Техническое обслуживание масляных и вакуумных высоковольтных выключателей

Назначение высоковольтных выключателей

Выключатели служат для коммутации электрических цепей во всех эксплуатационных режимах: включая и отключения токов нагрузки, токов короткого замыкания, токов намагничивания трансформаторов, зарядных токов линий и шин.

Наиболее тяжелым режимом для выключателя является отключение токов короткого замыкания. При прохождении токов короткого замыкания выключатель подвергается воздействию значительных электродинамических сил и высоких температур. Кроме того, всякое автоматическое или ручное повторное включение на не устранившееся короткое замыкание связано с пробоем промежутка между сходящимися контактами и прохождению ударного тока при малом давлении на контакте, что приводит их к преждевременному износу. Для увеличения срока службы контакты изготавливают из металлокерамики.

В конструкции выключателей заложены различные принципы гашения дуги.

Основными требованиями, предъявляемые к выключателям во всех режимах работы, является:

а) надежное отключение любых токов в пределах номинальных значений.

б) быстродействие при отключении, т.е. гашение дуги за возможно короткий период времени.

в) пригодность для автоматического повторного включения.

г) взрыво- и пожаробезопасность.

д) удобство в обслуживании.

В настоящее время на станциях и подстанциях применяются выключатели разных типов и конструкций. Преимущественное распространение получили масляные баковые выключатели с большим объемом масла, маломасляные выключатели с малым объемом масла и вакуумные выключатели.

Эксплуатация масляных выключателей

В баковых выключателях с большим объемом масла оно используется как для гашения дуги, так и для изоляции токопроводящих частей от заземленных конструкций.

Гашение дуги в масляных выключателях обеспечивается воздействием на неё дугогасящей среды – масла. Процесс сопровождается сильным нагревом, разложением масла и образованием газа. В газовой смеси содержится до 70% водорода, что и определяет высокую дугогасящую способность масла.

Чем больше значение отключаемого тока, тем интенсивнее газообразование и те успешнее гашение дуги.

Скорость расхождения контактов в выключателе также играет важную роль. При высокой скорости движения контактов дуга быстро достигает своей критической длинны, при котором восстанавливающееся напряжение оказывается недостаточным для пробоя промежутка между контактами.

Вязкость масла в выключателе отрицательно сказывается на скорости движения контактов. Вязкость увеличивается с понижением температуры. Загустение и загрязнении смазки трущихся частей передаточных механизмов и приводов в большой степени отражается на скоростные характеристики выключателей. Случается, что движение контактов становится замедленным или вообще прекратиться, и контакты зависнут. Поэтому при ремонте необходимо заменять старую смазку в узлах трения и заменять ее новой незамерзающей смазкой марок ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-221, ГОИ-54.

Эксплуатация вакуумных выключателей

Основными достоинствами вакуумных выключателей являются простота конструкций, высокая степень надежности и небольшие расходы на обслуживание. Они нашли применение в электроустановках напряжением 10 кВ и выше.

Главной частью вакуумного выключателя является вакуумная камера. Цилиндрический корпус камеры состоит из двух секций полых керамических изоляторов, соединенных металлической прокладкой и закрытых с торцов фланцами. Внутри камеры расположена контактная система и электростатические экраны, которые защищают изоляционные поверхности от металлизации продуктами эрозии контактов и способствуют распределению потенциалов внутри камеры. Неподвижный контакт жестко прикреплен к нижнему фланцу камеры. Подвижный контакт проходит через верхний фланец камеры и соединяется с ним сильфоном из нержавеющей стали, создающим герметическое подвижное соединение. Камеры полюсов выключателя крепятся на металлическом каркасе с помощью опорных изоляторов.

Подвижные контакты камер управляются общим приводом с помощью изоляционных тяг и перемещаются при отключении на 12 мм, что позволяет достигать высоких скоростей отключения (1,7…2,3 мс).

Из камер откачан воздух до глубокого вакууме, который сохраняется в течение всего срока их службы. Таким образом, гашение электрической дуги в вакуумном выключателе происходит в условиях, где практически отсутствует среда, проводящая электрический ток, поэтому изоляция межэлектродного промежутка восстанавливается очень быстро и дуга гаснет при первом прохождении тока через нулевое значение. Эрозия контактов под действием дуги при этом незначительна. Инструкциями допускается износ контактов на 4 мм. При обслуживании вакуумных выключателей проверяют отсутствие дефектов (сколов, трещин) изоляторов и загрязнений их поверхностей, а также отсутствие следов разрядов коронирования.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Неисправности и ремонт вакуумных выключателей

Вакуумный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативного включения и отключения высоковольтных цепей электрооборудования. Применяется в электроустановках всех сфер производственной деятельности.

Вакуумные выключатели BB/TEL — устройства нового поколения. В их основе лежит использование принципа работы пофазных электромагнитных приводов, с так называемой «магнитной защелкой». Гашение дуги при разведении контактов происходит в глубоком вакууме за очень короткий промежуток времени (около 10 мс). Ввиду высокой электрической прочности вакуума (30 кв/мм) и конструктивных особенностей выключателя, его ресурс составляет порядка 50.000 циклов включения/отключения.

Конструкция вакуумного выключателя выглядит следующим образом:

Картинка взята с сайта studfile.net

Управление осуществляется при помощи модуля.

Для обеспечения функций релейной защиты и автоматики при различных видах повреждений присоединения используют микропроцессорные блоки релейной защиты.

Помимо заданных режимов, при которых выключатель работает в границах номинальных токов, зачастую происходит отключение вследствие коротких замыканий. При прохождении токов КЗ значительно снижается ресурс выключателя ввиду высоких температур и динамических усилий.

Для более детального изучения устройства и параметров работы вакуумного выключателя можно ознакомится с инструкцией на сайте завода-изготовителя.

Правилами установлены следующие виды технического обслуживания устройств РЗА:

• Проверка при новом включении (наладка)
• Первый профилактический контроль
• Профилактический контроль
• Профилактическое восстановление (ремонт)
• Опробование (тестовый контроль)
• Технический осмотр

Объемы технического обслуживания можно посмотреть здесь.

Во время проведения технического обслуживания необходимо выполнять комплекс испытаний по типовой методике.

В процессе эксплуатации, не реже 1 раза в месяц, в соответствии с установленным графиком, необходимо производить плановые осмотры вакуумных выключателей. Осмотр необходим для своевременного выявления таких дефектов, как: повреждение изоляции, ее загрязнение, местные нагревы, оплавления, нарушения в работе механических блокировок, неисправности вторичных цепей.

Капитальный ремонт вакуумного выключателя BB/TEL не предусмотрен, после окончания срока службы он подлежит утилизации.

Периодичность текущего ремонта составляет 1 год. В процессе текущего ремонта необходимо выполнить действия, предусмотренные при осмотре, а также:

• Обтянуть болтовые контактные соединения выводов вакуумного выключателя и отходящих шин
• Проверить работоспособность блокировочных устройств, блока управления, блока релейной защиты
• Протереть ветошью, смоченной в этиловом спирте элементы опорной изоляции

На протяжении срока эксплуатации вакуумного выключателя возможно появление неисправностей, вот некоторые из них:

Пожалуй, самый частый вид неисправности выключателей — выход из строя герконов для подключения вторичных цепей (в некоторых модификациях вместо герконов стоят микропереключатели, но проблема та же). Происходит это из-за превышения допустимой нагрузки на герконы и перекрытия на соседние контакты вследствие повышенного загрязнения или сырости. Устраняется этот дефект заменой герконов.

Иногда встречаются изломы пластмассовых элементов, сопряженных с синхронизирующим валом привода. В таких случаях приходится применять творческий подход к ремонту этих деталей.

Также имеет место быть выход из строя контактных соединений WAGO. В этом случае для коммутации вторичных цепей необходимо воспользоваться резервными контактами.

Вот так выглядит вакуумный выключатель после межфазного КЗ, возникшего вследствие протекания потолка распределительного устройства и загрязнения изоляции. Ремонту не подлежит.

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) является одним из основных видов защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. Номинальное напряжение ОПН должно быть не менее 1,25 рабочего напряжения. ОПН является нелинейным сопротивлением. При номинальном напряжении электроустановки, ОПН на нее не оказывает никакого влияния, через него протекает очень маленький ток утечки. При повышении напряжения сверх номинального значения, сопротивление ОПН резко уменьшается. За счет этого часть нагрузки шунтируется, энергия перенапряжения отводится в землю. Как правило, номинальный разрядный ток ОПН принимают равным 5 кА. В некоторых случаях это значение увеличивают до 10 кА (в районах с интенсивной грозовой деятельностью или в схемах с повышенными требованиями надежности).

Картинка взята с сайта https://buildoman.ru

Вакуумные выключатели имеют существенный недостаток — генерирование повышенного уровня перенапряжений (может достигать 10 кратных значений Uф). Это происходит в результате коммутации индуктивно-емкостных элементов (трансформаторы, двигатели). Данный процесс происходит из-за среза отключаемых токов и повторного зажигания дуги при расхождении контактов. Ввиду вышесказаного, при наличии вакуумных выключателей, коммутируемое оборудование нуждается в защите. ОПН необходимо устанавливать за вакуумным выключателем, между фазами нагрузки и землей. На практике ОПН монтируются, как после вакуумного выключателя, так и до него одновременно.

Картинка взята с айта https://www.electronmash.ru

В ячейке этого вакуумного выключателя ОПН установлены не были, что вероятно, вывело его из строя.

Во время монтажа вакуумного выключателя запрещается усаживать отходящие шины на болтовые соединения внатяжку, так как это может привести к деформации элементов камеры и появлению трещин изоляции.

Причины, по которым электромагнит включения/отключения не срабатывает — обрыв в цепи электромагнита, неисправен ключ управления, вышел из строя электромагнит, вышел из строя блок управления, заклинивание синхронизирующего вала, затирание якоря, отсутствует питание цепей оперативного тока, обрыв цепей блокировки, заедание, а также неправильное положение механических блокировок.

В данной статье были рассмотрены основные виды неисправностей вакуумного выключателя, своевременное обслуживание поможет их избежать и продлить срок эксплуатации оборудования.

Источник

Техническое обслуживание вакуумных выключателей

В последние годы отмечается интенсивное использование вакуумных коммутаторов в области напряжений 6–35 кВ для создания вакуумных контакторов, выключателей нагрузки, вакуумных выключателей для КРУ. Это объясняется рядом бесспорных достоинств: высокое быстродействие, полная взрыво- и пожаробезопасность, экологическая чистота, широкий диапазон температуры (от +200 до -70 °С), надежность, минимальные эксплуатационные затраты, минимальные габаритные размеры, повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам, высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов нагрузки, произвольное рабочее положение вакуумного дугогасительного устройства.

Принцип использования вакуума для гашения дуги при высоких напряжениях известен достаточно давно. Но практическая реализация стала возможна лишь после появления технических возможностей — создания вакуумночистых проводниковых и изоляционных материалов больших размеров, проведения вакуумночистых сборок этих материалов и получения высокого вакуума до 1,3(10 -2 ÷10 -5 ) Па.

Сравнивая современные вакуумные выключатели, выпускаемые на напряжение 6-10 кВ, с электромагнитными и маломасляными (горшковыми) выключателями того же напряжения, можно сказать, что вакуумные выключатели, даже не смотря на более высокую стоимость, заслуживают большего внимания, потому как, помимо вышеперечисленных, имеют следующие особенности: вакуумные дугогасительные камеры обладают большой износостойкостью и большим коммутационным ресурсом, малое энергопотребление по шинам оперативного напряжения, возможность использования в широком диапазоне питающего оперативного напряжения вторичных цепей, высокой надежностью, необслуживаемость на протяжении всего срока эксплуатации, низкая трудоёмкость производства, малые габариты и вес.

Но в тоже время имеет место один недостаток. Контактная система вакуумных выключателей помещена в глубокий вакуум, электрическая прочность которого во много раз выше, чем воздуха при атмосферном давлении. Гашение дуги происходит при первом переходе тока через нуль за счет диффузии заряженных частиц из области дуги в окружающее пространство. Загорается же дуга вследствие ионизации паров металлических контактов (иначе бы дуги не было, т.к. нет свободных зарядов в вакууме). При размыкании контактов сечение контактных площадок уменьшается, сопротивление и температура увеличиваются, и, следственно, происходит расплавление и испарение металла. Поэтому разработчики стремятся в контактной системе выключателя применять тугоплавкие металлы, из-за малого износа, хотя при этом ток прерывается до естественного нуля и происходит перенапряжение. К сожалению, оптимального материала пока не найдено. Чтоб обеспечить минимальное количество испаряющегося материала, контакты выполняют особой конструкции, совмещая в одном узле основные и дугогасительные, с радиальными и спиральными прорезями, обеспечивающими минимальное количество испаряющегося материала.

Коммутационный ресурс вакуумных выключателей составляет от 20 до 50 тыс. циклов «включение – отключение» номинального тока и 50-150 циклов «включение – отключение» номинального тока отключения. Одной из важных особенностей обслуживания перед маломасляными и электромагнитными выключателями, также является то, что вакуумные выключатели не требуют капитального, текущего, среднего и внеочередного ремонтов, а также проведение большинства эксплуатационных проверок, определяющих их техническое состояние, на протяжении всего срока эксплуатации, который равняется 25 годам и более. Маломасляным и электромагнитным выключателям на протяжении эксплуатационного срока необходимы технические проверки и проведение всех видов ремонтов: капитальных, текущих, средних и т.п. для определения их технического состояния и возможности дальнейшей работы.

Преимущества вакуумных выключателей перед маломасляными и электромагнитными выключателями обеспечены следующими особенностями обслуживания:

1. По сравнению с другими типами выключателей, требующих, во время проведения ремонта, определения эксплуатационных характеристик, таких как ход контактов (главных и дугогасительных), скорость движения контактных стержней при операции отключения и включения (скоростные характеристики), полное сопротивление токопровода выключателя, сопротивление изоляции выключателя (изоляционные характеристики), а также определения собственного время включения и собственного время отключения и сравнение их с заводскими данными, вакуумным выключателям это проводить не требуется. При изготовлении вакуумного выключателя, заводом-изготовителем закладывается большой механический ресурс, который отменяет необходимость производить ревизию вспомогательных блок-контактов, а также проводить проверки резьбовых соединений вакуумного выключателя.

2. Применение электромагнитного привода, который более надежен в эксплуатации, нежели пружинный. Пружинный привод имеет ряд недостатков, в виде сложной конструкции и, как следствие, необходимости более частого и квалифицированного обслуживания. В настоящее же время, конструкция электромагнитных приводов такова, что применение непосредственного соединения силового элемента привода с подвижными контактами дугогасительной камеры через тяговый изолятор является простой и эффективной кинематической схемой, повышается надежность работы привода, но в то же время это приводит к снижению ремонтопригодности.

3. За счет замены механической защелки на магнитную, уменьшения трения движущихся частей, которые не требуют периодического применения смазки, и применения в приводах вакуумных выключателей небольшого количества деталей, позволяет в течение всего срока эксплуатации и без проведения эксплуатационных, ремонтных и профилактических работ повысить надежность работы выключателя в целом и увеличить ресурс механической стойкости.

4. Применение высокоэффективной схемы питания приводов выключателей.

Все вышеперечисленные характерные особенности дают гарантию на эксплуатацию вакуумного выключателя на протяжении 25 и более лет, при этом проводить ремонтные работы, определять эксплуатационные характеристики не требуется. Но в то же время, имеет место определение технического состояния выключателя, которое проводится 1 раз в 5 лет. Техническое состояние определяется без разборки выключателя и сюда входит измерение сопротивления токопроводящего контура, электрической прочности вакуумной дугогасительной камеры. В данное время в Украине внедряется новая форма партнерских отношений между потребителем и заводом-изготовителем в части гарантированного обслуживания вакуумных выключателей. Суть новой формы отношений заключается в том, что на протяжении всего гарантийного срока обслуживания завод-изготовитель восстанавливает работоспособность вакуумных выключателей, отказавших в работе по его вине, и предоставляет сервисное обслуживание, при заключении соответствующего договора с потребителем, по истечении срока гарантии. Посредством этого потребитель значительно снижает свои эксплуатационные расходы, при этом потребителю не требуется содержать квалифицированный ремонтный персонал, приобретать специальный инструмент и приспособления, а также запасные части. И заводу-изготовителю, который занимается производством вакуумных выключателей, предоставляется большая возможность сбора информации об опыте эксплуатации, что тем самым приводит к разработке новых видов и усовершенствованию отдельных узлов конструкции данного вида коммутационного аппарата. Построением таких взаимоотношений в сфере обслуживания выключателя проблема ремонтопригодности для потребителя постепенно исчезнет, а изготовителю это дает возможность усовершенствования до максимально простой и надежной конструкции.

Источник