Способ дистанционной диагностики временных интервалов между контактами и работы привода при коммутациях трехфазных выключателей в действующих электрических сетях
METHOD FOR REMOTE DIAGNOSTICS OF TIME INTERVALS BETWEEN CONTACTS AND DRIVE OPERATION DURING SWITCHING OF THREE-PHASE SWITCHES IN OPERATING ELECTRICAL NETWORKS

Изобретение относится к электроэнергетике для бесконтактного диагностического контроля временных интервалов между контактами, времени работы привода, по параллельным каналам высоковольтных и низковольтных трехфазных выключателей, в частности, разновременности замыкания и размыкания контактов выключателей, в сочетании с временными интервалами работы привода, установленных в действующих электрических сетях.
Изобретение предназначено для измерения параметров выключателей в работающих электрических сетях с целью своевременного выведения выключателей из электрической сети в ремонт при обнаружении неисправностей их контактной системы и работы привода, выходящих по величине за нормируемые параметры регламентируемые РД 34.45-51.300-97. «Объем и нормы испытаний электрооборудования», «Руководства по эксплуатации выключателей», а также при проведении пусконаладочных испытаний.
Известно устройство для определения разновременности замыкания подвижных контактов выключателей с неподвижными контактами на основе простой схемы с лампами накаливания опубликованное в «Сборнике методических пособий по контролю состояния электрооборудования» (раздел 4 «Методы контроля состояния коммутационных аппаратов»), М, ОРГРЭС, 1997 г., с. 52.
Устройство содержит источник постоянного напряжения и три лампы, включенные последовательно в цепь каждой фазы контактной системы высоковольтного выключателя. В этом устройстве разновременность замыкания подвижных контактов с неподвижными контактами осуществляется косвенно по разнице линейных перемещений подвижных контактов в разных фазах в камере выключателя без масла и производится медленно ручным включением выключателя с помощью рычага или домкрата. Фиксация касания контактов в каждой фазе осуществляется оператором по загоранию соответствующих ламп и поэтапной отметкой карандашом положений направляющей трубы на изолирующей штанге. Затем линейкой вручную производятся измерения положений подвижных контактов.
Точность измерения в приведенном устройстве в большой степени зависит от субъективных факторов. Устройство не автоматизировано и в нем технически отсутствует возможность определения время включения и отключения выключателя, а также выявить дребезг контактов.
Известен также способ дистанционной диагностики временных интервалов контактов трехфазных выключателей в действующих электрических сетях характеризующийся тем, что перед выключателями на изоляционном расстоянии по напряжению устанавливают магнитную антенну в виде катушки индуктивности, направленной осью перпендикулярно к зажимам трехфазного выключателя, в которой действующие рабочие токи фаз создают напряженность магнитного поля и магнитный поток, подключают выход магнитной антенны ко входу аналогово-цифрового преобразователя цифрового осциллографа, выход последнего подсоединяют к компьютеру, на котором по специальной программе визуализируют в виде осциллограмм изменения напряжений, пропорциональных токам электрической сети, и при коммутации контактов выключателя выделяют импульсно гармонические процессы, по максимальным значениям которых фиксируют временные интервалы расхождения контактов выключателя. Данный способ изложен в Патенте РФ №2745808, МКП G01R 31/333 (2006.01). Способ дистанционной диагностики временных интервалов контактов трехфазных выключателей в действующих электрических сетях / В.М. Салтыков, А.В. Салтыков, А.В. Салтыков. Зарег. в гос. реестре 01.04.2021. Бюл. №10.
Этот способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и принят за прототип. Однако он имеет следующие недостатки:
при использовании одиночной магнитной антенны для трехфазных электрических сетей с выключателями, в ней наводится суммарная напряженность магнитного поля от трехфазных токов, что при наложении импульсно-гармонические переходные процессы при коммутации контактов, характерных для высоковольтных трехфазных выключателей, позволяет оценивать временные интервалы расхождения контактов, как правило, только по максимальным значениям и не позволяет рассматривать переходные процессы по фазам независимо друг от друга при коммутации контактов.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эксплуатационных качеств и повышение точности обработки результатов измерения временных интервалов контактов, времени работы привода, при коммутациях трехфазных выключателей в действующих электрических сетях для контроля состояния их работоспособности в режиме реального времени.
В предлагаемом способе используется принцип дистанционной диагностики, так как контроль состояния выключателей осуществляется в работающих электрических сетях, то есть без их отключения.
Технический результат достигается тем, что в способе дистанционной диагностики временных интервалов контактов трехфазных выключателей в работающих электрических сетях при коммутациях контактов трехфазных выключателей токи трех фаз А; В; С; создают импульсно-гармонические переходные процессы, в окружающем пространстве в плоскости сечений проводников трех фаз А; В; С; по закону Ампера возникают напряженности магнитного поля, которые воспринимаются магнитными антеннами с П-образными металлическими экранами для защиты от магнитных полей соседних фаз, представленными тремя витковыми катушками индуктивности, оси которых перпендикулярны силовым проводникам фаз. Антенны устанавливают на штативе или на стенках ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ), а их выходы соединяют с тремя входами многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который в свою очередь связан с компьютером, позволяющим с помощью специальной программы на общем экране компьютера визуально в виде осциллограмм определять характер изменения напряженностей магнитных полей каждой из фаз, представленных значениями напряжений, с выделенными начальными или максимальными моментами индивидуальных параллельных импульсно-переходных процессов для каждого из трех переключаемых контактов выключателя, по которым с высокой точностью определяют временные интервалы между однозначными значениями переменных параметров процессов размыкания или замыкания контактов каждой из фаз А; В; С, работающего трехфазного выключателя и, в случае превышения допустимых временных расхождений контактов, фиксируют его состояние и возможность дальнейшей его эксплуатации. Затем, при установке датчика движения напротив механических подвижных элементов привода выключателя, выход которого соединяется с дополнительным входом многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который в свою очередь связан с компьютером, на котором параллельно с характером индивидуальных импульсно-переходных процессов при коммутации контактов, отражается характер перемещения подвижных элементов привода, что позволяет определять временные интервалы между начальными и конечными значениями срабатывания привода и с соответствующими значениями при коммутации контактов, при чем, совместный учет временных интервалов между контактами и временных интервалов работы привода позволяет определять полный временной цикл при коммутациях трехфазных выключателей с последующим сравнением их с нормируемыми значениями.
Реализация предлагаемого способа осуществляется устройствами, представленными на чертежах:
Фиг. 1 - блок-схема, реализующая способ;
Фиг. 2 - общий вид вакуумного выключателя ВВМ-СЭЩ-3-10;
Фиг. 3 - три магнитные антенны в виде катушек индуктивности с П-образными металлическими экранами: 1 - витковая катушка индуктивности L1 фазы А, 2 - витковая катушка индуктивности L2 фазы В, 3 - витковая катушка индуктивности L3 фазы С; 4 - металлические экраны;
Фиг. 4 - электромагнитный привод вакуумного выключателя ВВМ-СЭЩ-3-10, где 1 - катушки отключения, 2 - пружина отключения, 3 - регулируемая тяга, 4 - блок-контакты, 5 - катушка включения, 6 - кронштейн, 7 - буфер;
Фиг. 5 - микроволновый датчик движения TDM ДДМ-02 SQ0324-0021;
фиг. 6 - осциллограмма временных интервалов между контактами и привода при отключении выключателя.
Предлагаемый способ дистанционной диагностики временных интервалов контактов трехфазных выключателей и времени работы привода реализуется следующим образом: в работающих электрических сетях при переключениях контактов трехфазных выключателей 1 (фиг. 2) токи трех фаз: А; В; С; создают импульсно-гармонические переходные процессы, в окружающем пространстве, в плоскости сечений проводников, по закону Ампера возникают напряженности магнитного поля, которые воспринимается тремя магнитными антеннами 2 (фиг. 3), представленными витковыми катушками индуктивности L1, L2, L3, находящихся в внутри П-образных металлических экранов для защиты от магнитных полей соседних фаз, оси которых перпендикулярны силовым проводникам с током. Антенны устанавливают на штативе или на стенках ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ), на изоляционном расстоянии по напряжению от проводников с рабочими токами трех фаз А; В; С; например, для 10 кВ - 0,12 м.; 35 кВ - 0,29 м.; 110 кВ - 0,7 м. и др. [Правила устройства электроустановок. Глава 4.2. Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1 кВ. Приказ Минэнерго России от 20.06.2003 №242]; выходы трех магнитных антенн соединяют с тремя входами многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3, например, типа Е14-140-М, соединенным с компьютером 4, в котором с помощью установленной на нем специальной программы визуально в виде параллельных осциллограмм (фиг. 6) определяют характеры изменения напряженностей магнитных полей от токов трех фаз А, В, С, представленных значениями напряжений, с выделенными начальным или максимальными, значениями импульсно-переходных процессов для каждого из трех переключаемых контактов выключателя, что позволяет при переключении контактов, определять временные интервалы между начальными или максимальными значениями переменных параметров процессов размыкания или замыкания контактов каждой из фаз А; В; С, работающих трехфазных выключателей (фиг. 6) и в случае превышения допустимых временных расхождений контактов, определенных в РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования». 6-е издание, с изменениями и дополнениями по состоянию на 01.03.2001. - М.: Издательство НЦ ЭНАС. 2004. стр. 30, или в соответствии с требованиями для каждого выключателя, в частности, «Руководства по эксплуатации 2ГК.256.072 РЭ вакуумного выключателя типа ВВМ-СЭЩ-3-10», для которого разновременность подвижных контактов для трех полюсов допускается не более 0,002 сек, что при сопоставлении нормируемых значений с осциллограммами, аналогичными, показанными на фиг. 6, регистрировать необходимость своевременного выведения из эксплуатации выключателя в ремонт для настройки контактов выключателя или его замене. Дополнительно, для более полной оценки коммутационных процессов включения и отключения выключателя, целесообразно, также, определять временные интервалы работы привода выключателя 5 (фиг. 4), для чего напротив устройства привода выключателя с подвижными элементами, в крышке устройства устанавливается микроволновый датчик движения 6 (фиг. 5), например, типа TDM ДДМ-02 SQ0324-0021, с электрическим выходным сигналом, соединенный с одним из входов многоканального АЦП и компьютером, для получения осциллограммы процесса работы привода выключателя при переключениях контактов, например, вакуумного выключателя типа ВВМ-СЭЩ-3-10, собственное время включения привода которого составляет не более 0,1 сек, и определяется как время от подачи команды на включение до замыкания контактов выключателя, а также собственное время отключения привода которого составляет не более 0,03 сек, и определяется как время от подачи команды на отключение до размыкания контактов выключателя, причем, совместный учет временных интервалов между контактами и временных интервалов работы привода (фиг. 6) позволяет определять полный временной цикл при коммутации трехфазных выключателей с последующим сравнением их с нормируемыми значениями.