсы фаз "А" и "С". В результате чего замыкание контактов происходит позже. Для устранения разновременности смыкания контактов необходимо устранить люфт между траверсой фазы "В" и тягой.

Таким образом, можно сделать вывод, что метод диагностики скрытых дефектов при помощи анализа графиков прост, надежен и нагляден.  С помощью графиков можно определить неисправности и отклонения на ранней стадии и более эффективно планировать ремонт. Даже минимальный опыт в расшифровке графиков позволяет до начала ремонта выявить узлы и устройства выключателя, требующие вмешательства ремонтного персонала, и не подвергать ненужной (а зачастую и вредной) разборке исправные узлы, тем самым сокращая время ремонта.

Применение метода для диагностирования скрытых дефектов выключателей неоднократно одобрено пользователями этих приборов, таких как ФСК ЕЭС, Мосэнерго, ОАО "Якутскэнерго", ОАО "Красцветмет", ЗАО "Спецэлектромонтаж",  ОАО "Тулэнергопкомплект", ОАО "Уралэлектротяжмаш", Филиал ОАО "ОГК-3" "Хабаровская ГРЭС", Восточно-Сибирская железная дорога, ОАО "Тулэнерго", ОАО РАО "ЕЭС России" филиал ОАО "Вологдаэнерго" Вологодская теплоэлектроцентраль и другие (отзывы →).

Представленный материал информационно-аналитический, не носит рекламный характер и не призывает к действию. Сведения предназначены для информирования пользователей сайта www.skbpribor.ru о продукте производителя.