СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ МАСЛЯНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01R31/327 H01H33/68 

Изобретение относится к высоковольтному оборудованию и касается диагностики и условий эксплуатации масляных выключателей высокого напряжения.

Надежность работы масляного выключателя высокого напряжения и его ресурс в значительной мере определяются техническим состоянием высоковольтных коммутируемых контактов. Техническое состояние высоковольтных контактов диагностируют по переходному сопротивлению, которое, например, для выключателя 110 кВ находится в диапазоне 50-700 мкОм. В замкнутом состоянии высоковольтных контактов выключателя высокого напряжения на них рассеивается тепловая мощность, величина которой согласно закону Ома пропорциональна переходному сопротивлению и квадрату рабочего тока. Ухудшение технического состояния высоковольтных контактов приводит к увеличению их переходного сопротивления, к увеличению тепловой мощности и разогреву контактов. При превышении некоторого порогового значения переходного сопротивления процесс разогрева высоковольтных контактов принимает лавинообразный характер, что может привести к их механическому разрушению, а зачастую и всего выключателя высокого напряжения.

Для диагностики рабочего состояния высоковольтных контактов масляного выключателя высокого напряжения необходимо вначале отключить его от высокого напряжения, затем замерить переходное сопротивление высоковольтных контактов и по его величине вынести решение о состоянии высоковольтных контактов. Можно также применить визуальный осмотр, для чего необходимо также отключить высоковольтный выключатель от высокого напряжения, частично разобрать его, а затем осмотреть высоковольтные контакты.

Известен маломасляный выключатель высокого напряжения (SU №1184020 А, МПК Н01Н 33/68) наружной установки, который содержит корпус, высоковольтные контакты, привод, дугогасительное устройство и устройство подогрева масла. Полость корпуса заполнена маслом.

Основным недостатком этого масляного выключателя высокого напряжения является невозможность его диагностики в рабочем состоянии. Для проведения диагностики необходимо вначале отключить его от высокого напряжения, затем замерить переходное сопротивление высоковольтных контактов и по его величине вынести решение о состоянии высоковольтных контактов. Можно также применить визуальный осмотр, для чего необходимо также отключить высоковольтный контакт от высокого напряжения, частично разобрать его, а затем осмотреть высоковольтные контакты. Такая существующая диагностика может осуществляться только периодически, что снижает надежность работы высоковольтного выключателя и уменьшает ресурс его работы.

Ближайшим аналогом предлагаемой системы диагностики масляного выключателя высокого напряжения является маломасляный выключатель высокого напряжения («Инструкция по эксплуатации и ремонту маломасляных выключателей ВМК-110В-2/5» Служба передового опыта эксплуатации энергосистем ОРГРЭС, М., 1977, стр.4, 20, 38-41), который состоит из трех одинаковых полюсов, каждый из которых содержит масляный бак, в котором расположены высоковольтные контакты и дугогасительное устройство, привод и устройство подогрева масла.

Основным недостатком этого масляного выключателя высокого напряжения является невозможность его диагностики в рабочем состоянии. Для проведения диагностики необходимо вначале отключить его от высокого напряжения, а только затем замерить переходное сопротивление высоковольтных контактов и по его величине вынести решение о состоянии высоковольтных контактов, либо можно применить визуальный осмотр. Для этого необходимо также отключить высоковольтный выключатель от высокого напряжения, частично разобрать его, а затем осмотреть высоковольтные контакты. Такая существующая диагностика может осуществляться только периодически, что снижает надежность работы высоковольтного выключателя и уменьшает ресурс его работы.

К другим недостаткам можно отнести большой расход электроэнергии для подогрева масла в масляном баке в холодное время года до температуры не ниже заданной. Подогрев масла производится для исключения его загустевания.

При эксплуатации масляного выключателя высокого напряжения в холодное время года при включенных устройствах подогрева масла внутри масляных баков образуется конденсат, так как точка росы расположена на их внутренней поверхности. Образующийся конденсат скапливается в нижней части масляных баков и его необходимо периодически сливать, так как в противном случае при отключении подогрева и сохранении отрицательных температур окружающего воздуха накопившийся в масляном баке конденсат замерзает, всплывает на поверхность масла и при этом может повредить внутренние детали масляного выключателя высокого напряжения.

Задачей изобретения является создание постоянно действующей системы диагностики состояния высоковольтных контактов масляного выключателя высокого напряжения без отключения высокого напряжения. Это повысит надежность работы масляного выключателя высокого напряжения и увеличит ресурс его работы.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно считать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.

Сущность изобретения заключается в том, что система диагностики масляного выключателя высокого напряжения включает масляный выключатель высокого напряжения, состоящий из трех полюсов, каждый из которых содержит масляный бак, в котором расположены высоковольтные контакты и дугогасительное устройство, привод и устройство подогрева масла. На внешней поверхности каждого масляного бака установлен термодатчик, который вместе с масляным баком и устройством подогрева масла внешне термоизолирован теплоизоляционным материалом. Дополнительно установленный управляющий контроллер, содержащий силовые управляющие выходы, информационные входы и информационный выход, соединен силовыми управляющими выходами с устройствами подогрева масла, информационными входами с термодатчиками, а информационным выходом с диспетчерским пунктом. Теплоизоляционный материал защищен влагомаслостойким и пожаростойким покрытием, что обеспечивает его безопасность и долговечность эксплуатации. Выполненная система обеспечивает постоянную диагностику состояния высоковольтных контактов, что повышает надежность работы масляного выключателя высокого напряжения и увеличивает ресурс его работы.

На чертеже приведена схема предлагаемой системы.

Система диагностики масляного выключателя высокого напряжения включает масляный выключатель высокого напряжения, состоящий из трех полюсов (1), каждый из которых содержит масляный бак (2), в котором расположены высоковольтные контакты (не показаны) и дугогасительное устройство (не показано), привод (не показан) и устройство подогрева масла (3). На внешней стороне каждого масляного бака (2) ниже верхнего уровня масла установлен термодатчик (4). Каждый масляный бак (2) вместе с термодатчиком (4) и устройством подогрева масла (3) внешне термоизолирован теплоизоляционным материалом (5) с низким коэффициентом теплопроводности. Дополнительно установленный управляющий контроллер (6), содержащий силовые управляющие выходы (7), информационные входы (8) и информационный выход (9), соединен силовыми управляющими выходами (7) с устройствами подогрева масла (3), информационными входами (8) с термодатчиками (4), а информационным выходом (9) с диспетчерским пунктом (10). Теплоизоляционный материал (5) внешне защищен влагомаслостойким и пожаростойким покрытием (11).

Система диагностики работает следующим образом. Управляющий контроллер (6) через информационные входы (8) измеряет посредством термодатчиков (4) текущую температуру поверхности масляного бака (2) каждого полюса (1) масляного выключателя высокого напряжения. Она соответствует температуре масла в масляном баке (2), на котором он установлен, так как теплопроводность его стенок многократно превышает теплопроводность теплоизоляционного материала (5). Информация о текущей температуре масла в масляных баках (2) передается через информационный выход (9) посредством канала штатной телемеханики (не показан) в диспетчерский пункт (10), где обслуживающий персонал производит диагностику технического состояния высоковольтных контактов (не показаны) каждого полюса (1) масляного выключателя высокого напряжения. Диагностика осуществляется следующим образом. При нормальном состоянии высоковольтных контактов тепловая мощность, рассеиваемая на переходном сопротивлении, невелика (единицы или десятки ватт) и не может заметным образом повлиять на температуру масла в масляном баке (2). При ухудшении состояния высоковольтных контактов увеличивается переходное сопротивление. Происходит разогрев высоковольтных контактов, рассеиваемая мощность увеличивается на порядок и более, что при наличии внешней термоизоляции масляного бака (2) фиксируется термодатчиком (4) по изменению температуры масла. В диспетчерском пункте (10) обслуживающий персонал путем сравнительного анализа температуры масла в масляных баках (2) осуществляет диагностику состояния высоковольтных контактов и выявляет неисправные. В необходимых случаях высоковольтный выключатель своевременно отключают посредством приводов от высокого напряжения, а затем производят ремонт высоковольтных контактов.

В холодное время года при снижении температуры масла ниже заданной (-20°С) управляющий контроллер (6) через силовые управляющие выходы (7) включает устройства подогрева масла (3), а при превышении запланированной температуры - выключает. Таким образом, температура масла в масляных баках (2) поддерживается не ниже заданной. Затраты электроэнергии на подогрев масла снижаются пропорционально снижению коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала (5) в 4-5 раз. Одновременно исключается интенсивное образование конденсата внутри масляных баков (2), так как точка росы для композиции: металлическая стенка масляного бака (2), слой теплоизоляционного материала (5) и слой влагомаслостойкого и пожаростойкого покрытия (11) будет находиться внутри слоя теплоизоляционного материала (5). Исключение образования конденсата внутри масляных баков (2) предотвращает возможные механические повреждения внутренней конструкции масляного выключателя высокого напряжения, что снижает эксплуатационные расходы на его обслуживание.

При включенных устройствах подогрева масла (3) диагностика состояния высоковольтных контактов осуществляется по сравнительной динамике (скважности) процесса их включения - отключения.

Теплоизоляционный материал (5) масляных баков (2) внешне защищен влагомаслостойким и пожаростойким покрытием (11), этим обеспечивается безопасность и долговечность его эксплуатации.

Таким образом, предлагаемая система диагностики масляного выключателя высокого напряжения в сравнении с известной имеет следующие преимущества:

- обеспечивает постоянную техническую диагностику состояния высоковольтных контактов, что повышает надежность работы масляного выключателя высокого напряжения и увеличивает ресурс его работы;

- снижает затраты электрической энергии на подогрев масла в холодное время года в 4-5 раз;

- снижает эксплуатационные расходы на обслуживание вследствие исключения образования конденсата внутри масляных баков при включении устройств подогрева масла в холодное время года, что исключает механические повреждения замерзшим конденсатом внутри масляных баков.

Система диагностики масляного выключателя высокого напряжения включает масляный выключатель высокого напряжения, состоящий из трех полюсов, каждый из которых содержит масляный бак, в котором расположены высоковольтные контакты и дугогасительное устройство, привод и устройство подогрева масла. Согласно изобретению на внешней поверхности каждого масляного бака установлен термодатчик, который вместе с масляным баком и устройством подогрева масла внешне термоизолирован теплоизоляционным материалом. Дополнительно установленный управляющий контроллер, содержащий силовые управляющие выходы, информационные входы и информационный выход, соединен управляющими выходами с устройствами подогрева масла, информационными входами - с термодатчиками, а информационным выходом - с диспетчерским пунктом. Теплоизоляционный материал защищен влагомаслостойким и пожаростойким покрытием. Технический результат - обеспечение постоянно действующей диагностики состояния контактов выключателя без отключения высокого напряжения, что повышает надежность выключателя и его ресурс. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система диагностики масляного выключателя высокого напряжения, включающая масляный выключатель высокого напряжения, состоящий из трех полюсов, каждый из которых содержит масляный бак, в котором расположены высоковольтные контакты и дугогасительное устройство, привод и устройство подогрева масла, отличающаяся тем, что на внешней поверхности каждого масляного бака установлен термодатчик, который вместе с масляным баком и устройством подогрева масла внешне термоизолирован теплоизоляционным материалом, а дополнительно установленный управляющий контроллер, содержащий силовые управляющие выходы, информационные входы и информационный выход, соединен управляющими выходами с устройствами подогрева масла, информационными входами - с термодатчиками, а информационным выходом - с диспетчерским пунктом.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляционный материал защищен влагомаслостойким и пожаростойким покрытием.