Бесплатная горячая линия 8 800 700 28 15 sales@kocos.ru
Эффективные испытания высоковольтных выключателей
21 июня 2019
Кристиан Студен, дипломированный инженер,
менеджер по продукции, KoCoS Messtechnik AG, Корбах, Германия


Для оценки работоспособности автоматических выключателей среднего и высокого напряжения необходимо проводить различные испытания. При этом в случае испытания некоторых объектов имеется определённая специфика. Например, КРУЭ создают специалистам особые проблемы, одной из которых является сложность подключения контрольно-измерительного оборудования. Во всем мире также растёт спрос на оборудование для испытания первого срабатывания (First trip). В приборах для проверки высоковольтных выключателей ACTAS используются внешние датчики вместе с внешними сигналами запуска. Большое преимущество такого метода проведения измерений – это отсутствие необходимости отсоединения. Токи в катушках регистрируются с помощью токовых клещей, а длительности срабатывания главных контактов определяются с помощью емкостных отводов напряжения или токовых клещей. Это обеспечивает быстрое и безопасное проведение измерений первого срабатывания и определение длительностей срабатывания элегазовых выключателей среднего напряжения и КРУЭ, которые заземлены с обеих сторон.

 Испытание выключателей в рабочем режиме


Являясь составной частью системы электроснабжения, выключатель функционирует в основном как проводник, от которого требуется только иметь как можно меньшее переходное сопротивление. Зачастую выключатель находится в замкнутом состоянии годами. Когда происходит сбой, автоматический выключатель должен немедленно разомкнуть цепь, в которой протекает высокий ток короткого замыкания. Таким образом, он должен сохранять способность размыкать цепь за время, указанное в его паспортных данных, весь период своего бездействия.
На практике это не всегда выполняется и выключатель не срабатывает за время, заявленное его производителем. Причиной этого могут быть различные отложения, вызванные затвердеванием смазки или воздействием окружающей среды. Данная проблема решается путём выполнения первого переключения. В некоторых случаях избавиться от отложений не получается даже после проведения нескольких операций переключения, что ставит под угрозу безопасность функционирования энергосистемы. Периодические испытания выключателей, в частности измерение времени срабатывания, имеют своей целью получение информации о состоянии контактной системы. При традиционных методах измерения (в автономном режиме) выключатель отсоединяется и заземляется перед испытанием, и для этого требуется, чтобы операция первого переключения была выполнена до подключения измерительного оборудования. При этом невозможно сделать выводы о поведении автоматического выключателя во время первого срабатывания. И это только одна из причин, по которым во всем мире возрастает потребность в испытании автоматических выключателей в рабочем режиме, то есть без их предварительного отсоединения. Кроме этого, растут требования, предъявляемые к испытаниям выключателей: на сегодняшний день требуются приборы, реализующие гибкие и быстрые методы измерения. Приборы ACTAS производства компании KoCoS Messtechnik AG отвечают этим требованиям.
Схема подключения прибора ACTAS с использованием токовых клещей переменного/постоянного тока при измерении первого срабатывания.
Рис. 1.  Схема подключения прибора ACTAS с использованием токовых клещей переменного/постоянного тока при измерении первого срабатывания (First trip).


С помощью ACTAS выключатели можно испытывать в рабочем и в автономном режимах, используя различные методы. Например, испытания, проводимые во время или после работ по техническому обслуживанию выключателя, обычно выполняются в автономном режиме, то есть после того, как автоматический выключатель был отсоединён и заземлён. Однако тестирование в автономном режиме обычно очень трудоёмко. Методы динамических измерений предлагают множество способов проведения подробного анализа без необходимости открытия камеры главных контактов.

 Преимущества метода первого срабатывания (First trip)


Испытание в рабочем режиме с использованием метода первого срабатывания имеет некоторые преимущества по сравнению с испытанием в автономном режиме.
Очевидным преимуществом метода первого срабатывания является экономия времени, которое тратиться на отсоединение и изоляцию выключателя от другого оборудования при использовании иных методов. Кроме того, положительные результаты испытания в рабочем режиме избавляют от проведения испытаний в автономном режиме, так как они показывают корректное срабатывание выключателя в реальных условиях.
При подключении ACTAS к вторичным обмоткам трансформаторов тока можно использовать до девяти токовых клещей переменного/постоянного тока. Также доступны три канала измерения постоянного напряжения. Токовые клещи переменного/постоянного тока подключаются к автоматическому выключателю, находящемуся в рабочем режиме. Клещи устанавливаются на вторичных обмотках трансформаторов тока и на рабочих катушках. Время срабатывания определяется по записанным сигналам, а ток катушки может дать представление о состоянии компонентов РУ.
Результаты измерения первого срабатывания с помощью ACTAS P260
Рис. 2. Результаты измерения первого срабатывания с помощью ACTAS P260: результирующие дискретные сигналы с главных контактов, синусоидальные токи во вторичных обмотках трансформаторов; внешний сигнал запуска измерений – ток катушки.


Помимо времени срабатывания главных контактов, которое определяется по току во вторичных обмотках трансформаторов тока, также могут регистрироваться токи катушки. В соответствии с МЭК 62271-100 измеренное время срабатывания состоит из времени отделения контакта и времени горения дуги. Благодаря большому количеству аналоговых измерительных входов ACTAS обеспечивает возможность записи времени срабатывания вспомогательных контактов. Также возможна запись перемещений посредством кодовых датчиков положения, встроенных в выключатель, чтобы избежать необходимости обращения с незащищёнными приводами. Дополнительные преимущества испытания в рабочем режиме обусловлены тем, что не нужно отсоединять цепи управления и клеммные колодки, расположенные в шкафу. Это позволяет избежать ошибок, вызванных изменениями в схеме при подключении измерительного оборудования.
Важно, что при оценке результатов не имеет значения, были ли они получены в рабочем режиме или в автономном. Данные новых и предыдущих испытаний можно сравнить, наложив сигналы друг на друга. Таким же образом можно сравнить кривые тока и напряжения катушки, чтобы отделить некорректные срабатывания расцепляющих катушек от сбоев напряжения питания.

 Пассивное определение времени срабатывания КРУЭ среднего напряжения


Как правило, для выключателей среднего напряжения измеряются время отделения контакта и контактные сопротивления. В некоторых случаях также записываются соответствующие характеристики перемещения, чтобы иметь представление о состоянии выключателя в целом. В этом случае испытательные провода подключаются непосредственно к главным контактам.
Однако для КРУЭ практически нет способов присоединения испытательных проводов к главным контактам. В некоторых случаях подключение можно выполнить посредством резервных панелей или других компонентов. Если испытания первого срабатывания проводятся на объекте, находящемся в процессе сооружения, обычно имеются способы проведения измерений традиционным способом. Если же объект уже эксплуатируется, то планирование и выполнение измерений занимают много времени, что делает традиционный метод довольно неэкономичным при тестировании КРУЭ.
Новый метод с использованием внешних датчиков позволяет проводить испытания в описанных условиях гораздо эффективнее.
Системы индикации напряжения (VDS – Voltage Detection System), установленные на объектах, используются для измерения времени срабатывания. Это емкостные точки измерения для индикаторов напряжения или встроенные емкостные индикаторы напряжения, соответствующие стандарту VDE 0682-415 или МЭК 61243-5. При отсутствии трансформаторов напряжения эти точки являются единственным способом подключения к главным контактам выключателей.
К емкостным точкам можно подключить аналоговые входы прибора ACTAS для измерения трёхфазных синусоидальных напряжений. Чтобы иметь возможность определять время срабатывания, необходимо использовать токовые клещи, которые устанавливаются на размыкающие и замыкающие катушки. Таким образом, процедура измерения по этому методу аналогична процедуре первого срабатывания. В ACTAS можно сконфигурировать до пяти условий запуска измерений на основе различных сигналов (дискретных, аналоговых, сигнала определённого контакта, например, вспомогательного). После возникновения такого условия измерение длительности срабатывания выполняется автоматически.
В приборе ACTAS P360 есть в общей сложности девять разъёмов для подключения внешних датчиков, к которым можно подключать токовые клещи, а также датчики давления и перемещения. Благодаря двойной функциональности этих разъёмов к ним можно подключать аналоговые, дискретные или инкрементные датчики. Это позволяет одновременно регистрировать и анализировать ток в замыкающих и размыкающих катушках, а также токи приводов, установленных в КРУЭ среднего напряжения, например, разъединителей. Для этого требуется только испытательный прибор с соответствующими токовыми клещами, другие компоненты не нужны. Расчёт и оценка результатов также выполняются автоматически, что является преимуществом ACTAS.

Результат измерения КРУЭ посредством VDS
Рис. 3. Результат измерения КРУЭ посредством VDS: результирующие дискретные сигналы с главных контактов, синусоида напряжения, измеренного через VDS; внешний сигнал запуска – ток катушки.



 Определение времени срабатывания КРУЭ с заземлением с обеих сторон


Для высоковольтных систем существует базовое требование, чтобы любые объекты, на которых выполняются работы, были заземлены. Стандарты DIN VDE0105-100 и EN50110-1 кроме этого требуют, чтобы при испытаниях КРУЭ на подстанции должно быть заземление с обеих сторон. Для ОРУ измерение с заземлением с обеих сторон, как правило, не является серьёзной проблемой. В этом случае компания KoCoS предлагает совместное использование приборов ACTAS c микроомметрами PROMET для динамического измерения времени срабатывания. Оба прибора могут использоваться автономно, но также возможно управлять микроомметрами с помощью ACTAS.
При использовании метода динамического измерения времени срабатывания PROMET выступает в качестве измерительного провода, подключаемого к главному контакту. Микроомметры PROMET SE имеют два токовых выхода и два входа напряжения. На каждый токовый выход может быть подано до 200 А. Время срабатывания прерывателя можно определить по току или по измеренному падению напряжения. Помимо времени срабатывания могут измеряться статическое и динамическое сопротивление без изменения настроек в приборе. Внешние датчики также играют здесь важную роль, поскольку для измерения сопротивления с заземлением с обеих сторон могут использоваться токовые клещи.
При использовании этого метода испытания КРУЭ не так просто определить время срабатывания из-за очень низкого отношения сопротивлений заземления и прерывателя. Многие методы испытаний можно использовать только в том случае, если удалить элегаз, а затем повторно ввести его. Кроме этого, выключатель должен быть полностью отсоединён. С другой стороны, компания KoCoS предлагает метод первого срабатывания, который позволяет быстро испытывать системы КРУЭ.
Другим способом определения времени срабатывания КРУЭ, заземлённого с обеих сторон, является комбинация методов первого срабатывания и динамического измерения длительности срабатывания. Здесь выключатель должен иметь как минимум один изолированный заземляющий переключатель, подключённый к внешней стороне. Необходимо и использование микроомметров PROMET, которые в зависимости от модели генерируют токи до 600 А и могут управляться посредством ACTAS. Однако в этом случае в качестве датчиков тока используются катушки Роговского, так как их можно подключать к изолированному заземляющему переключателю. Характеристики тока, измеренные в изолированном заземляющем переключателе во время операции переключения, могут использоваться для определения времени срабатывания при размыкании и замыкании автоматического выключателя. Этот метод имеет большое преимущество с точки зрения безопасности, поскольку КРУЭ может оставаться заземлённым с обеих сторон на протяжении всего тестирования.
В заключении следует отметить, что использование внешних датчиков позволяет проводить эффективные гибкие и быстрые испытания высоковольтных выключателей и распределительных устройств без ущерба безопасности персонала и объекта измерения.

Приборы ACTAS, токоизмерительные клещи и микроомметр PROMET SE
Рис. 4. Приборы ACTAS, токоизмерительные клещи и микроомметр PROMET SE




© kocos.ru, 2019
© ООО "Евротест", 2019

Частичное или полное использование материалов статьи возможно только с разрешения правообладателя
все статьи

Сделать заказ!