Климатические испытания элегазовых баковых выключателей АББ

В ходе совместного решения и финансирования руководства ABB в России и США в 2009 году были успешно проведены климатические испытания баковых элегазовых выключателей на напряжение 110, 220, 330 кВ в экстремальных климатических условиях.

О цели испытаний, о том, как они проходили и какие перспективы открывают полученные результаты, рассказывает Наталия Александровна Колядина, ведущий специалист отдела тендеринга и технической поддержки подразделения Оборудование для электроэнергетики АББ в России.

Заземленные полюсные баки и высоковольтные вводы выключателей заполняются элегазом (шестифтористой серой) под абсолютным давлением 0,7 МПа. Газообразный элегаз обладает превосходными изоляционными и дугогасящими характеристиками. Однако, при падении температуры приблизительно до —30°С элегаз начинает сжижаться, давление и плотность элегаза снижаются, в результате чего коммутационная способность и электрическая прочность выключателя ухудшаются настолько, что во избежание аварийных ситуаций в конструкции выключателя необходимо применять мониторы плотности элегаза - устройства, сигнализирующие о снижении плотности и блокирующие операции отключения. Для предотвращения сжижения элегаза применяются наружный подогрев и теплоизоляция баков.

По расчетам завода-изготовителя АББ в США элегазовые баковые выключатели должны сохранять работоспособность при наружных температурах до — 55°С. Однако суровой зимой 2005-2006 гг. в районах с холодным климатом, в частности в Западной Сибири, имели место массовые блокировки элегазовых баковых выключателей (не только производства АББ). Исследования на объектах, на заводе-изготовителе и климатические испытания в Канаде и США показали, что для нормального функционирования требуются более совершенные и надежные технологии обогрева баков. Для дальнейшего применения был опробован и выбран обогрев баков всех типоисполнений на основе ленточных обогревателей.

Задачей климатических испытаний в этом аспекте было определение значений мощности и подтверждение работоспособности ленточного обогрева баков для применения выключателей при минимальной температуре воздуха до -60°С, что соответствует нижнему значению температур для исполнения ХЛ без каких-либо ограничений.
Еще одним фактором, влияющим на температуру элегаза, является ветер, который сносит тепло с поверхности обогревательных устройств и баков. Российские и международные стандарты не предусматривают испытания при одновременном воздействии низких температур и ветра, однако по требованию
ОАО «ФСК ЕЭС» предварительные испытания в таких условиях были проведены в США на полюсе выключателя 145 РМ. Эти испытания подтвердили существенное влияние ветра на выбор необходимой мощности обогрева.

Объектами настоящих испытаний были три типоисполнения выключателей, баки которых были оборудованы ленточными обогревателями и теплоизоляционными чехлами российского производства.

В новом отечественном стандарте на выключатели появилось (а в новом стандарте МЭК ужесточилось) требование отсутствия блокировок выключателей при полной потере питания систем обогрева баков в течение не менее двух часов, необходимых для действий персонала по восстановлению питания. Это условие потребовало дополнительного увеличения мощности обогрева, усиления теплоизоляции и соответствующих испытаний.

Кроме того, при низких температурах должна сохраняться способность приводных механизмов осуществлять надежное включение и отключение выключателей. При температурах ниже —40°С стальные детали (в частности пружины, элементы- механических соединений) становятся хрупкими, поэтому актуальным является вопрос выбора мощности обогрева приводов и шкафов управления для поддержания более высоких температур и испытания выключателей на механическую работоспособность.
Специалистами АББ была разработана программа испытаний, предусматривающая решение всех этих задач и учитывающая все требования ОАО «ФСК ЕЭС». Нужно отметить, что при отсутствии стандартизированных требований к работе выключателей при низкой температуре с ветром и, соответственно, методик проведения таких испытаний, а также, учитывая весь упомянутый выше комплекс решаемых проблем, программа и методика испытаний и их реальное проведение можно считать уникальными.

Климатические испытания баковых выключателей проводились в аэроклиматическом комплексе ООО «Мосавтотест», расположенном на территории ЗИЛа и изначально предназначенном для испытаний автомобилей. Размеры комплекса позволили испытать трехполюсный выключатель 145 РМ с пружинным приводом в полном сборе, полюса выключателей 242PMI, 362 PMI, имеющих пополюсное управление гидропружинным приводом. Испытания проводились при характерных, по многолетним наблюдениям, сочетаниях низких температур и скорости ветра: -44°С и 17 м/с, -48°С и 7 м/с, -60°С и 3 м/с. Поддержание этих климатических условий было задачей «Мосавтотест». Электрическая часть испытаний (регулируемый обогрев, управление и сигнализация, измерения) и контроль состояния элегаза должны были обеспечиваться АББ. Понятно, что проведение испытаний в таких условиях потребовало дистанционного управления, чтобы исключить нахождение нашего персонала внутри испытательной камеры.

В результате испытаний все поставленные задачи были решены. Была подтверждена надежная работоспособность ленточных обогревателей баков и монитора плотности элегаза. Установлено, что модернизированные выключатели могут функционировать при воздействии экстремально низких температур и ветра без снижения отключающей способности или повреждений приводов. При отключении питания обогрева баков выключатели оставались работоспособными около двух часов. Определены мощности обогрева и теплоизоляция баков, при которых предотвращается сжижение элегаза. Определены мощности обогрева приводов, обеспечивающих отсутствие хрупких разрушений или отказов пружин, сильно нагруженных стальных деталей и механических соединений. При тестировании выключателя 145 РМ методика, процедура и результаты испытаний были продемонстрированы приглашенному представителю ОАО «ФСК ЕЭС» и одобрены.

Сейчас в России в АББ занимаются разработкой конкретных конструкторских решений систем обогрева и соответствующей переработкой документации. Планируется полная локализация закупок элементов контроля и защиты цепей обогрева. Будет активно продолжаться модернизация уже установленных в районах с холодным климатом баковых выключателей, поскольку политика отношений АББ с заказчиками всегда подразумевала всеобъемлющую и долговременную техническую поддержку.
Высоковольтная продукция АББ установлена по всей территории России и охватывает самые разнообразные климатические зоны. Для элегазовых баковых выключателей АББ сегодня открываются поистине арктические перспективы!

Источник: AББ