Ремонт вакуумных выключателей напряжения

1.5 Техническое обслуживание и ремонт вакуумных выключателей

Основными задачами технического обслуживания высоковольтных выключателей являются:

* систематическое наблюдение за их техническим состоянием, в особенности за состоянием приводов к ним, обеспечение их работоспособности с номинальными параметрами;

*устранение в них в возможно короткие сроки неисправностей, которые могут привести к аварии;

* своевременный ремонт и профилактические испытания элементов выключателей и приводов.

Сроки проведения внеочередных и плановых ремонтов выключателей и приводов к ним зависят от коммутационной и механической износостойкости контактов выключателей, степени изменения технических характеристик с течением времени вследствие высыхания смазки, загрязнения изоляции, отказа отдельных узлов и т.д. Эти сроки, в зависимости от конструктивного исполнения этих коммутационных аппаратов, обычно регламентируются заводами-изготовителями. При этом маломасляные и электромагнитные выключатели и особенно приводы к ним требуют постоянного устранения неполадок и неисправностей, в то время как современные вакуумные и элегазовые выключатели отличаются повышенным механическим и коммутационным ресурсом, что позволяет осуществлять их гарантированную эксплуатацию в течение 25 и более лет без проведения капитального ремонта.

Вакуумные выключатели не требуют проведения периодических (плановых) текущих, средних и капитальных ремонтов в течение всего срока их службы.

Профилактический контроль технического состояния выключателей рекомендуется проводить в следующие сроки: первую проверку — через 1-2 года эксплуатации, повторные — через каждые 10 лет. При эксплуатации выключателей в цепи приемников с частой коммутацией, например, на сталеплавильных печах, где в течение суток может быть до 50-60 операций «ВО», контроль технического состояния рекомендуется проводить ежегодно.

В объем профилактического контроля входят: проверка общего состояния выключателя, выполняемая внешним осмотром, проверка работоспособности выключателя, измерение переходного сопротивления главной цепи и испытание электрической прочности изоляции переменным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Вакуумные выключатели, находящиеся постоянно во включенном или отключенном положении, должны 1 -2 раза в год проходить проверку их работоспособности путем опробования в соответствии с Правилами технической эксплуатации или местными инструкциями по обслуживанию высоковольтной аппаратуры распределительных устройств.

При контроле токоведущих цепей выключателя путем измерения переходного сопротивления постоянному току следует использовать результаты предыдущих измерений сопротивления, в том числе полученные при вводе выключателя в эксплуатацию.

При отсутствии нарушений контактных соединений увеличение значения переходного сопротивления возможно за счет увеличения переходного сопротивления между контактами ВДК за счет воздействия электрической дуги возникающей при отключении токов нагрузки и токов короткого замыкания. Как показывают результаты испытаний, переходное сопротивление главной цепи вакуумных выключателей серии BB/TEL увеличивается не более чем на 10 мкОм после многократных отключений тока короткого замыкания.

Во время измерения сопротивления в условиях эксплуатации следует обращать внимание на относительную разницу значений сопротивления в полюсах выключателя. Разница более чем на 25 — 30% свидетельствует о нарушении контактного соединения в полюсе с увеличенным значением переходного сопротивления. Если переходное сопротивление вакуумного выключателя будет превышать нормированное значение более чем в 2 раза, выключатель не должен вводиться в работу. Его дальнейшая эксплуатация возможна только с разрешения предприятия- изготовителя. Значительное увеличение сопротивления может иметь место при потере вакуума в одной из ВДК и коммутации выключателем токов нагрузки. Такие случаи наиболее вероятны на присоединениях с частыми коммутациями, например, в цепях плавильных печей. Для подтверждения случая потери вакуума необходимо провести испытание продольной изоляции ВВ переменным напряжением.

В случае нарушения работоспособности выключателя вакуумного по вине завода-изготовителя до истечения гарантийного срока, работа по восстановлению или его замене производится предприятием безвозмездно.

В случае выработки коммутационного ресурса или истечения срока службы выключатель подлежит замене. Выключатель, выработавший механический ресурс, подлежит освидетельствованию согласно. Если коммутационный ресурс не выработан и переходное сопротивление находится в допустимых пределах, необходимо обратиться в службу сервиса для замены привода выключателя.

В процессе эксплуатации выключателя необходимо проводить осмотр, техническое обслуживание. Порядок и периодичность технического обслуживания устанавливается в соответствии с технической и эксплуатационной документацией на электроустановки, в которых применяются выключатели.

Объем работ и сроки их проведения приведены в таблице 2.

Техническое обслуживание вакуумных выключателей

В последние годы отмечается интенсивное использование вакуумных коммутаторов в области напряжений 6–35 кВ для создания вакуумных контакторов, выключателей нагрузки, вакуумных выключателей для КРУ. Это объясняется рядом бесспорных достоинств: высокое быстродействие, полная взрыво- и пожаробезопасность, экологическая чистота, широкий диапазон температуры (от +200 до -70 °С), надежность, минимальные эксплуатационные затраты, минимальные габаритные размеры, повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам, высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов нагрузки, произвольное рабочее положение вакуумного дугогасительного устройства.

Принцип использования вакуума для гашения дуги при высоких напряжениях известен достаточно давно. Но практическая реализация стала возможна лишь после появления технических возможностей — создания вакуумночистых проводниковых и изоляционных материалов больших размеров, проведения вакуумночистых сборок этих материалов и получения высокого вакуума до 1,3(10 -2 ÷10 -5 ) Па.

Сравнивая современные вакуумные выключатели, выпускаемые на напряжение 6-10 кВ, с электромагнитными и маломасляными (горшковыми) выключателями того же напряжения, можно сказать, что вакуумные выключатели, даже не смотря на более высокую стоимость, заслуживают большего внимания, потому как, помимо вышеперечисленных, имеют следующие особенности: вакуумные дугогасительные камеры обладают большой износостойкостью и большим коммутационным ресурсом, малое энергопотребление по шинам оперативного напряжения, возможность использования в широком диапазоне питающего оперативного напряжения вторичных цепей, высокой надежностью, необслуживаемость на протяжении всего срока эксплуатации, низкая трудоёмкость производства, малые габариты и вес.

Но в тоже время имеет место один недостаток. Контактная система вакуумных выключателей помещена в глубокий вакуум, электрическая прочность которого во много раз выше, чем воздуха при атмосферном давлении. Гашение дуги происходит при первом переходе тока через нуль за счет диффузии заряженных частиц из области дуги в окружающее пространство. Загорается же дуга вследствие ионизации паров металлических контактов (иначе бы дуги не было, т.к. нет свободных зарядов в вакууме). При размыкании контактов сечение контактных площадок уменьшается, сопротивление и температура увеличиваются, и, следственно, происходит расплавление и испарение металла. Поэтому разработчики стремятся в контактной системе выключателя применять тугоплавкие металлы, из-за малого износа, хотя при этом ток прерывается до естественного нуля и происходит перенапряжение. К сожалению, оптимального материала пока не найдено. Чтоб обеспечить минимальное количество испаряющегося материала, контакты выполняют особой конструкции, совмещая в одном узле основные и дугогасительные, с радиальными и спиральными прорезями, обеспечивающими минимальное количество испаряющегося материала.

Коммутационный ресурс вакуумных выключателей составляет от 20 до 50 тыс. циклов «включение – отключение» номинального тока и 50-150 циклов «включение – отключение» номинального тока отключения. Одной из важных особенностей обслуживания перед маломасляными и электромагнитными выключателями, также является то, что вакуумные выключатели не требуют капитального, текущего, среднего и внеочередного ремонтов, а также проведение большинства эксплуатационных проверок, определяющих их техническое состояние, на протяжении всего срока эксплуатации, который равняется 25 годам и более. Маломасляным и электромагнитным выключателям на протяжении эксплуатационного срока необходимы технические проверки и проведение всех видов ремонтов: капитальных, текущих, средних и т.п. для определения их технического состояния и возможности дальнейшей работы.

Преимущества вакуумных выключателей перед маломасляными и электромагнитными выключателями обеспечены следующими особенностями обслуживания:

1. По сравнению с другими типами выключателей, требующих, во время проведения ремонта, определения эксплуатационных характеристик, таких как ход контактов (главных и дугогасительных), скорость движения контактных стержней при операции отключения и включения (скоростные характеристики), полное сопротивление токопровода выключателя, сопротивление изоляции выключателя (изоляционные характеристики), а также определения собственного время включения и собственного время отключения и сравнение их с заводскими данными, вакуумным выключателям это проводить не требуется. При изготовлении вакуумного выключателя, заводом-изготовителем закладывается большой механический ресурс, который отменяет необходимость производить ревизию вспомогательных блок-контактов, а также проводить проверки резьбовых соединений вакуумного выключателя.

2. Применение электромагнитного привода, который более надежен в эксплуатации, нежели пружинный. Пружинный привод имеет ряд недостатков, в виде сложной конструкции и, как следствие, необходимости более частого и квалифицированного обслуживания. В настоящее же время, конструкция электромагнитных приводов такова, что применение непосредственного соединения силового элемента привода с подвижными контактами дугогасительной камеры через тяговый изолятор является простой и эффективной кинематической схемой, повышается надежность работы привода, но в то же время это приводит к снижению ремонтопригодности.

3. За счет замены механической защелки на магнитную, уменьшения трения движущихся частей, которые не требуют периодического применения смазки, и применения в приводах вакуумных выключателей небольшого количества деталей, позволяет в течение всего срока эксплуатации и без проведения эксплуатационных, ремонтных и профилактических работ повысить надежность работы выключателя в целом и увеличить ресурс механической стойкости.

4. Применение высокоэффективной схемы питания приводов выключателей.

Все вышеперечисленные характерные особенности дают гарантию на эксплуатацию вакуумного выключателя на протяжении 25 и более лет, при этом проводить ремонтные работы, определять эксплуатационные характеристики не требуется. Но в то же время, имеет место определение технического состояния выключателя, которое проводится 1 раз в 5 лет. Техническое состояние определяется без разборки выключателя и сюда входит измерение сопротивления токопроводящего контура, электрической прочности вакуумной дугогасительной камеры. В данное время в Украине внедряется новая форма партнерских отношений между потребителем и заводом-изготовителем в части гарантированного обслуживания вакуумных выключателей. Суть новой формы отношений заключается в том, что на протяжении всего гарантийного срока обслуживания завод-изготовитель восстанавливает работоспособность вакуумных выключателей, отказавших в работе по его вине, и предоставляет сервисное обслуживание, при заключении соответствующего договора с потребителем, по истечении срока гарантии. Посредством этого потребитель значительно снижает свои эксплуатационные расходы, при этом потребителю не требуется содержать квалифицированный ремонтный персонал, приобретать специальный инструмент и приспособления, а также запасные части. И заводу-изготовителю, который занимается производством вакуумных выключателей, предоставляется большая возможность сбора информации об опыте эксплуатации, что тем самым приводит к разработке новых видов и усовершенствованию отдельных узлов конструкции данного вида коммутационного аппарата. Построением таких взаимоотношений в сфере обслуживания выключателя проблема ремонтопригодности для потребителя постепенно исчезнет, а изготовителю это дает возможность усовершенствования до максимально простой и надежной конструкции.

Неисправности и ремонт вакуумных выключателей

Вакуумный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативного включения и отключения высоковольтных цепей электрооборудования. Применяется в электроустановках всех сфер производственной деятельности.

Вакуумные выключатели BB/TEL — устройства нового поколения. В их основе лежит использование принципа работы пофазных электромагнитных приводов, с так называемой «магнитной защелкой». Гашение дуги при разведении контактов происходит в глубоком вакууме за очень короткий промежуток времени (около 10 мс). Ввиду высокой электрической прочности вакуума (30 кв/мм) и конструктивных особенностей выключателя, его ресурс составляет порядка 50.000 циклов включения/отключения.

Конструкция вакуумного выключателя выглядит следующим образом:

Картинка взята с сайта studfile.net

Управление осуществляется при помощи модуля.

Для обеспечения функций релейной защиты и автоматики при различных видах повреждений присоединения используют микропроцессорные блоки релейной защиты.

Помимо заданных режимов, при которых выключатель работает в границах номинальных токов, зачастую происходит отключение вследствие коротких замыканий. При прохождении токов КЗ значительно снижается ресурс выключателя ввиду высоких температур и динамических усилий.

Для более детального изучения устройства и параметров работы вакуумного выключателя можно ознакомится с инструкцией на сайте завода-изготовителя.

Правилами установлены следующие виды технического обслуживания устройств РЗА:

• Проверка при новом включении (наладка)
• Первый профилактический контроль
• Профилактический контроль
• Профилактическое восстановление (ремонт)
• Опробование (тестовый контроль)
• Технический осмотр

Объемы технического обслуживания можно посмотреть здесь.

Во время проведения технического обслуживания необходимо выполнять комплекс испытаний по типовой методике.

В процессе эксплуатации, не реже 1 раза в месяц, в соответствии с установленным графиком, необходимо производить плановые осмотры вакуумных выключателей. Осмотр необходим для своевременного выявления таких дефектов, как: повреждение изоляции, ее загрязнение, местные нагревы, оплавления, нарушения в работе механических блокировок, неисправности вторичных цепей.

Капитальный ремонт вакуумного выключателя BB/TEL не предусмотрен, после окончания срока службы он подлежит утилизации.

Периодичность текущего ремонта составляет 1 год. В процессе текущего ремонта необходимо выполнить действия, предусмотренные при осмотре, а также:

• Обтянуть болтовые контактные соединения выводов вакуумного выключателя и отходящих шин
• Проверить работоспособность блокировочных устройств, блока управления, блока релейной защиты
• Протереть ветошью, смоченной в этиловом спирте элементы опорной изоляции

На протяжении срока эксплуатации вакуумного выключателя возможно появление неисправностей, вот некоторые из них:

Пожалуй, самый частый вид неисправности выключателей — выход из строя герконов для подключения вторичных цепей (в некоторых модификациях вместо герконов стоят микропереключатели, но проблема та же). Происходит это из-за превышения допустимой нагрузки на герконы и перекрытия на соседние контакты вследствие повышенного загрязнения или сырости. Устраняется этот дефект заменой герконов.

Иногда встречаются изломы пластмассовых элементов, сопряженных с синхронизирующим валом привода. В таких случаях приходится применять творческий подход к ремонту этих деталей.

Также имеет место быть выход из строя контактных соединений WAGO. В этом случае для коммутации вторичных цепей необходимо воспользоваться резервными контактами.

Вот так выглядит вакуумный выключатель после межфазного КЗ, возникшего вследствие протекания потолка распределительного устройства и загрязнения изоляции. Ремонту не подлежит.

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) является одним из основных видов защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. Номинальное напряжение ОПН должно быть не менее 1,25 рабочего напряжения. ОПН является нелинейным сопротивлением. При номинальном напряжении электроустановки, ОПН на нее не оказывает никакого влияния, через него протекает очень маленький ток утечки. При повышении напряжения сверх номинального значения, сопротивление ОПН резко уменьшается. За счет этого часть нагрузки шунтируется, энергия перенапряжения отводится в землю. Как правило, номинальный разрядный ток ОПН принимают равным 5 кА. В некоторых случаях это значение увеличивают до 10 кА (в районах с интенсивной грозовой деятельностью или в схемах с повышенными требованиями надежности).

Картинка взята с сайта https://buildoman.ru

Вакуумные выключатели имеют существенный недостаток — генерирование повышенного уровня перенапряжений (может достигать 10 кратных значений Uф). Это происходит в результате коммутации индуктивно-емкостных элементов (трансформаторы, двигатели). Данный процесс происходит из-за среза отключаемых токов и повторного зажигания дуги при расхождении контактов. Ввиду вышесказаного, при наличии вакуумных выключателей, коммутируемое оборудование нуждается в защите. ОПН необходимо устанавливать за вакуумным выключателем, между фазами нагрузки и землей. На практике ОПН монтируются, как после вакуумного выключателя, так и до него одновременно.

Картинка взята с айта https://www.electronmash.ru

В ячейке этого вакуумного выключателя ОПН установлены не были, что вероятно, вывело его из строя.

Во время монтажа вакуумного выключателя запрещается усаживать отходящие шины на болтовые соединения внатяжку, так как это может привести к деформации элементов камеры и появлению трещин изоляции.

Причины, по которым электромагнит включения/отключения не срабатывает — обрыв в цепи электромагнита, неисправен ключ управления, вышел из строя электромагнит, вышел из строя блок управления, заклинивание синхронизирующего вала, затирание якоря, отсутствует питание цепей оперативного тока, обрыв цепей блокировки, заедание, а также неправильное положение механических блокировок.

В данной статье были рассмотрены основные виды неисправностей вакуумного выключателя, своевременное обслуживание поможет их избежать и продлить срок эксплуатации оборудования.

Инструкция на ремонт вакуумных выключателей ВБЭ-10-20

Содержание материала

Технологическая инструкция на ремонт вакуумных выключателей 10 кВ типа ВБЭ-10-20

1. ВВЕДЕНИЕ.

1.1. Назначение документа, классификация технологии.

Настоящая технологическая инструкция на ремонт вакуумных выключателей 10 кВ типа ВБЭ-10-20 (в дальнейшем именуемые — выключатели) описывает отдельные операции и процесс ремонта выключателей в целом, с указанием возможных для применения при выполнении операций видов оборудования, технологической оснастки. Технологическая инструкция предназначена для ремонтного персонала электрического цеха электроэнергетического предприятия и подрядных организаций при организации и проведении технического обслуживания и ремонтов выключателей.

1.2. Перечень документов, на основании которых составлена технология.

• Программа обеспечения качества технического обслуживания и ремонта систем и оборудования электроэнергетического предприятия. ПОКАС (рем).Основные положения. Книга 1. № 0-18-01ПОКАС (рем).
• Программа обеспечения качества технического обслуживания и ремонта систем и оборудования электроэнергетического предприятия. ПОКАС (рем). Техническое обслуживание и ремонт систем и оборудования. Книга 2. № 0-18-02ПОКАС (рем).
• Общие положения обеспечения безопасности атомных станций. ОПБ-88/97. ПНАЭ Г 01-011-97.
• Инструкция по охране труда электрослесаря по ремонту оборудования распределительных устройств. № 0-03-136ИОТ.
• Инструкция по пожарной безопасности электрического цеха электроэнергетического предприятия. № 0-03-53ИП.
• Руководящий документ. Правила организации технического обслуживания и ремонта систем и оборудования атомных станций. РДЭО 0069-97.
• Стандарт организации. Основные правила обеспечения эксплуатации атомных станций (ОПЭ АС). СТО 1.1.1.01.0678-2007.
• Объем и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.300-97.
• Правила безопасности при работе с инструментом и приспособлениями. РД 34.03.204-93.
• Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТ РМ-016-2001. РД-153-34.0-03.150-00.
• Нормы периодичности планово-предупредительного ремонта силового электрооборудования электроцеха электроэнергетического предприятия.
• Классификация компонентов и деятельности по категориям качества. Руководство.
  № 0-48-54ИП.
• Выключатель вакуумный типа ВБЭ-10-20. Руководство по эксплуатации.
  КУЮЖ. 674152 .001 РЭ.
• Камера дугогасительная вакуумная типоисполнения КДВХ4-10-20/1600 УХЛ2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИМПБ.686484.017 РЭ.
• Инструкция по входному контролю оборудования, основных материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий, поступающих на электроэнергетическое предприятие. №0-18-02ИП.

1.3. Область применения технологии .

Настоящая технологическая инструкция распространяет свое действие на ремонт вакуумных выключателей 10 кВ, применяемых на подстанции №115 в КРУН – 6 кВ.

1.3.1. Назначение выключателей.

Выключатель предназначен для частых коммутаций электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением до 10 кВ. Выключатель предназначен для работы в сетях с изолированной нейтралью.

1.3.2. Основные технические данные.

Наименование
параметра

Величина параметра
для типоисполнения

ВБЭК10–10–20/1600 УХЛ 2