ЭЛЕКТРОУСТАНОВКА С УСТРОЙСТВОМ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТОКОВЕДУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в энергетической системе (подстанциях, распределительных устройствах и других электроустановках, предназначенных для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в сетях в диапазоне напряжений до 1000 кВ и выше). Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности энергосистемы за счет использования в ней энергоустановок с бесконтактным контролем нагрева болтовых и втычных контактных соединений распределения электрической энергии для своевременного выявления аварийных участков, в уменьшении общих затрат на эксплуатацию электроустановок.
По данным ФГУП «Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны» около 50% возгорании на промышленных предприятиях и в жилом фонде происходит из-за неисправности в электроустановках. При этом 50% пожаров электрооборудования обусловлено по вине аварий электрических контактов, точнее - неисправностью электрических контактов электроустановок. Значительная часть разъемных контактов в энергоустановках выполнены с помощью болтового соединения или втычного соединения силовых контактов электроаппаратуры. Болтовые соединения более технологичны при монтаже, чем сварка или пайка и поэтому предпочтительнее при условии обеспечении качественного контакта. Втычные соединения силовых контактов аппаратуры повсеместно применяются в аппаратах по коммутации тока электроустановок. Неисправность контактных соединений происходит в результате увеличения переходного электрического сопротивления. Результатом данной неисправности являются: потери энергии, нагрев, возгорание.
1
1
«Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) ( «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» (утв. приказом Минэнерго РФ от 13 января 2003 г. №6, Зарегистрировано в Минюсте РФ 22 января 2003 г. Регистрационный N 4145)) в России являются основным нормативным документом, регламентирующим все аспекты планирования, монтажа и эксплуатации энергоустановок, состоящих из элементов, назначение которых - передача, распределение и/или преобразование электрической энергии. Все элементы энергоустановок соединены между собой токопроводящими
проводниками посредством контактных соединений. В соответствии с ПТЭ «Контактные соединения каких-либо проводников допускаются любыми способами, обеспечивающими непрерывность электрической цепи и выполнение требований ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» ко 2-му классу соединений (п.1.7.139 ПТЭ). В соответствии с ГОСТ 10434 "Соединения контактные электрические. Классификация». Данные требования продиктованы обеспечением повышения надежности и пожаробезопасности электроустановок.
Известны электроустановки, в которых в соответствии с вышеуказанными ГОСТами диагностика контактных соединений осуществляется следующим образом:
- на основе измерения электрического сопротивления при отключении электроустановки;
2
2
- определением температуры нагрева соединений (без отключения электроустановки - тепловизионный контроль, с помощью дистанционных термоиндикаторами; после снятия напряжения электроустановки - сравнительный осмотр эксплуатационным персоналом. ( 1. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. - М.: Энергия, 1978. 2. Чистяков B.C. Краткий справочник по теплотехническим измерениям. - М: Энергоатомиздат, 1990. 3. Применение тепловизионных приемников для выявления дефектов высоковольтного оборудования", Л.: ЛИПКЭн, 1990 г. - 57 с. 4. "Методические указания по применению приборов инфракрасной техники", М.: ОРГРЭС, 1995 г.)
Недостатком известных электроустановок с указанными средствами для контроля контактных соединений является их сложность и высокая стоимость, а также сложность в использовании, что требует дополнительного обученного высококвалифицированного персонала. Эти причины не позволяют повсеместно использовать электроустановки с указанными средствами контроля состояния контактных соединений.
Наиболее близким по технической сущности аналогом, выбранным в качестве прототипа, является «Устройство для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей», описанное в патенте на изобретение РФ №2264682 от 20.11.2005. Данное устройство содержит устройства бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений токоведущих элементов в виде установленных в местах электрических контактов электроустановки датчиков температуры с материалом, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры. Данное устройство содержит также блок питания с пружинными контактами и блок звуковой сигнализации. При нагревании указанных контактов выше нормы происходит включение блока питания и срабатывание звуковой сигнализации.
Недостатком прототипа является сложность средств контроля температуры каждого контактного соединения в электроустановке, кроме того, при большом количестве
контактных соединений в одной электроустановке затруднено быстрое определение места источника звукового сигнала, что приводит к снижению эксплуатационной надежности всего устройства и повышению затрат на эксплуатацию электроустановки.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в следующем:
- в повышении эксплуатационной надежности электроустановки за счет создания простых средств постоянного визуального контроля переходного сопротивления болтовых и втычных контактных соединений элементов без отключения от энергоисточника;
- в уменьшении общих затрат на эксплуатацию электроустановки.
Поставленная техническая задача решается тем, что в электроустановке, содержащей устройства бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений токоведущих элементов, в соответствии с предлагаемым изобретением указанные устройства бесконтактного контроля представляют собой гибкие наклейки с цветовыми термоиндикаторами, установленные вблизи контактных соединений.
Поставленная техническая задача решается также тем, что устройства бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений выполнены в виде комбинаций реверсивных и нереверсивных цветовых термоиндикаторов.
Выполнение электроустановок с устройствами бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений в виде гибких наклеек с цветовыми термоиндикаторами, установленными вблизи контактных соединений, позволяет осуществлять постоянный визуальный контроль переходного сопротивления контактных соединений путем контроля степени нагрева каждого контактного соединения. При нагреве соединения выше нормы наблюдатель фиксирует изменение цвета наклейки с цветовым термоиндикатором. Такое выполнение электроустановок с простыми средствами бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений позволяет повысить эксплуатационную надежность электроустановки и снизить эксплуатационные расходы на выявление аварийных участков.
Выполнение устройств бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений в виде комбинаций реверсивных и нереверсивных цветовых термоиндикаторов позволяет регистрировать в электроустановке степень нагрева контактных соединений не только в момент непосредственного осмотра, но также максимальное значение температуры нагрева контактных соединений в межосмотровый период. При превышении заданной температуры нереверсивные термоиндикаторы
изменяют свой цвет, который сохраняется при последующем возможном снижении температуры. Данное значение цвета характеризует скачкообразное максимальное значение нагрева контактного соединения электроустановки. Данное выполнение электроустановок позволяет дополнительно повысить эксплуатационную надежность электроустановки без ее усложнения при незначительных эксплуатационных расходах.
3
3
).
Из уровня техники известно широкое применение термостойких гибких наклеек с цветовыми термоиндикаторми. ( См., например, Интернет-ссылку: Термоиндикаторы могут представлять собой сложные вещества двух типов: реверсивные и/или нереверсивные. В литературе применяются также термины-синонимы: «обратимые» или «необратимые» термоиндикаторы Из уровня техники известно использование термоиндикаторов реверсивного и нереверсивного исполнения для различных отраслей промышленности. В частности для хранения продуктов питания, контроля перегрева двигателя автомобиля, визуального контроля нагрева элементов технологических линий.
Реверсивные вещества термоиндикатора позволяют при достижении определенной температуры резко изменять свой визуальный цвет за счет химического взаимодействия компонентов. При снижение (увеличении) температуры в первоначальное состояние цвет реверсивного вещества возвращается в начальный параметр. Реверсивные вещества индикатора нагрева контактных соединений имеют текущее значение температуры нагрева контактного соединения электроустановки в зависимости от заданных параметров эксплуатации диагностируемой электроустановки, для нашего случая это в диапазоне температур от 50 до 200 град. С.. Расположенные по-фазам А, В, С реверсивные вещества позволяют вести постоянный визуальный контроль нагрева токоведущих частей электроустановки для эксплуатационного персонала. При этом не требуется отключать электроустановку. При выявлении разных показаний по термоиндикатору текущего нагрева контактных соединений эксплутационный персонал определяет необходимость проведения срочного ремонта контактных соединений электроустановки. Разница в нагреве может быть двух типов - «разрешаемый» по условию эксплуатации электроустановки (разные значения передаваемых мощностей по фазам А, В, С, а как итог - разный нагрев) и «аварийный» (недопустимое значение разницы температур переходного сопротивления контактных соединений электроустановки).
Нереверсивные вещества термоиндикатора позволяют регистрировать в электроустановке максимальное значение температуры нагрева контактных соединений в
межосмотровый период. При превышении текущей температуры нереверсивные вещества изменяют свой цвет, но при снижении температуры сохраняют этот цвет. Данное значение цвета характеризует скачкообразное максимальное значение нагрева контактного соединения электроустановки. Данный параметр показывает скачки величины тока в сети.
Предлагаемое устройство представляет собой электроустановку с устройствами бесконтактного контроля переходного сопротивления контактных соединений токоведущих элементов. Указанные устройства бесконтактного контроля представляют собой гибкие наклейки с цветовыми термоиндикаторами, установленные вблизи контактных соединений по фазам А.В.С. Термоиндикаторы представляют собой наклейки из термостойкого пленочного пластика необходимого размера, соответствующего размерам поверхности вблизи электроконтакта, наклеиваемый на любую поверхность контактных соединений, в том числе на вогнутую или выпуклую. Обычно - это шины электроустановки перед и после встраиваемого электроаппарата электроустановки с учет используемых фаз сети А, В, С на видном месте, вблизи элемента переходного соединения.
Устройство работает следующим образом. Термоиндикаторы могут представлять собой сложные вещества двух типов: реверсивные и/или нереверсивные. В литературе применяются также синонимы: «обратимые» или «необратимые» термоиндикаторы. Реверсивные вещества термоиндикатора позволяют при достижении определенной температуры резко изменять свой визуальный цвет за счет химического взаимодействия компонентов. При снижение (увеличении) температуры в первоначальное состояние цвет реверсивного вещества возвращается в начальный параметр. Реверсивные вещества индикатора нагрева контактных соединений имеют текущее значение температуры нагрева контактного соединения электроустановки в зависимости от заданных параметров эксплуатации диагностируемой электроустановки, для нашего случая это в диапазоне температур от 50 до 200 град. С.. Расположенные по-фазам А, В, С реверсивные вещества позволяют вести постоянный визуальный контроль нагрева токоведущих частей электроустановки для эксплуатационного персонала. При этом не требуется отключать электроустановку. При выявлении разных показаний по термоиндикатору текущего нагрева контактных соединений эксплутационный персонал определяет необходимость проведения срочного ремонта контактных соединений электроустановки. Разница в нагреве может быть двух типов - «разрешаемый» по условию эксплуатации электроустановки (разные значения передаваемых мощностей по фазам А, В, С, а как итог - разный нагрев) и «аварийный» (недопустимое значение разницы температур переходного сопротивления контактных соединений электроустановки).
Нереверсивные вещества термоиндикатора позволяют регистрировать в электроустановке максимальное значение температуры нагрева контактных соединений в межосмотровый период. При превышении текущей температуры нереверсивные вещества изменяют свой цвет, но при снижении температуры сохраняют этот цвет. Данное значение цвета характеризует скачкообразное максимальное значение нагрева контактного соединения электроустановки. Данный параметр показывает скачки величины тока в сети. Нереверсивный термоиндикатор необходимо восстанавливать для дальнейшей эксплуатации электроустановки. Это осуществляется эксплутационным персоналом в режиме проведения текущего ремонта, как правило, при отключении напряжения в электроустановке путем нанесения нового слоя нереверсивного вещества или установки новой наклейки с цветовым нереверсивным термоиндикатором.
Применение предложенного устройства дает возможность эффективно и своевременно фиксировать аварийные участки контактных соединений токоведущих элементов электроустановки без снятия напряжения эксплуатационным персоналом для проведения последующего ремонта, что ведет к уменьшению общих затрат на эксплуатацию электроустановки, позволяет отказаться от использования дорогих специализированных измерений и необходимостью проведения специализированного обучения персонала.