Способ дистанционной диагностики временных интервалов контактов трехфазных выключателей в действующих электрических сетях
METHOD FOR REMOTE DIAGNOSTICS OF TIME INTERVALS OF CONTACTS OF THREE-PHASE SWITCHES IN OPERATING ELECTRICAL NETWORKS

Изобретение относится к электроэнергетике для бесконтактного диагностического контроля временных интервалов контактов высоковольтных и низковольтных трехфазных выключателей, в частности, разновременности замыкания и размыкания контактов выключателей 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, 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 способе 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 диагностики электрических коммутационных аппаратов, который основан на формировании периодического колебательного процесса с помощью электромагнитного вибратора, формировании диаграммы этого процесса в функции положения перемещающегося контакта аппарата и определении по диаграмме значений скорости этого контакта в характерных точках траектории его перемещения по длине изображения периодов колебаний на диаграмме. Данный способ изложен в «Справочнике по электроснабжению промышленных предприятий.», в кн. 2, «Технические сведения об оборудовании» Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского.. - М.: Энергия, 1974, с. 522].
Этот способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и принят за прототип. Однако он имеет следующие недостатки:
большой объем подготовительных и восстановительных работ, а также необходимости слива масла из бака перед испытаниями и последующего его заполнения при испытании некоторых типов выключателей); необходимость демонтажа из ячеек комплектных распределительных устройств (РКУ) подвесных коммутационных аппаратов для установки штанги с держателем диаграммной бумаги;
необходимость обработки виброграмм вручную и трудности ее автоматизации;
невозможность использования способа для диагностики быстродействующих коммутационных аппаратов, имеющих время включения или отключения, не превышающее нескольких периодов изображения сигнала на виброграмме, из-за недопустимого увеличения погрешности измерений.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эксплуатационных качеств и повышение точности обработки результатов измерения временных интервалов контактов при переключениях 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 переключениях контактов трехфазных выключателей токи трех фаз А; В; С; создают импульсно-гармонические переходные процессы, в окружающем пространстве, в плоскости сечений проводников, по закону Ампера возникает напряженность магнитного поля, которая воспринимается магнитной антенной, представленной витковой катушкой индуктивности, ось которой перпендикулярна силовым проводникам - контактам. Антенну устанавливают на штативе и ее выход соединяют с одноканальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) цифрового осциллографа для записи осциллограмм, который в свою очередь связан с компьютером, позволяющим с помощью специальной программы визуально в виде осциллограммы определять общий характер изменения напряженностей магнитных полей, представленных значениями напряжений, с выделенными максимальными значениями импульсно-переходных процессов от каждого из трех переключаемых контактов выключателя, по которым с высокой точностью определяют временные интервалы между максимальными 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.
Поясняющие способ чертежи представлены на:
Фиг 1 - блок-схема, реализующая способ;
Фиг. 2 - вид ячейки комплектного распределительного устройства с трехфазным выключателем и с дистанционной магнитной антенной;
Фиг. 3 - осциллограмма временных интервалов между контактами при включении выключателя с разделенными переходными процессами;
фиг. 4 - осциллограмма временных интервалов между контактами при включении выключателя с частично наложенными переходными процессами.
Предлагаемый способ дистанционной диагностики временных интервалов контактов трехфазных выключателей работает следующим образом: в работающих электрических сетях при переключениях контактов трехфазных выключателей 1 (фиг. 1) токи трех фаз А; В; С создают импульсно-гармонические переходные процессы, в окружающем пространстве, в плоскости сечений проводников, по закону Ампера возникает напряженность магнитного поля, которая воспринимается магнитной антенной, представленной витковой катушкой 2 индуктивности (фиг. 2), ось которой перпендикулярна силовым проводникам - контактам. Антенну устанавливают на штативе 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]; выход магнитной антенны 2 соединяют с одноканальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) цифрового осциллографа 3, например, типа Hantek DSO5202P, 200 МГц, с USB 2.0 для записи осциллограмм на флэш-карту или для связи с компьютером 4, на котором с помощью установленной на нем специальной программы визуально в виде осциллограммы определяют общий характер изменения напряженностей магнитных полей, представленных значениями напряжений, с выделенными максимальными значениями импульсно-переходных процессов от каждого из трех переключаемых контактов выключателя (фиг. 3, 4), что позволяет с высокой точностью при одноканальности измерения трехфазных процессов определить рациональный частотный диапазон для магнитной антенны и цифрового осциллографа - до 200 МГц при частоте гармонической составляющей 25 кГц переходных процессов при переключении контактов, определяют временные интервалы между максимальными значениями переменных параметров процессов размыкания или замыкания контактов каждой из фаз А; В; С работающих трехфазных выключателей (фиг. 3; фиг. 4) и в случае превышения допустимых временных расхождений контактов таких как неполнофазные режимы, подгорание контактов и др., определенные 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. с. 30, или, например, в соответствии с требованиями «Руководства по эксплуатации 2ГК.256.072 РЭ вакуумного выключателя типа ВВМ-СЭЩ-3-10», для которого разновременность касания подвижных контактов для трех полюсов допускается не более 2 мсек, что при сопоставлении нормируемых значений с осциллограммами, аналогичными фиг. 3, 4; регистрировать необходимость своевременного выведения из эксплуатации выключателя в ремонт для настройки контактов выключателя или его замене.