Практическое применение метода DCRM: диагностика дугогасительных контактов элегазовых выключателей прибором DCRT-200

В 2000-х российская энергетика шагнула в новую эпоху, начав масштабную модернизацию высоковольтного оборудования и массовую замену морально и физически устаревших воздушных и масляных выключателей на современные элегазовые. Основными преимуществами новых технологий были компактность, высокая отключающая способность, минимальная пожароопасность по сравнению с масляными, а главное — большой срок эксплуатации (до 30 лет) и значительное снижение эксплуатационных затрат.

Производители позиционировали элегазовые выключатели как оборудование с практически нулевыми эксплуатационными и ремонтными издержками, и на момент установки капитальный ремонт виделся далеко «где-то там в будущем», а если что-то где-то и необходимо будет проверить, то повсеместной стала практика передачи всех обязательств по обслуживанию и ремонту организациям-производителям.

Как результат, за прошедшие два десятилетия собственная база знаний и практических навыков в диагностике, ремонте или восстановлении элегазовых выключателей внутри многих энергетических компаний России не сформировалась.

А наряду с этим, как и у любого объекта, который находится в постоянной работе, у элегазовых выключателей существуют свои распространенные критические дефекты: загрязнение газовой смеси продуктами горения дуги и износ дугогасительной системы, в частности обгорание дугогасительного контакта. Подобные скрытые дефекты «визуально» могут долго не проявляться и ждать своего часа — момента отключения тока короткого замыкания (КЗ).

В зависимости от тяжести дефекта могут быть следующие последствия:

• выключатель утрачивает работоспособность одного из полюсов, не сумев погасить дугу;
• контактная система выключателя «спаивается» внутри дугогасительной камеры и рвется, выводя из строя весь выключатель;
• взрыв выключателя (не отключенная дуга в замкнутом объеме приводит к лавинообразному росту давления и физическому разрушению корпуса, разлетающиеся осколки способны повредить соседние ячейки, шинные мосты и другое дорогостоящее оборудование подстанции).

ДИАГНОСТИКА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ABB LTB145D1/B ПОСЛЕ НЕУДАЧНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ

Высоковольтный выключатель ABB LTB145D1/B находится в эксплуатации около 10–15 лет. Не отработав свой полный срок службы, выключатель не справился с отключением тока КЗ номиналом порядка 10–15 кА. Для ликвидации КЗ отработал секционный выключатель. После данной ситуации возникла необходимость оценить техническое состояние контактной системы объекта, чтобы понять масштаб повреждений и принять решение о дальнейшей эксплуатации (рисунок 1). Для диагностики было выбрано устройство DCRT-200 производства ООО «СКБ ЭП» (рисунок 2), которое обеспечивает контроль безразборным методом DCRM.

Метод DCRM. Суть метода заключается в безразборной диагностике с построением графика зависимости сопротивления от хода, в момент, когда через двигающийся контакт пропускается постоянный ток и с высокой частотой на нем фиксируется падение напряжения.

Исправный контактный узел элегазового выключателя на графике имеет две четко отличные зоны (рисунок 3, синяя кривая):

• зона низкого сопротивления — соответствует замкнутому состоянию главных контактов;
• зона характерной «ступеньки» — в момент размыкания главных контактов ток переходит на дугогасительные контакты, сопротивление которых на порядок выше (эта разница и отображается на графике в виде «ступеньки»).

Анализируя форму такого графика, его синхронность по фазам и абсолютные значения сопротивлений, можно сделать вывод о степени износа контактов, их длине и наличии таких дефектов, как подгар, смещение или полное отсутствие дугогасительного контакта.

DCRT-200: диагностика и анализ результатов. При проведении теста методом DCRM рекомендуется сравнивать эталонный график исправного выключателя с вновь полученным. В данном случае, как это часто бывает на практике, эталонные графики отсутствовали или были утеряны. Поэтому методика диагностики свелась к сравнительному анализу графиков DСRM пофазно между собой (рисунок 3).

Для получения эталонного графика и референсного значения была протестирована фаза С путем проведения операции отключения. График показал четкую «ступеньку», указывающую на последовательный разрыв главного и дугогасительного контактов. Длина дугогасительного контакта составила 16,7 мм, что свидетельствовало о ее нормальном состоянии (определяется по графику расстановкой курсоров). Также был зафиксирован нормальный показатель сопротивления главного контакта — около 49 мкОм.

После получения референсного значения была проведена диагностика фазы В при операции «отключение». По результатам было выявлено полное отсутствие дугогасительного контакта, что видно по отсутствию «ступеньки» на графике сопротивления (рисунок 3, черная кривая). «Ступенька» образуется из-за разности сопротивления главного контакта и дугогасительного. Сопротивление дугогасительного контакта здесь на порядок больше сопротивления главного контакта и в данном случае — 2000 мкОм.

Вывод. Диагностика однозначно показала, что дальнейшая эксплуатация этого объекта не рекомендуется без ревизии дугогасительного устройства, так как он полностью утратил коммутационную способность номинальных токов по фазе В.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Если бы диагностика методом DCRM проводилась с регулярной периодичностью, то удалось бы диагностировать износ дугогасительного контакта на ранней стадии. На графиках это отражалось бы постепенным уменьшением длины «ступеньки» и ростом сопротивления, что позволило бы планово заменить полюс элегазового выключателя и исключить аварийную ситуацию.

DCRT-200 — это современное решение для диагностики и контроля состояния дугогасительных контактов элегазовых выключателей от российского производителя ООО «СКБ ЭП».

DCRT-200 позволяет измерить динамическое сопротивление дугогасительного контакта безразборным методом (методом DCRM) без вмешательства в работу привода элегазового выключателя и разборки дугогасительной камеры. Измерения, на основании которых оценивается техническое состояние дугогасительных контактов, выполняются при штатном отключении выключателя, отключенного от рабочего напряжения.

DCRT-200 дополняет и расширяет область применения приборов ПКВ/М7 и ПКВ/У3, которые позволяют измерять параметры времени, скорости и хода высоковольтных выключателей. Приборы реализуются со специальным программным обеспечением для ПК, в том числе для диагностики выключателей по графическим данным, которые регистрирует и DCRT-200.

Внедрение современных диагностических методик, таких как DCRM, и доступных российских приборов, таких как DCRT-200 от ООО «СКБ ЭП», — это гарантированный путь к обеспечению надежной и безаварийной работы парка элегазовых выключателей.