средства и методы диагностики высоковольтного

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(ВлГУ)
Институт инновационных технологий
Факультет радиофизики, электроники и медицинской техники
Кафедра электротехники и электроэнергетики
В.А. ШАХНИН
СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Методические указания для практических занятий по дисциплине «Средства и методы
диагностики высоковольтного оборудования».
для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению 140400 Электроэнергетика и
электротехника
© Шахнин В.А., 2013
Владимир - 2013 г.
1. ЦЕЛЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Целью практических занятий по дисциплине «Средства и методы
диагностики
высоковольтного оборудования» является: формирование способностей использовать
технические средства СААУ при решении задач профессиональной деятельности
магистров по направлению подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника;
формирование готовности к обоснованию принятых технических решений с учётом
экономических и экологических последствий их применения.
2. ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
РАССМАТРИВАЕМЫХ ТЕМ

Традиционные методы диагностики высоковольтного оборудования – 2 и 4 недели
семестра.

Интродиагностика высоковольтного оборудования – 6 неделя семестра.

Принципы мониторинга состояния высоковольтного оборудования – 8 неделя
семестра.

Тепловизионное обследование высоковольтного оборудования – 10 неделя
семестра.

Акустическое обследование высоковольтного оборудования – 12 неделя семестра.

Электрошумовое обследование высоковольтного оборудования – 14 неделя
семестра.

Вибрационное обследование высоковольтного оборудования – 16 неделя семестра.

Применение метода токовых диаграмм – 18 неделя семестра.
3. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕПОДАВАНИЯ
Около 40% времени
практических занятий отведено на интерактивные формы
обучения работе с техническими средствами автоматизированного анализа и управления.
Для этого используются компьютерные симуляции предупреждения аварийных режимов с
помощью средств автоматизированного анализа и управления на следующих объектах
электроэнергетики:

высоковольтном выключателе;

силовом трансформаторе;

разряднике и ОПН.
В ходе практических занятий студенты используют учебную компьютерную базу
данных по средствам автоматизированного анализа и управления
электроснабжения.
в
системах
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1.
Тема практического занятия: Традиционные методы диагностики высоковольтного
оборудования.
Задачи
практического
занятия:
закрепление
теоретических
знаний,
приобретённых на лекционных занятиях; приобретение практических навыков анализа
графиков регистрации механических процессов в высоковольтных выключателях с
применением
приборов
ПКВ/М6Н,
ПКВ/М7,
ПКВ/У3
(разработчик
–
СКБ
энергетического приборостроения, г. Икутск)
В комплекте приборов имеются прецизионные цифровые датчики перемещения с
высоким разрешением: линейного перемещения – ДП12 на диапазон 0 – 1000 мм и
разрешением в 0,5 мм, углового перемещения – ДП21 на диапазон 0 – 360 и разрешением
в 0,09.
Прибор позволяет получать три вида графика: V=F(t), S=F(t), V=F(S), где V –
скорость движения, S – ход, t – время. Время регистрируется через каждые 100 мкс, а
скорость вычисляется с погрешностью не более 4 %.
Примеры анализа графиков
Иллюстрацию метода проведем на масляном выключателе МКП-110М. На
приведенных ниже графиках изображены скоростные характеристики и осциллограммы
замыкания – размыкания контактов по полюсам А, В, С.
Пример 1.
c
d
b
a
e
f
Рис.1. График процесса отключения исправного выключателя.
На графике процесса можно выделить пять характерных участков, отмеченных стрелками
с буквами: от начала движения до точки b – участок ab; участки bc; cd; de и ef. Если бы
использовалась развертка по времени, то на графике присутствовал бы еще участок: от
момента подачи командного импульса до начала движения – участок 0a (участок хорошо
виден на рис. 2).
Процессы, происходящие на отдельных участках:
Участок 0a. Запуск и отработка команды «отключение» приводом. Этот участок следует
анализировать на графике с разверткой по времени. В точке a отработка команды
приводом заканчивается.
Участок ab. Разгон штанги с траверсой за счет действия пружин контактов, пружин
дугогасительных устройств и отключающих пружин. Размыкание контактов в точке b.
Участок bc. Прекратили действовать пружины контактов, и дальнейший разгон штанги с
траверсой происходит за счет действия пружин дугогасительных устройств и
отключающих пружин.
Участок cd. Прекратили действовать пружины, и дальнейшее движение штанги с
траверсой происходит за счет инерции и действия силы тяжести.
Участок de. В действие вступает масляный буфер, который гасит скорость штанги с
траверсой.
Участок ef. Продолжается действие масляного буфера. Штанга с траверсой под действием
силы тяжести медленно движется до останова в точке f.
По приведенному графику скорости можно оценить работу пружин контактов,
пружин дугогасительных устройств, отключающих пружин, отсутствие затираний в
направляющем устройстве, работу масляного буфера. Кроме того, зная ход штанги с
траверсой от точки d до останова (86 мм на приведенном графике), соответствующий
работе масляного буфера, и зная, что соотношение плеч коромысла для центра оси
крепления штанги и точки касания штока масляного буфера составляет приблизительно 2
к 1, можно сказать, что ход штока масляного буфера составляет приблизительно половину
хода штанги с траверсой на этом участке (43 мм).
Пример 2.
b
d
a
c
e
Рис. 2. График процесса включения исправного выключателя.
На графике рис.2 можно выделить пять участков. Процессы, происходящие на
них, следующие:
Участок 0a. Задержка срабатывания привода. Этот участок следует анализировать
на графике с разверткой по времени.
Участок ab. Разгон штанги с траверсой за счет действия электромагнитного
привода.
Участок bc. В точке b происходит соприкосновение подвижных контактов с
нижними контактами дугогасительных устройств. Скорость резко падает из-за увеличения
массы движущихся частей.
Участок cd. Продолжается разгон траверсы электромагнитным приводом, но
траверса уже движется вместе со штангами с подвижными контактами дугогасительных
устройств.
Участок de. На этом участке прекращает работу электромагнитный привод.
Происходит сжатие отключающих пружин, пружин дугогасительных устройств и пружин
контактов. В точке e штанга с траверсой останавливается.
Пример 3.
1
2
Рис. 3. График процесса отключения выключателя с неработающим масляным
буфером.
Как видно из приведенного графика (рис. 3), у выключателей с неработающим
масляным буфером происходят резкие удары коромысла о буфер и штанга с траверсой
совершает многократные возвратные движения до остановки (участок df исправного
выключателя (рис. 1) выродился в спираль 12).
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Провести анализ графиков, представленных на рис. 4 и 5.
1
2
Рис. 4. График процесса отключения выключателя с сильно
зажатыми щеками направляющего устройства.
1
2
Рис. 5. График процесса отключения выключателя с сильно
зажатыми щеками направляющего устройства.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 2.
Тема практического занятия: Традиционные методы диагностики высоковольтного
оборудования.
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных занятиях; приобретение практических навыков выбора датчиков для
регистрации механических процессов в высоковольтных выключателях с применением
приборов ПКВ/М6Н, ПКВ/М7, ПКВ/У3 (СКБ ЭП. Г. Иркутск)..
С какими датчиками должны сопрягаться приборы
Если временные характеристики зарегистрировать достаточно просто для любого
вида высоковольтного выключателя, то для получения характеристик хода и скорости
требуются специальные датчики линейного или углового перемещений.
Поэтому, если в рекламе того или иного прибора указывается его возможность
контролировать, например, вакуумные выключатели, а в комплекте прибора датчик для
вакуумных выключателей отсутствует, то значит, речь идет только о контроле временных
характеристик таких выключателей. Аналогично, если отсутствует датчик углового
перемещения в приборе для контроля масляных выключателей, то невозможен контроль
характеристик хода и скорости масляных выключателей серий ВМТ, ВМ, ВТ и ВК и т.п.
Контролировать параметры скорости и хода элегазовых выключателей (особенно
зарубежных) при отсутствии датчиков углового перемещения также невозможно.
Во всех приборах зарубежного производства используется датчик хода не
инкрементного (число - импульсного) типа, как в приборах ПКВ/М6, ПКВ/М7, ПКВ/У3, а
аналоговый, реостатного типа с относительной погрешностью ±1%. При измерении
больших значений хода, например, для выключателя У-220 или МКП-220 с полным ходом
800 мм, абсолютная погрешность хода может составлять ±8 мм. Кроме того, такие
датчики не дают возможности точно провести измерения на подстанциях выше 220кВ изза влияния помехи, т.к. сопротивление этих датчиков порядка 10кОм.
Линейные датчики перемещения зарубежных приборов позволяют измерить
максимальный ход до 500мм, что налагает ограничение в применении таких приборов на
российских выключателях. На рис.1. показаны
датчики перемещений производства СКБ ЭП, а на
рис.2. - зарубежные датчики.
ДП12
ДП21
Рис.1. Датчики приборов СКБ ЭП.
Рис.2. Датчики зарубежных приборов.
В элегазовых выключателях отечественного производства зачастую имеются
встроенные датчики средней скорости реостатного или контактного типа по одному на
полюс. Воздушные выключатели серий ВНВ и ВО также имеют встроенные реостатные
датчики хода привода сопел в количестве, зависящем от класса напряжения выключателя:
для выключателя ВНВ-500 – два датчика на полюс, для ВНВ-750 – три, а для ВНВ-1150 –
одиннадцать датчиков на полюс. При выборе прибора для таких выключателей нужно
обращать внимание на возможности прибора измерять сопротивления этих датчиков при
включении и отключении выключателя, а также вычислять по измеренным значениям
время и параметры скорости.
В комплект приборов ПКВ/М6Н, ПКВ/М7 и ПКВ/У3 входят датчик линейных
перемещений ДП12 и датчик угловых перемещений ДП21. Датчик ДП21 используется для
тех выключателей, у которых доступен
только вал привода. Прибор при этом
автоматически пересчитывает угол поворота вала выключателя в линейное перемещение
его контактов. В комплект ПКВ/М6Н входят также комплект крепежных приспособлений
для этих датчиков на разные типы выключателей, и подробные инструкции по установке
датчиков.
Количество дискретных каналов прибора
Этот параметр дает возможность оценить применимость прибора на выключателях
разных классов напряжений.
Часть приборов не содержит каналы датчиков сопел или содержит недостаточное
их количество. Этими приборами нельзя контролировать либо все выключатели ВНВ и
ВО, либо класса 500кВ и выше. Ограничивающим фактором для контроля выключателей
ВВ-500 является недостаточное число (меньше 18) дискретных каналов прибора, а для
высокоскоростных выключателей ВМТ – малый диапазон измерения скорости.
Каналы измерения тока
Зарубежные приборы ТМ1800, СВА 1000, РМЕ500 разрабатывались специально
для зарубежных выключателей. Токи электромагнитов приводов таких выключателей
небольшие (2-5 А) и указанные приборы позволяют измерить токи электромагнитов всех
приводов зарубежных выключателей. В приводах же российских выключателей часто
встречаются соленоиды, токи управления которых достигают 300 А и выше. Поэтому
следует обращать внимание на максимальный ток, который позволяет измерить
выбираемый Вами прибор.
Графическая форма представления
Высоковольтный выключатель – это сложное устройство, исчерпывающую его
диагностику невозможно провести, ограничиваясь только паспортными параметрами.
Поэтому прибор для его проверки должен позволять получать максимум информации,
которая может быть использована для более точной локализации неисправного узла. К
дополнительным характеристикам, которые желательно контролировать, можно отнести:

«просадку» напряжения в сети гарантированного электропитания при
срабатывании выключателя;

переходные сопротивления полюсов в статике и динамике;

кривые скорости контактов, как функции хода и времени;

осциллограммы замыкания \ размыкания контактов выключателей;
В
практике
контроля
высоковольтных
выключателей
графическая
форма
отображения результатов, казалось бы, давно хорошо известна. Примером тому могут
служить 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 в координатах: скорость в
зависимости от времени, скорость в зависимости от хода, ход в зависимости от времени и
другие. Они отражают процессы движения траверсы и подвижных контактов,
взаимодействие их с направляющими механизмами, подвижными контактами и буферами.
Следовательно, по их внешнему виду, отклонению его от стандартного можно оперативно
произвести диагностику неисправности этих узлов тот час же после вывода выключателя
в ремонт.
Адаптированность приборов для разных типов выключателей
Это способность приборов контролировать выключатели любой марки без всяких
проблем для ремонтного персонала энергопредприятий.
Для воздушных и элегазовых выключателей адаптированный прибор должен ещё
обеспечивать:

фиксацию моментов замыкания – размыкания любых контактов, соединенных
последовательно, параллельно, а также контактов с предвключенными
шунтами;
 получение не только осциллограмм переключения, но и автоматически
вычисленных по ним таблиц параметров;
 измерение скорости для элегазовых выключателей с помощью датчиков,
входящих в комплектации выключателя.
Для масляных и вакуумных выключателей адаптированный прибор должен
обеспечивать:

установку датчика линейных и угловых перемещений с помощ ью штатных
приспособлений на любой выключатель;
 автоматический пересчет угловых значений хода и скорости в линейные (это
касается выключателей типа ВМТ, ВМ, ВТ, ВК и др., у которых доступно
контролю только угловое вращение вала).
Пересчет данных углового датчика в линейную скорость и ход контактов может быть
произведен по передаточной функции, определяемой кинематической схемой данного
выключателя и динамическими свойствами механической системы. Для этого в
постоянной памяти прибора должна храниться информация по кинематическим схемам
всех подобных выключателей.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

закрепить датчик из комплекта прибора на свои выключатели, если крепежные
приспособления отсутствуют, то их нужно изготавить самим;

продумать методику контроля, рассчитать и внести необходимые поправки в
результат измерения;

вручную пересчитать полученные осциллограммы в таблицы временных
характеристик согласно ГОСТу 687-78;

по кинематической схеме выключателя из серий ВМТ, ВМ, ВТ и ВК
пересчитать значения углов поворота в линейные скорость и ход контактов и
т.п.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.
Тема практического занятия: Интродиагностика высоковольтного оборудования.
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных
занятиях;
приобретение
практических
навыков
выбора
средств
интродиагностики высоковольтных выключателей.
Износ и устаревание оборудования энергопредприятий ведет к усложнению и
удорожанию его эксплуатации и увеличивает вероятность аварий. В этих условиях
возрастает
роль
диагностики
состояния
энергооборуования,
своевременного
и
оперативного контроля его характеристик без разборки оборудования и слива
диэлектрических жидкостей, т.е. интродиагностики с применением современных
измерительных приборов.
На
практическом
занятии
3
обосновываются
существенные
свойства
и
характеристики, которыми должны обладать современные приборы интродиагностики,
проводится сравнительный анализ приборов разных изготовителей и в этом аспекте
решается задача приобретения практических навыков выбора средств интродиагностики.
Согласно
объемам
и
нормам
контролировать три группы параметров:
испытаний
для
выключателей
необходимо

Временные (времена включения-отключения по каждому полюсу, полное время
движения траверсы, разновременность, запаздывание замыкания-размыкания
контактов, бесконтактная пауза АПВ и др);

Скоростные (скорость движения траверсы в моменты включения-отключения либо
на заданном расстоянии от этих моментов, максимальную скорость);

Параметры хода (величину хода до момента включения, вжим, полный ход).
Временные параметры требуется измерять:

для воздушных выключателей – по 18-ти каналам на полюс

для элегазовых – по 6-ти каналам на полюс

для прочих – по 3-м.
Пределы параметров различных типов выключателей приведены в табл.1. На рис.1
приведены фотографии приборов контроля выключателей.
Таблица 1.
Пределы параметров различных типов выключателей.
Параметр
интервал
Разрешающая способность
Дополнительно
Временные
0,001 – 1 с
1 мс
0,1с (для фиксации
дребезга)
Параметры хода
8 мм (вакуумные) – 795
0,1мм – 0,5мм
мм (баковые)
Скорости
10 (масл)-15 м/с
Погрешность 5-10 %
(элегазовые)
До сих пор для интродигностики используются приборы с электросекундомером и
вибрографом.
Эти
приборы
уже
давно
перестали
удовлетворять
современным
требованиям. Поэтому разными организациями были разработаны более сложные
цифровые приборы, отличительная черта которых – автоматизация измерений, вывод
измерений в цифровом виде на табло, распечатка данных на принтере и т.д.
Далее сравним приборы по характеристикам:

универсальность,

число измеряемых параметров,

адаптированность к разным типам выключателей,

простота и надежность обслуживания,

холодостойкость.
Из таблицы 2 видно, что существует два направления при создании приборов:
 универсальные приборы, предназначенные для контроля всех видов выключателей;
 специализированные, ориентированные на контроль одного-двух видов
выключателей.
Специализированные приборы в 1,5 – 2 раза дешевле универсальных, имеют меньше
режимов работы и органов управления и проще в обслуживании. Следовательно, если на
предприятии имеется только один вид выключателей, или несколько, например масляные
и воздушные в большом количестве, при условии, что они обслуживаются отдельными
ремонтными бригадами, то целесообразно иметь специализированные приборы для
каждой бригады. Если же имеется несколько видов выключателей, количество их
небольшое и обслуживаются они одной бригадой высококвалифицированных
специалистов, то универсальный прибор может оказаться более предпочтительным.
Каждый вид выключателей накладывает свои специфические требования на состав
прибора контроля. Для воздушных выключателей - это необходимость большого числа
дискретных каналов (до 18) для фиксации временных параметров по каждому контакту и
большого дисплея для отображения осциллограмм всех каналов. Для масляных
выключателей обязательно наличие в комплекте прибора датчиков линейного и углового
перемещения с набором крепежных приспособлений. Эти требования удорожают прибор.
Разработчики ПКВ/У3, СОВА-2 (СКБ ЭП) использовали в составе прибора ноутбук, а
сами приборы выполнены в виде двух блоков. Остальные приборы из таблицы
используют встроенный микропроцессор.
Марок высоковольтных выключателей существует множество, а в последнее время
отдается предпочтение элегазовому и вакуумному оборудованию. Следовательно,
измерительный прибор должен быть адаптирован к выключателям как старых, так и
новых моделей. Существует множество нюансов при проведении измерений на
выключателях разных типов и марок. Для измерения параметров хода и скоростных
характеристик требуются специальные датчики линейных и угловых перемещений.
Таблица 2. Сравнительная таблица приборов
Тип
Выключатели
Дискре
Канал
Каналы
Ток
Датчик
Графики
Макс
Рабочая
прибора
Вакуу
мные
Элег
азов
ые
Масл
яные
тные
каналы
измерения
тока, А
датчико
в сопел
коммут
атора,
А
(Ллинейны
й,
Уугловой)
Л,У
(цифр.)
скорости
(V) и
хода (S)
. ход,
мм
температу
, ºС
ПКВ/М6
(Иркутск)
+
+
+
3
-
-
-
+
900
-20 +45
ПКВ/М7
(Иркутск)
+
+
+
4
До 400
14
Л,У
(цифр.)
+
900
-20 +45
ПКВ/У3
(+воздушн
ые
выключате
ли)
(Иркутск)
РМЕ-500
(Испания)
+
+
+
20
До 400А
35
ЛУ
(цифр.)
+
900
-20 +45
+
Не
все
Не
все
5
До 50
50
Л,У
(потенци
ометриче
ские)
-
225
0 +55
СОВА-2
(Москва)
+
-
-
16
До 150 А
-
Л
-
?
-20 +45
ТМ-1800
(Швеция)
+
+
-
16
До 60 А
-
-
500
-20 +50
16
До 90А
6
ЛУ
(потенци
ометриче
ские)
нет
РЕКОН
(Украина)
СВА 1000
(Италия)
+
+
-
-
-
0 +45
+
+
-
16
До 25А
0
Л,У
(потенци
ометриче
ские)
-
500
-10 +50
12
25
СОВА-2 Россия
РМЕ-500 Испания
СВА 1000 Италия
ТМ1800 Швеция
ПКВ/М7 Россия
ПКВ/У3 Россия
Рис.1. Приборы контроля выключателей
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4.
Тема практического занятия: Принципы мониторинга состояния высоковольтного
оборудования.
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных занятиях; приобретение практических навыков выбора и подключения
средств мониторинга высоковольтных выключателей (прибор ПКВ/М6).
Понятие мониторинга высоковольтного оборудования и факторы,
обуславливающие его необходимость
Причинами большинства отказов высоковольтного оборудования являются либо
аварийные и ненормальные режимы, либо повреждения, связанные с постепенным
развитием дефектов. Например, при ближнем коротком замыкании в результате
динамического смещение обмоток силового трансформатора возможно межвитковое
короткое замыкание и выход трансформатора из строя. Это мгновенный отказ, который
диагностическими методами не предсказывается. По статистике таких случаев около 30%.
Остальные отказы оборудования возникают в результате сравнительно медленных
процессов. Эти аварии могут быть диагностически выявлены и предотвращены при
наличии непрерывного мониторинга оборудования.
Мониторинг выключателей прибором ПКВ/М6
При монтаже и наладке высоковольтных
выключателей, распределительных
устройств КРУЭ, КРУ, КРУН, КСО, а также их последующем обслуживании требуется
проверять большое количество характеристик. Основные характеристики: временные,
скоростные,
хода. Измерения указанных характеристик позволяют оценить работу
привода, механизма передачи движения от привода до подвижных контактов,
демпфирующих устройств, контактной системы, силовых цепей привода и цепей
управления.
Часто во время наладки оборудования приходится проводить целую серию
повторных измерений, что требует больших затрат времени (от нескольких часов) и
наличия большого количества измерительного оборудования. К тому же нередко для
монтажа и наладки персоналу организации приходится выезжать с этим оборудованием в
длительные командировки.
Прибор ПКВ/М6Н разработан специально для монтажно – наладочных организаций.
Его успешно применяют и положительно о нем отзываются такие организации, как ОАО
«Электросетьсервис ЕНЭС», Уралтехэнергосервис, филиал Владимирэнерго«Инженерный
центр энергетики Урала», ЗАО АК «АЛРОСА» ПКВ/М6, ООО «УЭТМ-Монтаж» и
многие другие. Время, затрачиваемое на проведение одного измерения таким прибором –
5 секунд (подключение и установка датчиков – не более 30 минут). Вес самого прибора
всего 2,5 кг, а с комплектом кабелей и крепежных приспособлений – 7кг.
ПКВ/М6
предназначен
электромагнитных
выключателей
и
для
мониторинга
масляных,
элегазовых,
вакуумных
имеющих
до
3-х
разрывов на полюс. Адаптирован для
контроля всех типов отечественных
выключателей.
Особенности:

предельная
простота
в
использовании,

прибор
работает
только
в
режиме дистанционного пуска,

встроенный термопринтер,

распечатка таблиц и графиков тут же, после измерений (бумага для термопринтера
применяется от кассовых аппаратов, одной ленты хватает приблизительно на 200
измерений),

габариты 235 х 210 х 75 мм, вес - 2,5 кг.
Для управления выключателем должны использоваться штатные средства
управления или пульты ПУВ-10, ПУВ-50, либо ПУВ-регулятор .
Прибор характеризуется:
– широким диапазоном и высокой точностью измерения характеристик:
•
хода - (0,5 ... 900 мм) ±1мм;
•
времени - (0 ... 5,2 с) ±0,1 мс;
•
скорости - (0,002 ... 20 м/с) ± 4%.
– автоматическим расчетом нормируемых параметров времени или скорости;
– выдачей результатов измерения в цифровой и графической форме на
термопринтере;
– работоспособностью при низких температурах, вплоть до минус 25°С.
Контроль характеристик хода производится при помощи датчиков углового
(ДП21) или линейного (ДП12) перемещений.
При
контроле
скоростных
характеристик
элегазовых
и
вакуумных
выключателей, кроме датчиков прибора, могут использоваться и штатные приспособления
выключателей.
Выполняемые функции:

сбор, накопление и обработка данных измерений;

работа в режиме линейки или угломера;

запуск измерений при появлении напряжения на катушке пускателя или катушке
электромагнита отключения;

распечатка информации на термопринтере в цифровом и графическом виде, с
указанием даты и времени проведения измерения;

самоконтроль для проверки работоспособности.
Схема подключения ПКВ/М6 и ПУВ-10 к выключателю приведена на рис.1.
Методика проведения измерений:
1. Закрепить на выключателе датчик перемещения.
2. Присоединить кабель датчика, три кабеля полюсов и
кабель к катушкам
электромагнитов включения и отключения.
3. Включить питание прибора.
4. Через 10 с (после того как прибор автоматически проведет самоконтроль, а принтер
распечатает дату и время) произвести пуск выключателя.
5. Через 5–6 с после пуска принтер прибора начнет печатать таблицу вышеуказанных
характеристик (см. рис.) и график зависимости скорости от хода (см.рис.).
6. График позволяет качественно оценить состояние выключателя и диагностировать
неисправность некоторых его узлов.
Рис.1. Схема подключения прибора ПКВ/М6 и ПУВ-10 к выключателю.
После включения питания микроЭВМ прибора, работающая под управлением
специальной программы, начинает цикл самоконтроля исправности. В этом режиме
тестируются внутренние регистры, оперативная память и, при помощи блока
тестирования, проверяется исправность каналов определения положения контактов. Если
результаты самоконтроля прибора положительные, то при помощи термопринтера на
бумажной ленте распечатывается текущее время и дата и прибор переходит в режим
линейка/угломер. В этом режиме с помощью кнопок передней панели прибора можно
задавать другие режимы его работы, или, подключив один из датчиков перемещений и
кабели полюсов, наблюдать на экране ЖКИ положение контактов выключателя и процесс
перемещения траверсы или подвижных контактов в процессе ручного перевода контактов
выключателя из одного положения в другое.
При появлении напряжения на катушке электромагнита отключения (или на катушке
включения) выключателя более 60В, подаваемого так же на вход канала запуска прибора,
происходит запуск процесса измерений временных параметров выключателя. Начиная с
этого момента микроЭВМ, с шагом 20мкс, осуществляет чтение и запись в оперативную
память выходных данных с каналов «А», «В», «С» и канала датчика. После окончания
измерений микроЭВМ выполняет расчет характеристик выключателя и распечатывает их
на бумажной ленте при помощи термопринтера.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Провести анализ графиков, представленных на рис. 2 и 3.
Рис. 2.. График зависимости хода от времени.
Рис 3. График зависимости скорости от времени
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5.
Тема практического занятия: Тепловизионное обследование высоковольтного
оборудования
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных занятиях; приобретение практических навыков выбора диагностической
аппаратуры и расшифровки термограмм.
Физические основы метода. Диагностическая аппаратура.
Тепловизионное обследование основывается на регистрации инфракрасного излучения
от нагретых элементов электрооборудования.
«Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее
спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны[1] λ =
0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм ) .
Тепловизионное обследование электротехнического оборудования проводится с
помощью инфракрасных приборов – тепловизоров, пирометров, линейных сканеров. С
помощью этих приборов можно наблюдать распределение температуры по поверхности,
измерять ее значения в каждой точке объекта, выявлять перегрев механических и
электрических компонентов, обнаруживать излишние потери тепла.
Тепловизоры (THERMOVISION) – представляют собой систему формирования и
обработки термоизображений в реальном масштабе времени. Они предназначены для
измерения температур и анализа меняющихся и статических картин теплового состояния
объектов. С помощью вертикальной и горизонтальной разверток система преобразует
инфракрасное излучение объекта в электронный видеосигнал, подобный телевизионному.
Тепловизоры (THERMOVISION) – представляют собой систему формирования и
обработки термоизображений в реальном масштабе времени (рис. 1 и 2).
Тепловизор. Простейшая схема
Тепловизор - это оптикооптико-электронная система,
система, предназначенная
для
получения видимого изображения объектов,
объектов, испускающих
невидимое тепловое (инфракрасное)
инфракрасное) излучение.
излучение.
Рис.1
ThermaCAM PM695
Технические характеристики:
характеристики:
Детектор - матричный неохлаждаемый
микроболометр 3-го поколения 320 х 240
элементов
Спектральный диапазон - 7,57,5-13 мкм
Температурная чувствительность - 0,1°
0,1°C
Диапазон измеряемых температур:
температур:
от -40°
40°C до 500°
500°C,
Рис.2
Тепловизоры предназначены для измерения температур и анализа меняющихся и
статических картин теплового состояния объектов. С помощью вертикальной и
горизонтальной разверток система преобразует инфракрасное излучение объекта в
электронный видеосигнал, подобный телевизионному. Приборы имеют автономное
компактное питание, защищены от ударов, вибраций, пыли, влаги, магнитных полей. С
помощью
встроенного
компьютера
можно
провести
анализ
термоизображений
непосредственно на месте обследования, записать их на дискету или на видеомагнитофон.
При
помощи
имеющихся программ термоизображения могут
весьма подробно
анализироваться на стандартном компьютере. Сменная оптика и дополнительные
принадлежности позволяют перекрывать диапазон применений от термосканирования
малых объектов на большом удалении до обследования больших участков с близкого
расстояния.
Пирометры (THERRMOPOINT) – это инфракрасные приборы для дистанционного
измерения температуры в точке. Существует два типа пирометров: ручные – для разовых
обследований и стационарные – для контроля технологических процессов. Многообразие
моделей (около 500) позволяет без труда выбрать необходимую модификацию для
конкретных применений.
Линейные сканеры (THERMOPROFILE) – это стационарно устанавливаемые
линейные
сканеры,
предназначенные
для
получения
непрерывного
теплового
изображения движущихся объектов, например, вращающихся печей. Полное тепловое
изображение получается путем непрерывного сканирования узким лучом в плоскости,
перпендикулярной направлению движения или вращения объекта.
Опыт проведения ИК-диагностики силовых трансформаторов показал, что можно
выявить с ее помощью следующие неисправности:
- возникновение магнитных полей рассеяния в трансформаторе за счет нарушения
изоляции отдельных элементов магнитопровода (консоли, шпильки и т.п.);
- нарушение в работе охлаждающих систем (маслонасосы, фильтры, вентиляторы и
т.п.) и оценка их эффективности;
- изменение внутренней циркуляции масла в баке трансформатора (образование
застойных зон) в результате шламообразования, конструктивных просчетов, разбухания
или смещения изоляции обмоток (особенно у трансформаторов с большим сроком
службы);
-
нагревы
внутренних
контактных
соединений
обмоток
НН
с
выводами
трансформатора;
- витковое замыкание в обмотках встроенных трансформаторов тока;
- ухудшение контакной системы некоторых исполнений РПН и т.п.
В
табл.
1
трансформаторов.
приведены
области
тепловизионного
обследования
силовых
Таблица 1.
Области тепловизионного обследования силовых трансформаторов.
Применяемые
Операция при ИК-контроле
приборы
Измерение аномальных перегревов Тепловизор
на поповерхности бака трансформатора
Объем получаемой информации
Определение
зоны
и
места
возможного дефекта в магнитопроводе
трансформатора
Определение работоспособности:
Пирометр
-термосифонного фильтра;
-
маслонасосов
и
Определение
поверхности
вентиляторов
температуры
контролируемых
на
узлов
трансформатора
системы охлаждения
Определение
нагрева
контактора Тепловизор
РПН
Определение места нагрева с
измерением
температуры
на
поверхности контактора
Определение
проходимости
труб Тепловизор
радиаторов системы охлаждения
По
значению
и
характеру
изменения температуры определяется
внутреннее состояние труб радиаторов
Измерение температуры внешних См. раздел 4 настоящих Методических указаний
контаконтактных соединений
Расшифровка термограмм
На рис. 2 – 5 представлены результаты тепловизионного обследования различных
видов высоковольтного оборудования.
ВЧ заградитель ВЛ 110 кВ
Вязники-Илевники
ОПИСАНИЕ:
Нагрев верхнего
аппаратного
зажима
Избыточная
температура
23,2
Рис. 2
Батареи статических конденсаторов
110 кВ
Описание: Повышенный нагрев контактных соединений, правый ряд, седьмой блок
банок
от ТН. Соединений наконечников проводников с выводами банок: 1-й, 3-й и 5-й слева
в верхнем ряду.
Рис.3
АТ-1 500 кВ, фильтр 1-го охладителя
ОПИСАНИЕ:
- Затруднен проток масла сквозь фильтр. Возможная причина засор.
Рис.4
Предохранитель и рубильник 0,4 кВ
ОПИСАНИЕ:
- повышенный нагрев
нижнего контакта
рубильника.
-повышенный нагрев
верхней контактной
части предохранителя.
Рис.5
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Провести расшифровку термограмм, представленных на рис. 6 и 7.
Рис. 6
Рис. 7
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6.
Тема
практического
занятия:
Акустическое
обследование
высоковольтного
оборудования .
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных занятиях; приобретение практических навыков работы с диагностической
аппаратурой,
установки
датчиков
и
расшифровки
результатов
акустического
обследования.
АКУСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ПРИБОРОМ
ПКВ/У3.
ПКВ/У3 (рис. 1) предназначен для акустического обследования всех видов
высоковольтных выключателей (воздушных, масляных, элегазовых, электромагнитных,
вакуумных) на все классы напряжения от 6 до 1150 кВ. Адаптирован для контроля всех
типов отечественных выключателей и большинства зарубежных выключателей.
Особенности:

используется в комплекте с ноутбуком
или персональным компьютером,

контроль до 20 разрывов выключателя,

два
аналоговых
канала
измерения
сопротивления или напряжения,

две
модификации
прибора,
отличающиеся наличием дополнительных каналов измерения сопротивления
реостатных датчиков (ПКВ/У3.0 – дополнительно 10 каналов),

канал измерения напряжения внешнего шунта,

два канала подключения токовых клещей, габариты измерительного блока 400 х
300 х 140 мм, вес - 8 кг.
СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ДАТЧИКОВ
Схема размещения датчиков прибора на выключателе показана на рис.2.
Токовые клещи
Привод
выключателя
+100V
Датчик ДП12
Соленоид
включения
-100V
Катушка
контактора
соленоида
электромагнита
включения
Катушка
отключения
Общ
Э.Откл
Э.Вкл
Ноутбук
Блок
контактов
+100V
-100V
Фаза +
Общ -
~220V
Переходник
кабеля питания
Рис. 2. Типовая схема размещения датчиков на
масляном выключателе
МЕТОДИКА РАБОТЫ С ПРИБОРОМ
Соединить
компьютер
и
измерительный
блок
прибора
"нуль-хабным"
(перекрестным) кабелем Ethernet, входящим в комплект прибора. Настройка сетевых
параметров производится при необходимости и подробно описана в СКБ 1240002-01-34
(ПКВ /М7/У2/У3. ПО. Руководство пользователя).
Включить измерительный блок прибора. На ЖК-индикаторе должна появиться
надпись "Загрузка…". Через 30-40 секунд программа прибора должна загрузиться, а на
ЖК-индикаторе должны высветиться IP-адрес прибора и номер порта.
Включить питание компьютера. Дождаться загрузки операционной системы и
запустить программу СКБ 1240002 (pkv_all.exe). Для проверки связи с прибором выбрать
пункт "Настройки"->"Установки"->"Прибор". Проверить правильность IP-адреса и
параметра PORT прибора, они должны соответствовать указанным на ЖК-индикаторе
прибора. Нажать кнопку "Проверить связь" - при правильном подключении на экран
будет выдана информация о типе прибора. Если будет выдано сообщение "Не удается
соединиться с прибором", то следует проверить сетевые параметры компьютера и
измерительного блока согласно СКБ 1240002-01-34, исправность кабеля, соответствие
кабеля "нуль-хабному" при прямом соединении компьютера с измерительным блоком
прибора и "прямому" при соединении через хаб.
Проверить подключение кабелей и датчиков к выключателю.
В программе СКБ 1240002 выбрать меню "Файл"->"Открыть измерение". На экран
будет выведено окно менеджера измерений. В древовидной структуре выбрать (создать)
группу, в которую будут сохранены результаты измерения (создается 4-х уровневая
структура, измерение возможно проводить и сохранять только в последнем 4-ом уровне
структуры). Для проведения измерения в комбинированном окне "Шаблон" выбрать
шаблон, соответствующий выключателю конкретной марки. Проверить, какой тип пуска и
цикла задан в конкретном шаблоне.
Провести измерение. Для этого следует нажать кнопку "Запуск измерения" и кнопку
"ОК" для подтверждения действия. Если в шаблоне проведения измерения задан
дистанционный
пуск,
прибор
будет
ждать
импульса
напряжения
на
канале
"Дистанционный пуск", в случае использования местного пуска прибор сгенерирует
сигналы управления выключателем. После запуска прибор соберет данные измерения,
которые вместе с градуировочными таблицами, соответствующими измерению, будут
сохранены в базе данных программы.
Просмотр результатов.
Для просмотра результата измерения, необходимо выбрать нужное измерение и
нажать кнопку "Открыть измерение".
Просмотреть результаты измерения, приведенные в таблице (рис. 3) и, при
необходимости, распечатать таблицу.
Просмотреть графики зависимостей от времени и хода, при необходимости
распечатать графики (рис. 4).
При необходимости создать и распечатать отчет.
Рис. 3. Таблица измеренных и рассчитанных параметров.
Рис. 4. Пример графика на экране компьютера.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Руководствуясь рис. 5 и 6, разработать методику установка датчиков дп21 и дп12 на
выключателях следующих марок МКП-220, У-220, МКП-110, У-110, ВМО-35, МКП-35, С35, У-35.
Измерительный
стержень
Датчик
Гайка
Насадка
Держатель
штанги
Переходник №5
Насадка №11,
гайка №16
Переходник №6
Рис. 5. Крепления для датчика ДП12
Измерительный
стержень
Датчик
Скоба
Держатель
штанги
Рис. 6. Крепления для датчика ДП12
Гайка
Насадка
Насадка№9
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 7.
Тема практического занятия: Электрошумовое обследование высоковольтного
оборудования.
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных
занятиях;
приобретение
практических
навыков
обеспечения
помехоустойчивости диагностики на основе применения вейвлет-преобразования.
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОШУМОВОЙ ИНТРОДИАГНОСТИКИ
В последнее десятилетие стратегия технического обслуживания высоковольтного
оборудования
постепенно
изменяется:
осуществляется
переход
от
концепции
регламентных ремонтов к более ресурсо- и энергосберегающей концепции обслуживания
на основе оценки текущего технического состояния. Эффективность такого перехода в
значительной мере определяется возможностями применяемых методов и средств
интродиагностики. Термин «интродиагностика» для высоковольтного оборудования
означает неразрушающий (т.е. без вскрытия баков и слива диэлектрических жидкостей)
контроль комплекса параметров, характеризующих состояние высоковольтных аппаратов,
для предотвращения повреждений и ненормальных режимов их функционирования.
Безусловно, наиболее перспективны методы интродиагностики под рабочим напряжением
без вывода оборудования из эксплуатации. К их числу относятся электрошумовые
методы,
позволяющие
обнаружить
локальные
быстроразвивающиеся
дефекты.
Физической основой большой группы электрошумовых методов являются частичные
разряды (ЧР), т.е. микропробои в диапазоне от десятых долей до десятков нанокулон,
перекрывающие лишь небольшую часть изоляции. Процесс возникновения частичных
разрядов является результатом действия множества факторов и носит случайный
характер, что позволяет отнести метод ЧР к электрошумовым.
Значения параметров
ЧР и, в особенности, их изменения в ходе эксплуатации
высоковольтного оборудования, являются важными
диагностическими признаками
состояния различных видов изоляции, в том числе и самой современной – элегазовой.
Продолжительность частичных разрядов лежит в наносекундном диапазоне. Таким
образом, анализ и минимизация динамических погрешностей определения
параметров
ЧР
актуальны
в
плане
повышения
интродиагностики высоковольтного оборудования.
достоверности
значений
электрошумовой
Появление частичных разрядов при старении изоляции под действием электрического
поля связано, в первую очередь, с увеличением неоднородности диэлектрика. Различия в
диэлектрических свойствах (диэлектрической проницаемости) приводят к образованию
локальных областей с повышенной напряжённостью электрического поля. Если
напряжённость в них достигает напряжённости пробоя диэлектрика, то возникает
частичный разряд. Проанализируем процессы, сопровождающие ЧР в наиболее
распространённых локальных неоднородностях в форме сильно сплющенного по
направлению действия электрического поля цилиндра, размеры которого значительно
меньше расстояний до соседних неоднородностей. Напряжённость электрического поля в
центре такого включения приблизительно в четыре раза выше, чем в окружающем его
диэлектрике.
ПРИМЕНЕНИЕ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
Одним из способов обнаружения ЧР является регистрация вызванного ими
электромагнитного излучения. В зависимости от применяемой схемы можно получить два
вида импульса напряжения частичных разрядов: затухающий экспоненциальный импульс
(а) и затухающий колебательный импульс (б), представленные на рис. 1.
Рис. 1. Затухающий экспоненциальный (а) и затухающий колебательный (б) импульсы
частичных разрядов
На действующей подстанции регистрация импульсов частичных разрядов сильно
затруднена из-за наличия высокого уровня электромагнитных помех, искажающих
полезный сигнал. Вейвлет-преобразование позволяет представить зарегистрированные
сигналы в частотно-временной форме и отличить импульсы ЧР от помех. В процессе
вейвлет-преобразования
происходит
перемножение
заданной
функции
(зарегистрированный сигнал) с функцией-вейвлетом и суммирование результатов
перемножения на всей области определения заданной функции. Это позволяет выявить
временные интервалы, где присутствуют частоты, характерные для частичных разрядов,
определить максимумы частичных разрядов в этих интервалах, и отсеять помехи, где эти
частоты отсутствуют.
Для
проведения
вейвлет-преобразования
на
начальном
этапе
необходимо
определиться с функцией-вейвлетом. С учётом формы импульса частичных разрядов и
условия ортонормальности базиса эта функция должна удовлетворять требованиям
компактности,
ограничения
продолжительность
и
ассиметрии.
При
проведении
исследований, связанных с подбором функции-вейвлета, было установлено, что для
селекции сигналов частичных разрядов наиболее подходящими являются вейвлеты
Добеши, как наиболее удовлетворяющие вышеперечисленным требованиям.
При проведении диагностики на работающем высоковольтном оборудовании
наиболее близкими по частотному составу к импульсам частичных разрядов являются
импульсы помех, создаваемых коронными разрядами.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
На практическом занятии с целью освоения методики выделение диагностического
сигнала моделируются импульсы частичного и коронного разрядов, производится
их
вейвлет-преобразование и анализ полученных результатов. Вычисления производятся в
программном комплексе Matlab. Графически результаты проводимого математического
эксперимента частично представлены на рис. 2 и 3.
scales a
Absolute Values of Ca,b Coefficients for a = 0.2
0.2
10
20
30
40
50
60
70
time (or space) b
80
90
100
110
Рис. 2. Вейвлет-преобразование импульса частичного разряда
scales a
Absolute Values of Ca,b Coefficients for a = 0.2
0.2
5
10
15
20
25
30
35
time (or space) b
40
45
50
Рис. 3. Вейвлет-преобразование импульса коронного разряда
Очевидно, что ярко выраженные визуальные различия представленных на рисунках
частотно-временных характеристик импульсов частичных и коронных разрядов могут
быть
использованы
для
повышения
достоверности
диагностики
методом
ЧР.
Количественно эти различия обнаруживаются при анализе матриц, полученных в ходе
вычислений, и составляют более двух порядков. Это позволяет диагностическим
программным средствам безошибочно выделить частичные разряды на фоне помех.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Разработать алгоритм обработки электрошумового сигнала диагностики силового
трансформатора.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 8.
Тема практического занятия: Вибрационное обследование высоковольтного
оборудования .
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных занятиях; приобретение практических навыков выбора аппаратуры и
методики вибрационного обследования высоковольтного автотрансформатора.
ОСОБЕННОСТИ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Вибродиагностика широко применяется для оценки состояния высоковольтного
оборудования, причём, в первую очередь, трансформаторного. Вибрация элементов
характеризует
одновременно
целый
комплекс
эксплуатационных
показателей
трансформаторов: параметры циклических электрических и механических нагрузок,
параметры резонансных режимов работы различных деталей, степень износа особо
напряженных элементов и т. д. В настоящее время вибродиагностика проводится в
процессе комплексного обследования оборудования с заданной периодичностью, что
позволяет контролировать вибрационное состояние оборудования на текущий момент.
Вибрационная диагностика обеспечивает контроль состояния наиболее уязвимых и, как
правило,
наиболее
дорогостоящих
элементов
высоковольтного
оборудования.
Перспективно применение вибродиагностики для мониторинга.
Современный силовой трансформатор, как динамически сложная система, имеет
сплошной спектр вибрации с отдельными дискретными выбросами в диапазоне частот до
5000 Гц. Дискретные частотные составляющие спектра вибрации обусловливаются
конкретными, сильными источниками возбуждения электрического, механического,
гидродинамического и аэродинамического происхождения. Изучение спектра вибрации
включает спектральный анализ частоты и уровня дискретных составляющих, выявление
их принадлежности к определенным элементам трансформатора, установление причин
возбуждения и закономерности изменения параметров вибрации.
Основными причинами вибрации силовых трансформаторов являются:
-
магнитопроводы;
-
обмотки;
-
электродвигатели маслонасосов и вентиляторов;
-
вентиляторы;
-
маслонасосы;
-
шлейфы трубопровода, сопряженные с маслонасосами.
ИЗУЧЕНИЕ АППАРАТУРЫ И МЕТОДИКИ ВИБРАЦИОННОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ
БАКА АВТОТРАНСФОРМАТОРА, СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
АКТИВНОЙ ЧАСТИ И ДВИГАТЕЛЕЙ МАСЛОНАСОСОВ
На практическом занятии студентами проводится обработка результатов диагностики
состояния
элементов
активной
части
маслонаполненных
трансформаторов
по
вибропараметрам с использованием виброметра «Диана-2М» и экспертной системы
оценки “ВЕСТА 3” фирмы “Вибро-Центр”.
При проведении обследования учитывалось:
1. Нагрузка объекта на момент обследования - 48%.
2. Технические параметры объекта измерения.
3. Конструкционные особенности объекта измерения:
- магнитопровод имеет трехстержневую конструкцию, однорамный, шихтованный из
отдельных листов электротехнической стали с изоляционным покрытием;
- стяжка стержней осуществляется бандажами из стеклоленты, а ярем – с помощью
ярмовых балок и стальных полубандажей. Ярмовые балки представляют собой сварную
металлическую конструкцию образного профиля с усиливающими ребрами. Верхние и
нижние ярмовые балки соединены между собой вертикальными пластинами. В местах
соединения имеются клиновые устройства, позволяющие выбирать зазоры в узлах
соединеия ярмовых балок с пластинами;
-обмотки автотрансформатора располагаются на стержне концентрически. Расположение
обмоток от стержня – НН – ОО – ПО – РО. Для придания большей механической
прочности снаружи обмотка РО стягивается бандажами изстеклоленты, бандажи
накладываются на полосы из электрокартона. Изоляция между соседними обмотками –
маслобарьерного типа.
4. Температура воздуха и масла на момент обследования. Тв=+22°С.
Твсм=60°С.
Измерение уровня вибрации на стенке бака автотрансформатора
Описание работы: мысленно производится разметка бака автотрансформатора, при этом
поверхность по высоте делится на два уровня: уровень верха обмотки и уровень низа
обмотки. По периметру бак автотрансформатора разбивается на сектора. Отсчет номеров
секторов проводится от левого сектора на стороне ВН трансформатора (фаза А) в сторону
фазы С и далее против часовой стрелки. Таким образом бак АТ-2 поделился на 6 секторов.
В табл. 1 приведены среднеквадратические значения виброскорости V(мм/с) и
виброперемещений S(мкм) в этих секторах по двум уровням (верх-низ).
Таблица 1
Фаза Обмотка
А
ВН верх
А
ВН низ
В
ВН верх
В
ВН низ
С
ВН верх
С
ВН низ
С
НН верх
С
НН низ
В
НН верх
В
НН низ
А
НН верх
А
НН низ
V
8,0
9,5
7,8
10,1
11,3
7,8
13,7
19,1
9,0
9,8
8,8
15,0
S
8,688
16,9537
15,9689
15,8493
10,8469
15,5271
25,4085
39,713
15,9044
15,2602
15,3706
21,7121
Эти данные получены на основе обработки результатов эксперимента, графически
представленных на рис. 1.
А)
Г)
Б)
Д)
В)
Е)
Рис. 1.
По
данным
ряда
организаций,
выполняющих
диагностические
обследования,
нормально работающий трансформатор характеризуется следующими значениями
вибрационных параметров:

ускорение – ниже 10 м/с2;

виброскорость – ниже 20 мм/с;

виброперемещение – 100 мкм.
Заключение: Повышенная вибрация бака автотрансформатора, в точке С НН
низ значение СКЗ практически равно предельно допустимому.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Оценить состояние маслонасоса трансформатора по результатам вибродиагностики,
представленным на рис 2.
Результаты измерения виброскорости (мм/с) для маслонасосов в точках 1-5 :
Маслонасос № 1
Направление / точки
Вертикальное
Поперечное
Осевое
1
2,4000
3,3000
1,5000
2
2,3000
2,2000
1,7000
3
1,5000
-
Рис. 2
4
-
5
-
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 9.
Тема практического занятия: Применение метода токовых диаграмм для оценки
состояния высоковольтного оборудования.
Задачи практического занятия: закрепление теоретических знаний, приобретённых на
лекционных
занятиях;
приобретение
практических
навыков
оценки
состояния
высоковольтного оборудования на основе метода токовых диаграмм.
. АНАЛИЗ ТИПОВЫХ ТОКОВЫХ ДИАГРАММ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Анализ процесса протекания тока через электромагнит управления выключателем.
Ранее для масляных выключателей эти токи практически не измерялись, но для
современных элегазовых выключателей требуется измерять. Информация о токах очень
полезная для оценки состояния выключателя.
Рассмотрим кривую тока электромагнита отключения рис.1.
2
6
5
1
3
7
4
Рис. 1. Диаграмма тока электромагнита:
1- момент подачи напряжения на электромагнит
2- начало движения сердечника электромагнита
3- момент упора сердечника в защелку
4- завершение движения сердечника электромагнита
5- участок кривой тока, определяемый приложенным
омическим сопротивлением катушки электромагнита
6- момент размыкания блок - контактов
7- прекращение протекания тока
напряжением
Из-за того, что меняются параметры сердечника, ток меняется, нарастает и выходит
на полочку 5. Ток здесь определяется только приложенным напряжением и омическим
сопротивлением обмотки. В точке 6 срабатывают блок-контакты и разрывают цепь тока.
7- прекращение протекания тока.
По соотношению тока в точке 2 и на участке 5 можно судить о величине запаса по
напряжению срабатывания в цепи управления выключателем. Чем больше разность между
токами, тем больше запас по напряжению. При уменьшении напряжения до значения, при
котором ток не превысит ток начала движения сердечника, сердечник электромагнита
останется неподвижным, и выключатель не будет управляться.
По величине максимального тока 5 можно судить об омическом сопротивлении
катушки электромагнита и состоянии контактных соединений в цепи управления
выключателем.
По моменту размыкания БК 6 можно судить о состоянии регулировки БК. Используя
курсоры, можно определить, при каком значении хода происходит размыкание БК.
Измерение токов соленоидов включения и просадки напряжения.
Для диагностики, результаты которой представлены на рис. 2, используются токовые
клещи. Приборы комплектуются клещами на номинальные токи 20,50,100,200,400 А.
4
2
5
3
12345-
момент подачи напряжения на соленоид
начало движения сердечника соленоида
выбрался люфт в движении сердечника соленоида
движение сердечника
сработали БК
Рис.2. Диаграмма тока соленоида включения.
Приборы так же измеряют просадку напряжения. Часто бывают споры, в чем
причина затягивания собственного времени включения. Или виноват привод, или большая
просадка напряжения сети. Напряжение садится так, что выключатель не обеспечивает
собственное время включения. В приборе всё будет записано и задокументировано,
выдано в виде протокола. Остается только проанализировать.
Диагностика неисправности выключателя «Не работает масляный буфер»
На рис. 3 и 4 приведены графики зависимости скорости движения подвижных частей от
хода и времени.
Рис. 4. График V=f(t)
Рис. 3. График V=f(S)
В выделенном участке видно, что траверса делает многократные возвратные
движения, скорость её не гасится масляным буфером. Эту же неисправность можно
посмотреть на графике в другой развертке – скорость, как функция времени рис.2.47.
Здесь очень хорошо видны колебания скорости.
Диагностика неисправности выключателя «Сильно зажаты щеки направляющего
устройства»
График, приведенный на рис. 5, отличается от графика работы исправного выключателя
тем, что скорость движения траверсы, начиная с точки 1, снижается, что не наблюдается у
исправного выключателя. Еще более заметно неисправность проявляется в том, что
полностью отсутствует медленное движение траверсы на участке работы масляного
буфера. А если
рассмотреть
процесс
включения
этого
же выключателя,
приведенный на рис. 6, то наличие затираний штанги с траверсой становится совершенно
очевидным. Причем по координате «ход» можно даже выделить участки хода
штанги с траверсой, на которых затирание и происходит.
1
Рис. 6. График V=f(t)
Рис. 5. График V=f(S)
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Расшифровать результаты диагностики выключателя по диаграммам, приведенным
на рис. 7.
4
1
2
Полюс B
3
Полюс C
a
0
Рис. 7. Наложение графиков процессов отключения, развернутых во времени, двух
полюсов выключателя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Овчаренко Н.И. Автоматизированный анализ состояния высоковольтного
оборудования. М.: Изд. дом МЭИ. 2009. 473с.
2. Дьяков А.Ф., Овчаренко Н.И. Микропроцессорная автоматика и релейная защита
электроэнергетических систем. М.: Изд. дом МЭИ. 2010. 610 с.
3. Таев И.С. Электрические аппараты управления. М.: Энергоатомиздат. 2003. 342 с.
4. Михеев Г.М. Цифровая диагностика высоковольтного оборудования. М.: Изд. дом
«ДОДЭКА». 2008. 298 с.
5. Фалин Ю.М. Интеллектуальные системы анализа и управления в системах
электроснабжения. М.: Изд. дом «ДОДЭКА».. 2009. 318 с.
6. Диагностические приборы СКБ энергетического приборостроения. Техническое
описание. Иркутск. 2012. 143 с.
Дополнительная литература
1. Алексеев, О.В. Высоковольтные аппараты / О.В. Алексеев, В.А. Фёдоров, С.И.
Резин.– М.: Энергоатомиздат, 2001. – 372 с. – ISBN 978-5-4634-4321-2.
2. Зиновьев Г.С. Силовая электроника. Учебник НГТУ. Новосибирск: 77
3. Энергетическая электроника: справочное пособие / Под ред. В.А. Лабунцова. – М.:
Энергоатомиздат, 2002. – 441 с. – ISBN 978-5-364-00531-1.
4. Зиновьев Г.С. Прямые методы определения диагностических показателей
высоковольтных преобразователей. Учебник НГТУ. Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2006.
377 с.
5. Электротехнический справочник/ Под ред. В.Г. Герасимова-М.: Энергоатомиздат.
1986. 675 с.
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Электронное средство обучения по дисциплине «Средства и методы дигностики
высоковольтного оборудования» / Комплект из 52 слайдов. Составитель В.А.
Шахнин.
2. Микропроцессорные устройства управления энергетической электроники. НТЦ
«Радиус-Автоматика» / Компьютерная презентация. – Зеленоград: НТЦ «РадиусАвтоматика» 2009г.
3. Интеллектуальные вентильные силовые модули (г. Саранск) / Компьютерная
презентация. – Саранск: ОАО «Электровыпрямитель», 2009г
4. www.elvipr.ru
5. www.proel.ru
6. www.vei.ru