Система діагностики масляного вимикача високої напруги - патент Україна 2327179 - Башкирцев
Система діагностики масляного вимикача високої напруги включає масляний вимикач високої напруги, що складається з трьох полюсів, кожен з яких містить масляний бак, в якому розташовані високовольтні контакти і пристрій дугогасіння, привід і пристрій підігріву масла. Згідно винаходу на зовнішній поверхні кожного масляного бака встановлений термодатчик, який разом з масляним баком та пристроєм підігріву олії зовні термоізольований теплоізоляційним матеріалом. Додатково встановлений контролер, що містить силові керуючі виходи, інформаційні входи та інформаційний вихід, з'єднаний керуючими виходами з пристроями підігріву олії, інформаційними входами - з термодатчиками, а інформаційним виходом - з диспетчерським пунктом. Теплоізоляційний матеріал захищений вологомаслостійким та пожежостійким покриттям. Технічний результат - забезпечення постійно діючої діагностики стану контактів вимикача без відключення високої напруги, що підвищує надійність вимикача та його ресурс. 1 з.п. ф-ли, 1 іл.
Малюнки до патенту Україна 2327179
Винахід відноситься до високовольтного обладнання та стосується діагностики та умов експлуатації масляних вимикачів високої напруги.
Надійність роботи масляного вимикача високої напруги та її ресурс значною мірою визначаються технічним станом високовольтних комутованих контактів. Технічний стан високовольтних контактів діагностують за перехідним опором, який, наприклад, для вимикача 110 кВ знаходиться в діапазоні 50-700 мкОм. У замкнутому стані високовольтних контактів вимикача високої напруги на них розсіюєтьсятеплова потужність, величина якої згідно із законом Ома пропорційна перехідному опору та квадрату робочого струму. Погіршення технічного стану високовольтних контактів призводить до збільшення їх перехідного опору, збільшення теплової потужності і розігріву контактів. При перевищенні деякого порогового значення перехідного опору процес розігріву високовольтних контактів набуває лавиноподібного характеру, що може призвести до їх механічного руйнування, а найчастіше і всього вимикача високої напруги.
Для діагностики робочого стану високовольтних контактів масляного вимикача високої напруги необхідно спочатку відключити його від високої напруги, потім виміряти перехідний опір високовольтних контактів і за його величиною винести рішення про стан високовольтних контактів. Можна також застосувати візуальний огляд, для чого необхідно відключити високовольтний вимикач від високої напруги, частково розібрати його, а потім оглянути високовольтні контакти.
Відомий маломасляний вимикач високої напруги (SU №1184020 А, МПК Н01Н 33/68) зовнішньої установки, який містить корпус, високовольтні контакти, привід, дугогасний пристрій та пристрій підігріву олії. Порожнина корпусу заповнена олією.
Основним недоліком цього масляного вимикача високої напруги є неможливість його діагностики у робочому стані. Для проведення діагностики необхідно спочатку відключити його від високої напруги, потім виміряти перехідний опір високовольтних контактів і за його величиною винести рішення про стан високовольтних контактів. Можна також застосувати візуальний огляд, для чого необхідно відключити високовольтний контакт від високої напруги, частковорозібрати його, а потім оглянути високовольтні контакти. Така діагностика може здійснюватися тільки періодично, що знижує надійність роботи високовольтного вимикача і зменшує ресурс його роботи.
Найближчим аналогом запропонованої системи діагностики масляного вимикача високої напруги є маломасляний вимикач високої напруги («Інструкція з експлуатації та ремонту маломасляних вимикачів ВМК-110В-2/5») Служба передового досвіду експлуатації енергосистем ОРГРЕС, М., 1977, с. -41), який складається з трьох однакових полюсів, кожен з яких містить масляний бак, в якому розташовані високовольтні контакти та дугогасний пристрій, привід та пристрій підігріву олії.
Основним недоліком цього масляного вимикача високої напруги є неможливість його діагностики у робочому стані. Для проведення діагностики необхідно спочатку відключити його від високої напруги, а потім заміряти перехідний опір високовольтних контактів і за його величиною винести рішення про стан високовольтних контактів, або можна застосувати візуальний огляд. Для цього необхідно відключити високовольтний вимикач від високої напруги, частково розібрати його, а потім оглянути високовольтні контакти. Така діагностика може здійснюватися тільки періодично, що знижує надійність роботи високовольтного вимикача і зменшує ресурс його роботи.
До інших недоліків можна віднести велику витрату електроенергії для підігріву олії в масляному баку в холодну пору року до температури не нижче заданої. Підігрів олії проводиться для виключення його загусання.
При експлуатації масляного вимикача високої напруги в холодну пору року при включенихпристроях підігріву олії всередині масляних баків утворюється конденсат, тому що точка роси розташована на їх внутрішній поверхні. Конденсат, що утворюється, скупчується в нижній частині масляних баків і його необхідно періодично зливати, так як в іншому випадку при відключенні підігріву і збереженні негативних температур навколишнього повітря конденсат, що накопичився в масляному баку, замерзає, спливає на поверхню масла і при цьому може пошкодити внутрішні деталі масляного. .
Завданням винаходу є створення постійно діючої системи діагностики стану високовольтних контактів масляного вимикача високої напруги без вимкнення високої напруги. Це підвищить надійність роботи масляного вимикача високої напруги та збільшить ресурс його роботи.
З рівня техніки не виявлено рішень, що мають ознаки, що збігаються з відмітними ознаками винаходу. Тому вважатимуться, що запропоноване технічне рішення відповідає умові винахідницького рівня.
Сутність винаходу полягає в тому, що система діагностики масляного вимикача високої напруги включає масляний вимикач високої напруги, що складається з трьох полюсів, кожен з яких містить масляний бак, в якому розташовані високовольтні контакти і пристрій дугогасіння, привід і пристрій підігріву масла. На зовнішній поверхні кожного масляного бака встановлено термодатчик, який разом із масляним баком та пристроєм підігріву олії зовні термоізольований теплоізоляційним матеріалом. Додатково встановлений керуючий контролер, що містить силові керуючі виходи, інформаційні входи та інформаційний вихід, з'єднаний силовими керуючими виходами з пристроями підігріву олії, інформаційнимивходами з термодатчиками, а інформаційним виходом із диспетчерським пунктом. Теплоізоляційний матеріал захищений вологомаслостійким та пожежостійким покриттям, що забезпечує його безпеку та довговічність експлуатації. Виконана система забезпечує постійну діагностику стану високовольтних контактів, що підвищує надійність роботи масляного вимикача високої напруги та збільшує ресурс його роботи.
На кресленні наведено схему запропонованої системи.
Система діагностики масляного вимикача високої напруги включає масляний вимикач високої напруги, що складається з трьох полюсів (1), кожен з яких містить масляний бак (2), в якому розташовані високовольтні контакти (не показані) і пристрій дугогасіння (не показано), привід (не показаний) та пристрій підігріву олії (3). На зовнішній стороні кожного масляного бака (2) нижче за верхній рівень масла встановлений термодатчик (4). Кожен масляний бак (2) разом із термодатчиком (4) та пристроєм підігріву олії (3) зовні термоізольований теплоізоляційним матеріалом (5) з низьким коефіцієнтом теплопровідності. Додатково встановлений контролер керування (6), що містить силові керуючі виходи (7), інформаційні входи (8) і інформаційний вихід (9), з'єднаний силовими керуючими виходами (7) з пристроями підігріву масла (3), інформаційними входами (8) з термодатчиками (4), а інформаційним виходом (9) із диспетчерським пунктом (10). Теплоізоляційний матеріал (5) зовні захищений вологомаслостійким та пожежостійким покриттям (11).
Система діагностики працює в такий спосіб. Керуючий контролер (6) через інформаційні входи (8) вимірює за допомогою термодатчиків (4) поточну температуру поверхні масляного бака (2) кожного полюса (1) масляного вимикачависокої напруги. Вона відповідає температурі олії в масляному баку (2), на якому він встановлений, так як теплопровідність стінок багаторазово перевищує теплопровідність теплоізоляційного матеріалу (5). Інформація про поточну температуру олії в масляних баках (2) передається через інформаційний вихід (9) через канал штатної телемеханіки (не показаний) до диспетчерського пункту (10), де обслуговуючий персонал проводить діагностику технічного стану високовольтних контактів (не показано) кожного полюса (1) ) масляного вимикача високої напруги. Діагностика здійснюється в такий спосіб. При нормальному стані високовольтних контактів теплова потужність, що розсіюється на перехідному опорі, невелика (одиниці або десятки ват) і не може помітно вплинути на температуру масла в масляному баку (2). У разі погіршення стану високовольтних контактів збільшується перехідний опір. Відбувається розігрів високовольтних контактів, потужність, що розсіюється, збільшується на порядок і більше, що при наявності зовнішньої термоізоляції масляного бака (2) фіксується термодатчиком (4) зі зміни температури масла. У диспетчерському пункті (10) обслуговуючий персонал шляхом порівняльного аналізу температури олії в масляних баках (2) здійснює діагностику стану високовольтних контактів та виявляє несправні. У необхідних випадках високовольтний вимикач своєчасно відключають за допомогою приводів від високої напруги, а потім ремонтують високовольтні контакти.
У холодну пору року при зниженні температури масла нижче заданої (-20°С) контролер керуючий (6) через силові керуючі виходи (7) включає пристрої підігріву олії (3), а при перевищенні запланованої температури - вимикає. Таким чином, температураолії в масляних баках (2) підтримується не нижче заданої. Витрати електроенергії на підігрів олії знижуються пропорційно зниженню коефіцієнта теплопровідності теплоізоляційного матеріалу (5) у 4-5 разів. Одночасно виключається інтенсивне утворення конденсату всередині масляних баків (2), так як точка роси для композиції: металева стінка масляного бака (2), шар теплоізоляційного матеріалу (5) та шар вологомаслостійкого та пожежостійкого покриття (11) буде знаходитися всередині шару теплоізоляційного матеріалу (5) ). Виключення утворення конденсату всередині масляних баків (2) запобігає можливим механічним пошкодженням внутрішньої конструкції масляного вимикача високої напруги, що знижує експлуатаційні витрати на його обслуговування.
При включених пристроях підігріву олії (3) діагностика стану високовольтних контактів здійснюється за порівняльною динамікою (шпаруватістю) процесу їх включення - відключення.
Теплоізоляційний матеріал (5) масляних баків (2) зовні захищений вологомаслостійким та пожежостійким покриттям (11), цим забезпечується безпека та довговічність його експлуатації.
Таким чином, пропонована система діагностики масляного вимикача високої напруги порівняно з відомою має такі переваги:
- забезпечує постійну технічну діагностику стану високовольтних контактів, що підвищує надійність роботи масляного вимикача високої напруги та збільшує ресурс його роботи;
- знижує витрати електричної енергії на підігрів олії в холодну пору року в 4-5 разів;
- знижує експлуатаційні витрати на обслуговування внаслідок виключення утворення конденсату всередині масляних баків при включенні пристроїв підігріву олії в холодну пору року, що виключаємеханічні пошкодження замерзлим конденсатом усередині масляних баків
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Система діагностики масляного вимикача високої напруги, що включає масляний вимикач високої напруги, що складається з трьох полюсів, кожен з яких містить масляний бак, в якому розташовані високовольтні контакти та дугогасний пристрій, привід та пристрій підігріву олії, що відрізняється тим, що на зовнішній поверхні кожного масляного бака встановлений термодатчик, який разом з масляним баком і пристроєм підігріву олії зовні термоізольований теплоізоляційним матеріалом, а додатково встановлений контролер керуючий, що містить силові керуючі виходи, інформаційні входи та інформаційний вихід, з'єднаний керуючими виходами з пристроями підігріву олії, інформаційними входами - а інформаційним виходом – з диспетчерським пунктом.
2. Система по п.1, що відрізняється тим, що теплоізоляційний матеріал захищений вологомаслостійким і пожежостійким покриттям.