|
Страница 2 из 2
Внешние контакты и контактные соединения (КС) выключателей, если они доступны визуальному осмотру и находятся на воздухе, при проведении ИК-диагностики оцениваются по превышению температуры, регламентированному ГОСТ 9024-90.
Контакты дугогасительных камер выключателей с малым объемом масла (серий ВМГ-133, ВМП-10, МГГ, МГ-110, ВМТ, ВМК), контакты дугогасительных камер и отделителей воздушных выключателей, контакты вакуумных и элегазовых выключателей рекомендуется оценивать по характеру распределения температуры по высоте дугогасительной камеры и значению избыточной температуры.
Контакты выключателей, указанных выше серий, находятся в относительно небольшом объеме масла. Процесс теплообмена от контакта к поверхности корпуса (покрышки) выключателя происходит путем перехода тепла от точек с более высокой температурой к точкам с менее высокой температурой.
Поскольку конструкция дугогасительных камер всех фаз выключателя одинакова, процесс теплообмена в них носит идентичный характер. Поэтому по температурам, измеренным на поверхности корпуса (покрышки) фаз, можно судить о тепловом состоянии контактов дугогасительных камер. Сравнивая между собой измеренные температуры разных фаз, можно по значению избыточной температуры осуществлять дефектацию дугогасительной камеры. Так, если значение избыточной температуры, т.е. разность между максимальной температурой одной фазы, измеренной на поверхности корпуса выключателя в зоне расположения дугогасительных контактов, и минимальной температурой другой фазы находится в пределах 5 — 10 °С при нагрузке 0,51ном, выявленную неисправность необходимо устранить во время ремонта, запланированного по графику и т.д.
Контакты дугогасительных камер масляных баковых выключателей 35 — 220 кВ размещены в изоляционных конструкциях и отделены от баков выключателей слоем масла и внутрибаковой изоляцией.
Процесс теплопередачи от контактов дугогасительной камеры к корпусу выключателя носит сложный характер, который можно рассмотреть на примере тепловой модели (рис. 1). Модель состоит из бака 1, наполненного маслом 2, в который помещена металлическая пластина 3 в изоляции 4, имитирующей стенки дугогасительной камеры. Через пластину площадью F пропускается электрический ток, создающий в ней потери Р.
Тогда удельные тепловые потери, Вт/м :
Передача тепла от металлической пластины к наружной поверхности изоляции осуществляется в результате наличия теплопроводности. Перепад температуры между металлической пластиной и наружной поверхностью изоляции определяется законом Фурье:
где δ — толщина изоляции, м; А, — коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(м • °С); Ru — тепловое сопротивление м2 • °С/Вт.
Корпус ДК выполнен из бумажной или тканевой изоляции, пропитанной смолой и разделенной слоями масла.
Рис. 1. Тепловая модель токоведущего контакта в масле:
1 — бак; 2 — масло; 3 — металлическая пластина; 4 — изоляция; 5 — распределение температуры по высоте поверхности бака
Расчет коэффициента теплопроводности такой композиции представляет определенные сложности, тем более, что он зависит от температуры, возрастая при ее увеличении.
От поверхности изоляции тепло отводится путем естественной конвекции, которая характеризуется движением масла вследствие разности плотностей нагретых и холодных частиц. Непосредственно прилегающие к поверхности изоляции частицы масла нагреваются больше, нежели частицы, расположенные дальше от поверхности.
Свободное движение масла вдоль нагретой поверхности изоляции определяет процесс конвективного теплообмена, который подчиняется закону Ньютона:
где tT — температурный напор, т.е. превышение температуры поверхности над температурой масла, °С; ам — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 • °С).
Движение масла в основном определяется температурным напором. При малых значениях tT преобладает ламинарный, при больших значениях — турбулентный режим движения.
Нагрев контакта дугогасительной камеры носит локальный характер и при значительном тепловыделении должен проявляться в виде теплового пятна на поверхности бака выключателя.
Значение температуры пятна, его конфигурация и размеры будут зависеть от температуры окружающего воздуха и масла, а также вида и местоположения дефекта в дугогасительной камере.
Так, при ИК-контроле выключателя МВ-110 на поверхности его бака было обнаружено небольшое тепловое пятно с температурой 20,8 °С (при температуре воздуха 10 °С), расположенное в зоне нагретого масла дугогасительной камеры. Ревизия выключателя выявила характер дефекта в дугогасительной камере: нарушение контакта гибкой связи в нижней части камеры.
При нарушении верхнего подвижного контакта ДК конфигурация и размеры теплового пятна носят более ярко выраженный характер. При использовании для проверки выключателей методики инфракрасного контроля необходимо учитывать следующие факторы:
контроль желательно проводить ранним утром, до восхода солнца, с тем чтобы исключить влияние солнечной радиации;
перед проведением контроля необходимо оценить состояние поверхностей бака выключателя (равномерность окраски, отсутствие ржавчины, подтека масла и т.п.); это может отразиться на значениях коэффициента излучения;
при проведении контроля рекомендуется вести запись на видеомагнитофон или на дискету с последующей обработкой данных на ЭВМ;
при контроле в зимнее время года необходимо обращать внимание на возможность наличия дополнительного источника тепла от включенного устройства подогрева;
должны фиксироваться: нагрузка, температура окружающего воздуха, климатические факторы;
контроль желательно проводить с использованием объектива 7°; осмотр поверхности баков выключателя необходимо вести для каждой фазы в отдельности с двух — трех сторон, с обязательной записью изображения участка поверхности бака, расположенного вблизи дугогасительной камеры, для последующего анализа на компьютере;
при выявлении локального участка нагрева рекомендуется повторить через 12 - 24 ч ИК-контроль с записью изображения при иной (большей или меньшей) нагрузке.
В общем случае при оценке состояния контактов дугогасительной камеры при проведении тепловизионного контроля можно исходить из следующих соображений.
При нормальном состоянии токоведущей контактной системы выключателя, сопротивление которой находится в пределах нескольких сотен микроом, тепловыделения в зонах контактных соединений и контактов дугогасительной камеры сравнительно невелико и распределяется по объему масла выключателя равномерно. Если не учитывать небольшое рассеивание тепла при переходе с контакта в масло, то можно с приемлемой для тепловизионного контроля точностью считать одинаковыми температуру масла в баке и температуру поверхности бака (фарфоровой покрышки) выключателя.
По мере ухудшения состояния контактов дугогасительной камеры тепловыделение увеличивается, температура масла за счет конвекции повышается. На ранней стадии развития дефекта или при увлажненном состоянии масла тепловыделение будет способствовать постепенному нагреву масла в баке выключателя и поэтому поверхность бака будет выглядеть светлее (при черно-белом дисплее тепловизора), нежели поверхности баков остальных фаз.
Аварийные перегревы контактов дугогасительной камеры связаны с турбулентным перемещением масла в небольшом пространстве бака, что вызывает появление на поверхности бака MB локальных очагов нагрева.
При получении неудовлетворительных результатов тепловизионного контроля контактов дугогасительных камер рекомендуется произвести внеочередное измерение переходного сопротивления всей токоведущей цепи каждого полюса выключателя и в зависимости от его значения произвести ревизию камер или установить учащенную периодичность тепловизионного контроля.
Контакты воздушных выключателей.
В большинстве конструкций воздушных выключателей рабочие и дугогасительные контакты расположены в фарфоровых покрышках, соединенных металлическими фланцами. При нагреве контакта повышение температуры будет происходить и на ближайших к нему фланцах.
Можно считать практически одинаковыми температуры нагретого контакта и фланца. Поэтому оценка состояния контактов воздушного выключателя может вестись по измеренной температуре фланцев дугогасительных камер, разрывов модулей.
Контакты элегазовых и вакуумных выключателей.
Элегазовые и вакуумные выключатели имеют сравнительно небольшой опыт эксплуатации, в течение которого не зафиксированы случаи нагрева контактов. Можно полагать, что нагрев контактов вызовет появление на поверхности покрышек выключателей зон с повышенными температурами. Оценка состояния контактов выключателя должна осуществляться путем сравнивания между собой температур, измеренных на поверхности покрышек всех трех фаз.
|
