Ремонт электрооборудования, в соответствии с реформой в электроэнергетике, возложен на специализированные предприятия. И с каждым годом таких предприятий появляется все больше, что неизбежно усиливает конкуренцию между ними. В этих условиях репутация ремонтного предприятия, как надежного и высококвалифицированного партнера, чем дальше, тем больше будет становиться определяющим фактором в борьбе за заказчика. А «подмочить» репутацию может не полностью проконтролированный выключатель, отказавший через непродолжительное время после проведенного ремонта.

        Таким образом, ни у эксплуатирующих, ни у ремонтных предприятий нет альтернативы, кроме широкого использования методов и средств испытаний, контроля и диагностики состояния изношенного электрооборудования. И ремонтное предприятие, раньше других осознавшее этот простой факт и серьезно занявшееся их внедрением в свою практику, сможет занять лидирующее положение на рынке услуг ремонта оборудования; эксплуатирующему же предприятию это позволит уменьшить трудозатраты на поддержание изношенного оборудования в рабочем состоянии [3].

        Выпускаемые приборы контроля и испытаний высоковольтных выключателей предназначены для проведения следующих испытаний и проверок выключателей:

   — Испытаний при пониженном напряжении с определением величины минимального напряжения срабатывания;

   — Управления приводом при осциллографировании скоростных и временных характеристик;

   — Испытаний многократными опробованиями в сложных циклах;

   — Ресурсных испытаний при разработке и производстве выключателей.

        Для оценки состояния высоковольтного выключателя используются различные способы, но удобнее всего проводить диагностику выключателя с помощью специально предназначенных приборов, таких, как ПКВ и ТМ. Применение этих приборов сокращает время проведения комплексного обследования при значительном повышении его качества, а также позволяет обоснованно отказаться от проведения капитального ремонта. Кроме того, с помощью приборов ПКВ и ТМ удается выявлять скрытые дефекты, которые, как известно, одни из самых опасных.

        С помощью данных специальных приборов можно получить графики, которые используются при диагностике высоковольтных выключателей для анализа состояния выключателя. Такой метод получил название метода раннего обнаружения дефектов в механизмах высоковольтных выключателей. Он 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. Метод заключается в регистрации процесса перемещения одного из элементов механизма (подвижного контакта, траверсы, вала привода и другого) 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 и 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 предварительной ручной обработки.

        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 сразу после вывода выключателя из эксплуатации [4]. Использование приборов ПКВ, ТМ, Никта позволяет:

   — в полтора раза снизить затраты предприятия на обслуживание высоковольтных выключателей;

   — вдвое сократить время диагностики выключателя;

   — в ряде случаев использование приборов приводило к полному отказу от проведения планового ремонта ввиду нормального состояния выключателей.

        Зная, как себя ведет исправный выключатель при включении и отключении (поведение графика в процессе включения/отключения), можно легко выявлять неисправности выключателя по графикам.

        Если графика исправного выключателя нет, но есть график, снятый на обследуемом выключателе при предыдущем его обследовании, то, сравнивая эти два графика, можно проследить тенденции изменений и предположить, чего ожидать от данного выключателя в будущем.

        Такой сложный дефект, как люфты в подвижных частях, также определяется приборами ПКВ, Никта и ТМ. Люфты создают прерывистую нагрузку от механизмов трех полюсов на общий привод, через который происходит взаимное влияние трех процессов движения, хорошо наблюдаемое при совмещении графиков «скорость–время» двух (или трех) полюсов.

        По графику «скорость–время» диагностируется и еще один дефект — увеличенное время отключения выключателя.

        Таким образом, можно сделать вывод, что метод диагностики скрытых дефектов при помощи анализа графиков, полученных приборами ПКВ и ТМ, прост, надежен и нагляден, позволяет существенно экономить время. Графики позволяют определять 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, не подвергать ненужной (а зачастую и вредной) разборке исправные узлы, тем самым сокращая время ремонта [5].

        Существует также другой метод диагностики, он заключается в анализе схемы распределительного устройства при срабатывании токовой защиты нулевой последовательности (ТЗНП) при переключениях, что позволяет выявить цепи, содержащие дефектные коммутационные аппараты. Этот метод получил название метода диагностики неисправностей с помощью РЗА.

        При переключениях в распределительных устройствах (РУ) 110–220 кВ подстанций и электростанций на определенной стадии могут создаваться параллельные цепочки в схеме РУ, например, при замене масляного выключателя какого-либо присоединения на обходной выключатель в момент, когда включены оба выключателя. При шунтировании цепи одного выключателя (разъединителя) другим и наличии в одном из них дефектов контактной системы, приводящих к возрастанию переходного сопротивления (Rпер) между контактами выключателя (разъединителя), происходит процесс, который условно можно назвать «эффектом вытеснения тока» из одной параллельной ветви электрической схемы в другую. В трехфазных цепях такой процесс легко обнаруживается по срабатыванию релейной защиты, реагирующей на токи нулевой последовательности, – чувствительных ступеней ненаправленной или направленной ТЗНП с блокирующим реле направления мощности (РМ). ТЗНП с разрешающим РМ не срабатывает, т.к. в этом случае напряжение нулевой последовательности 3U0 = 0.

        Иначе развивается процесс между контактами нешунтированного выключателя. Процесс искрения или горения дуги между контактами выключателя при наличии дефекта контактной системы (окисление, загрязнение, ослабление вжатия контактов и др.) является неустойчивым, и в какой-то момент времени, когда интенсивность искровых (дуговых) процессов снижается, например, при уменьшении тока нагрузки, начинает возрастать Rпер. Возрастание переходного сопротивления приводит к возрастанию разности потенциалов (падению напряжения на Rпер) между контактами выключателя, их перекрытию дугой (пробою Rпер) и восстановлению проводимости [6].

        Эффект вытеснения тока в одной из фаз параллельных 3-фазных цепей в пределах одного распредустройства 110–220 кВ создает условия для срабатывания ТЗНП в обеих цепях, т.к. при этом в одной из 3-фазных цепей образуется неполнофазный режим, в другой несимметрия токов. Методами косвенной диагностики на основе поведения релейной защиты можно выявлять дефектную цепь, а далее методами прямой (технической) диагностики находить дефектный выключатель (разъединитель) задолго до плановой ревизии. Это позволит предотвратить тяжелые аварийные ситуации, которые могут быть связаны с взрывами выключателей и пожарами [7].

        Еще одним очень распространенным методом диагностики, является метод инфракрасной диагностики. Инфракрасная диагностика - это наиболее перспективное и эффективное направление развития в диагностике электрооборудования, которое обладает рядом достоинств и преимуществ по сравнению с традиционными методами испытаний, а именно:

   — безопасность персонала при проведении измерений;

   — не требуется отключение оборудования;

   — не требуется подготовки рабочего места;

   — большой объём выполняемых работ за единицу времени;

   — возможность определение дефектов на ранней стадии развития;

   — диагностика всех типов подстанционного электрооборудования;

   — малые трудозатраты на производство измерений;

   — достоверность и точность получаемых сведений.

        Для тепловизионных наблюдений и измерений используют два основных "окна прозрачности" атмосферы 3-5 мкм и 8-12 мкм, в которых и работают тепловизоры. В настоящее время данные приборы начинают широко использоваться во многих отраслях промышленности, науке и медицине.

        Применение тепловизионной диагностики основано на том, что наличие некоторых видов дефектов высоковольтного оборудования вызывает изменение температуры дефектных элементов и, как следствие, изменение интенсивности инфра¬красного (ИК) излучения, которое может быть зарегистрировано тепловизионными приборами [8].

        Измерения необходимо проводить при отсутствии прямого солнечного излучения, при этом сплошная облачность не пропускает ИК излучение Солнца и в некоторых случаях возможно проведение теплови-зионной диагностики днем при сплошной облачности. Важно, чтобы изме-рялось собственное излучение обследуемого объекта, которое связано с наличием и степенью развития дефекта[9].

        При проведении диагностики необходимо учитывать коэффициент излучения поверх¬ности обследуемого объекта, а также угол между осью тепловизионного приемника и нормалью к излучающей поверхности объекта. При проведении измерений однотипных объектов необходимо располагать тепловизионный приемник на одинаковом расстоянии и под одинаковым углом к оптической оси к поверхности объекта.

        При обнаружении более нагретых зон необходимо, прежде всего, оценить, не является ли это следствием разницы в коэффициентах излучения, не связано ли это с наличием отверстий или расположенных под углом плоскостей [10].

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

   — Анализ повреждаемости коммутационной аппаратуры;

   — Анализ существующих методов технической диагностики коммутационной аппаратуры электрических сетей;

   — Математическое моделирование планирования ремонтов коммутационной аппаратуры электрических сетей и выявление возможных пути увеличения межремонтного периода;

   — Разработка алгоритма перехода от системы ППР к системе обслуживания «по состоянию» коммутационной аппаратуры электрических сетей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        Выполненный в работе анализ показал, что современное развитие методов технической диагностики коммутационной аппаратуры позволяет достоверно выявлять дефекты конструкций элементов аппаратуры на ранней стадии их развития. Это в свою очередь позволяет отказаться от системы планово-предупредительного ремонта и перейти на систему обслуживания коммутационной аппаратуры «по состоянию».

        Также в данной работе были рассмотрены современные методы технической диагностики коммутационной аппаратуры, а также проведена оценка возможности использования этих методов при переходе на систему обслуживания «по состоянию». Были коротко описаны и охарактеризованы три основных метода диагностики коммутационной аппаратуры, а именно: метод раннего выявления дефектов, метод диагностики неисправностей с помощью РЗА и метод инфракрасной диагностики.

ЛИТЕРАТУРА

   1. Новости электротехники: [Електронний ресурс] /А. Г. Овсянников //Информационно-справочное издание — 2008. — № 2. — С. 50. — Режим доступу до журн. http://www.news.elteh.ru/arh/2008/50/20.php;

   2. Энергетика и промышленность : [Електронний ресурс] //Газета — 2008. — № 8. — С. 100. — Режим доступу до газети. : http://www.ird.vstu.edu.ru/obsh_pologen.html;

   3. Новости электротехники : [Електронний ресурс] /В. Д. Ластовкин //Информационно-справочное издание — 2008. — № 1. — С. 49. — Режим доступу до журн. : http://www.news.elteh.ru/arh/2008/49/06.php;

   4. РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования. Изд.шестое. -М.:ЭНАС.1998;

   5. Назарычев А.Н. Совершенствование системы ремонтов электро-оборудования электростанций и подстанций с учетом технического состояния: Дис. д-ра техн. наук: 05.14.02 Иваново, 2005 390 с. РГБ ОД, 71:06-5/256;

   6. Стратегии ТОиР и диагностика оборудования [Электронний ресурс] // Информационно-справочное издание «Новости электротехники» – 2008 – №2(50). – Режим доступа к журн.: http://www.news.elteh.ru/arh/2008/50/20.php;

   7. Циркуляр РАО «ЕЭС России» Ц-04-97 (Э) от 29.12.1997 г. «О предупреждении поломок опорно-стержневых изоляторов разъединителей 110-220 кВ»;

   8. Аронштам Ю..Л. Демин А.Н. Методика акустико-эмиссионного контроля фарфоровых изоляторов разъединителей 110-220 кВ. Труды международной научно-технической конференции “Изоляция-99”, С-Пт, 15-18 июня 1999 г.;

   9. Шейкин А.А. Контроль качества изделий из высоковольтного электрофарфора на производстве. Сборник материалов 2-го семинара “Диагностика технического состояния фарфоровых изоляторов высоковольтных коммутационных аппаратов”, М., ВНИИЭ, 27-29 октября 1999 г.;

   10. Омельченко Ю.А. Шейкин А.А. Контроль качества изделий из высоковольтного электрофарфора на монтаже и в эксплуатации. Сборник материалов 2-го семинара “Диагностика технического состояния фарфоровых изоляторов высоковольтных коммутационных аппаратов”, М., ВНИИЭ, 27-29 октября 1999 г.

ПРИМЕЧАНИЕ

        При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение - 1 декабря 2010 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.