ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (ОмГУПС (ОмИИТ)) Кафедра «Элетроснабжение железнодорожного транспорта» Факторы, определяющие выработанный относительный износ вакуумной камеры при одном отключении выключателя Реферат по дисциплине «Диагностика и надежность устройств электроэнергетики» Студент гр. 41П ________ Р. Е. Андреев «___» ________ 2024 г. Руководитель – доцент кафедры «ЭЖТ» ________ Р. Б. Скоков «___» ________ 2024 г. Омск 2024 Содержание Введение…………………………………………………………………………...3 1. Механический ресурс………………………………………………………4 2. Коммутационный ресурс…………………………………………………..4 3. Существующие методы оценки коммутационного ресурса выключателей……………………………………………………………………..4 4. Допустимое количество включений и отключений……………………...5 5. Факторы износа вакуумной камеры………………………………………5 6. Заключение…………………………………………………………………6 7. Библиографический список………………………………………………..7 2 Введение Вакуумный выключатель — это высоковольтный выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Предназначен для коммутаций (операций включения-отключения) электрического тока — номинального и токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках. Принцип работы вакуумного выключателя основан на изоляции электрической цепи от окружающего пространства путём создания вакуума внутри его корпуса. Когда номинальный ток превышается, контакты выключателя разъединяются, прерывая электрическую цепь и предотвращая повреждение системы. Вакуумные выключатели могут классифицироваться по классу напряжения: на устройства на 6–10 кВ, на 35 кВ, на 110–220 кВ. Область применения вакуумных выключателей включает распределительные подстанции, плавильные металлургические цехи, трансформаторы нефтегазовой и химических отраслей, электрические системы ЖД транспорта, шахты и рудники. 3 1. Механический ресурс Учет механического ресурса может производиться при каждом срабатывании привода выключателя независимо от протекания или отсутствия тока. Механический ресурс выключателя обычно задается в паспортных данных. Так как его величина характеризует работу выключателя без токовой нагрузки, то обычно нет необходимости рассчитывать и прогнозировать его значение за исключением специфических особенностей эксплуатации. 2. Коммутационный ресурс Коммутационный ресурс без осмотра и ремонта дугогасительного устройства определяется допустимым для выключателя суммарным числом операций включения и отключения при нагрузочных токах и токах КЗ. Как видно, данное определение не устанавливает ни количества операций, ни значений коммутируемого тока, ни типа выполняемых операций (отключения или включения), ни параметров следующей операции, в которой может произойти отказ выключателя. Попытки ввести однозначность в понятие коммутационного ресурса, например, количество операций отключения номинального тока отключения, не удались, во-первых, из-за дороговизны подобной процедуры (необходимо проводить достаточно большую серию испытаний при одинаковых условиях, что выходит за рамки типовых испытаний), а во-вторых, из-за того, что, как показывает статистика, выключатели за время жизни практически ни разу не отключают токи, по значению близкие к номинальным токам отключения. 3. Существующие выключателей. методы оценки коммутационного ресурса На настоящее время существует несколько подходов по определению коммутационного ресурса выключателей. Их можно разделить на две основные группы: 1) Методы, основанные на построении зависимости допустимого числа коммутаций от величины коммутируемого тока на основании паспортных данных выключателя; 2) Методы, учитывающие совокупность параметров, на основании данных о которых формируется интегральный показатель уровня технического состояния выключателя. Все рассматриваемые методы позволяют получить величину коммутационного ресурса. На основании результирующих численных 4 значений ресурса можно сделать выводы об уровне технического состояния оборудования с той или иной степенью точности. В то же время каждая группа методов имеет свои характерные достоинства и недостатки. 4. Допустимое количество включений и отключений К первой группе можно отнести методы, , в частности методику НИЦ ВВА. Расход коммутационного ресурса определяется по зависимости допустимого количества отключений (включений) от тока, которые строятся на основании данных предприятий-изготовителей. Отличия подходов в данной группе заключаются лишь в способе задания и построения зависимости допустимого числа коммутаций от величины коммутируемого тока. Рисунок. 1. Пример зависимости допустимого количества отключений и включений для выключателей 5. Относительный износ вакуумной камеры выключателя может зависеть от нескольких факторов: при отключении 1. Рабочие условия: Температура и влажность окружающей среды могут влиять на состояние материалов камеры. 2. Частота включения/выключения: Частые циклы работы могут приводить к ускоренному износу. 3. Тип и качество материалов: Используемые в конструкции вакуумной камеры материалы определяют её долговечность и устойчивость к износу. 4. Уровень вакуума: Чем выше уровень вакуума, тем меньше вероятность загрязнения и коррозии, что может снизить износ. 5 5. Электрическая нагрузка: Высокие токи и напряжения могут вызывать дополнительные механические и термические нагрузки на камеру. 6. Конструкция выключателя: Разные конструкции выключателей могут по-разному влиять на процесс отключения и, соответственно, на износ. 7. Чистота контактов: Загрязнение или окисление контактов может привести к дуговым разрядам, что увеличивает износ. 8. Скорость отключения: Быстрое отключение может вызвать механические напряжения и ударные нагрузки. 9. Качество сборки: Неправильная сборка может привести к неравномерному распределению напряжений и ускоренному износу. Учет этих факторов поможет более точно оценить относительный износ вакуумной камеры. 6 Заключение Исходя из этого, предпринимаются попытки предложить подходы к оценке коммутационного ресурса, в которых при подсчете ресурса можно использовать различные значения коммутируемого тока. В основе этого лежит предположение, что каждая коммутационная операция приводит к некоторому износу контактов и других элементов дугогасительной камеры, ограничивая срок службы, и что в зависимости от значения коммутируемого тока в процентах от номинального тока отключения этот износ можно оценить. Такое приближение к оценке коэффициента износа при разных токах отключения принято в документах МЭК. На базе подобного подхода разрабатываются методы и устройства учета коммутационного ресурса выключателя различными исследовательскими организациями и производителями электрооборудования, в том числе и отечественным. 7 Библиографический список 1. Вакуумные дугогасительные камеры, разработанные Всесоюзным электротехническим институтом им. В.И. Ленина IГ. С. Белкин, И.А. Лукацкая, А.А. Перцев и др. // Электротехника, 1991, № 12. С. 9-15. 2. Селикатова С.М., Лукацкая И.А. Начальная стадия вакуумной дуги отключения // ЖТФ, 1972, XLII, вып. 7. С. 1508-1515. 3. Неклепаев Б.Н., Востросаблин А.А. Методика оценки остаточного ресурса выключателей при эксплуатации // Промышленная энергетика. – 1992. – № 10. – с. 31-32. 4. ГОСТ Р 52565-2006 Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия. [Электронный ресурс]. 5. Андреев Д.А., Назарычев И.А. Анализ методов оценки коммутационного ресурса высоковольтных выключателей // Вестник ИГЭУ. – 2008. - № 2, с. 1-15. 8
