Тепловизионный контроль высоковольтных выключателей

Применение приборов компьютерной техники для контроля состояния контактных присоединений аппаратных зажимов, токосъемных устройств, соединений модулей, контактов дугогасительных камер выключателей позволяет выявлять местоположение дефекта и оценивать характер его развития.

Объем получаемой при ПК-контроле информации приведен в табл.1.

Таблица 1. Информация, получаемая при ИК-контроле выключателя

Масляные выключатели серии МГГ.

Маломасляные выключатели серии МГГ (МГГ-10, МГГ-223, МГГ-229 и др.) выпускаются на номинальные токи 2000 — 4000 А и имеют идентичную контактную систему, состоящую из главных и дугогасительных контактов.
Главные контакты расположены в воздухе, а дугогасительные — в масле. Подвижные главные контакты каждой фазы выключателя смонтированы на траверсе. На концах траверсы закреплены дугогасительные стрежни, а к средней части траверсы подвешены медные ножи главных контактов с контактными пружинами. Подвижная часть главных контактов у выключателей на номинальный ток 2000 А выполнена в виде самоустанавливающихся ножей, а подвижная часть — в виде треугольных контактов, укрепленных на крышке бака (цилиндра) выключателя. У выключателей на номинальный ток 3000 - 4000 А самоустанавливающиеся ножи укреплены на крышке бака полюса выключателя, а треугольные контакты крепятся к его траверсе.
Дугогасительное устройство выключателя расположено в баке (цилиндре). Бак изготовлен из листовой стали и конструктивно идентичен цилиндру выключателя ВМГ- 133. Розеточный контакт дугогасительного устройства укреплен к днищу цилиндра выключателя.
В каждой фазе выключателя ток проходит по двум параллельным контурам.
Главный (рабочий) контур — аппаратный зажим с ошиновкой, крышка и неподвижные контакты первого цилиндра, пластины неподвижных контактов, неподвижные контакты и крышка второго цилиндра, аппаратный зажим с ошиновкой.
Дугогасителъный контур - крышка, стенки, розеточный контакт и дугогасительный стержень первого цилиндра, металлическая траверса, дугогасительный стержень, розеточный контакт, стенки и крышка второго цилиндра.
При ИК-контроле рекомендуется последовательно обходить оба контура, оценивая при этом состояние контактов.

Маломасляные выключатели серии ВМТ и ВМК.

Выключатели изготавливаются на номинальные напряжения 110-220 кВ и токи 1000-2000А. У маломасляных выключателей 110 - 220 кВ серий ВМТ и ВМК внутри колонок фаз размещены подвижные и неподвижные контакты дугогасительные камеры, роликовые токосъемы и другие токоведущие узлы с болтовыми соединениями, исключающие возможность их визуального контроля.
Обследование выключателей ВМТ-200 выявило у некоторых из них чрезмерные нагревы в местах крепления токопровода неподвижного контакта к фланцу, в роликовом токосъеме, между подвижным и неподвижным контактами. Наличие в выключателях роликового токосъема и внутренних контактных соединений требует их обследования в нескольких точках.
При контроле выключателей ВМТ-110 и ВМТ-220 необходимо учитывать следующее:
если превышение температуры на полюсе обнаружено только со стороны линейных выводов, то это свидетельствует о дефекте в резьбовом соединении втулки с фланцем дугогасительной камеры или в соединении фланца с основанием корпуса полюса выключателя;
если превышение температуры, обнаруженное на полюсе выключателя со стороны линейных выводов и со стороны профиля выключателя мало отличаются друг от друга, то можно предположить наличие дефекта между подвижным и неподвижным контактами.

Масляный выключатель МГ-110.

Масляный выключатель МГ-110 (1ном = 500 А) имеет две дугогасительные камеры на фазу. Возможными местами нагрева контактной токоведущей системы могут являться:
неподвижный — промежуточный контакты (дугогасительная камера), промежуточный — подвижный контакты, а также аппаратный зажим — токоведущая шина.

Баковые масляные выключатели 110 - 220 кВ.

Баковые масляные выключатели на номинальные напряжения 110-220 кВ серий МКП и У с номинальным током 600, 1000 или 2000 А в принципе имеют одинаковую конструкцию контактной системы: шина — верхний зажим ввода;
нижний зажим ввода — неподвижный контакт дугогасительной камеры; контакты дугогасительной камеры;
контакт дугогасительной камеры — подвижный стержень траверсы. Наряду с ИК-контролем контактной системы выключателя, проверяется состояние верхней части маслонаполненного ввода, встроенных трансформаторов тока и устройства подогрева бака.
Оценка контактов дугогасительных камер производится на основании измерения температур нагрева поверхностей бака выключателя в зоне расположения камер.

Баковые масляные выключатели 35 кВ.

В эксплуатации находится большое количество баковых масляных выключателей 35 кВ разных годов выпуска и конструктивных исполнений: ВМ-35, МКП-35, ВТ-35, С-35 на номинальные токи 600, 1000, 2000 и 3200 А.
Токоведущая контактная система у всех выключателей 35 кВ состоит из двух дугогасительных устройств (на фазу) с неподвижным контактом, подсоединенных к нижней части токоведущего стержня мастиконаполненного ввода и траверсы с подвижными контактами.
При ИК-контроле баковых выключателей 35 кВ проверяются: внешнее подсоединение ошиновки к зажиму ввода;
состояние встроенных трансформаторов тока на предмет выявленных витковых замыканий в обмотках; соединение токоведущего стержня ввода с аппаратным зажимом; состояние внутренней изоляции ввода, связанное с тепловыделением при больших значениях tgδ;
состояние дугогасительного устройства, включая контактное соединение его с вводом;
функционирование устройства подогрева бака выключателя (при ИК-контроле в условиях отрицательных температур).
Ухудшение состояния контактов дугогасительного устройства определяется по увеличению температуры нагрева поверхности бака в зоне расположения дугогасительной камеры.

Масляный выключатель МГ-35.

Масляный выключатель МГ-35 (номинальный ток 600 А) ввиду низкой надежности не получил широкого распространения в энергосистемах. Конструктивно выключатель МГ-35 представляет собой систему из трех вертикальных изоляторных колонок, собранных на установленной на опорной конструкции металлической раме. Подвод тока к подвижному токоведущему стержню производится через гибкую связь, расположенную под верхним колпаком каждой фазы. Подвижной токоведущий стержень приводится в движение двумя гетинаксовыми штангами, симметрично расположенными по сторонам конденсаторной втулки и связанными шарнирно с воздушными рычагами приводного механизма. В нижней фарфоровой покрышке расположена дугогасительная камера, которая собрана на промежуточном фланце. К последнему с наружной стороны крепится токовый зажим, а с внутренней — медная контактная полоса. На контактной полосе укреплен неподвижный рабочий контакт.
При включении выключателя наконечник подвижного контакта входит в дугогасительную камеру, упирается в находящийся в нем промежуточный контакт и отжимая его упирается в неподвижный сферический контакт.
Ток при включенном положении выключателя проходит от верхнего вывода, через гибкую связь, далее по токоведущему стержню в розеточный контакт дугогасительной камеры, затем через промежуточный контакт, неподвижный контакт и медную полосу, расположенную на дне нижнего бака, на нижний вывод.
Большое количество внутренних контактных соединений, не поддающихся визуальному осмотру, и сложный процесс взаимодействия контактов при коммутации с выключателем требуют периодического контроля в эксплуатации. При проведении тепловизионного контроля температурные аномалии возможны как в верхней части выключателя, так и в нижней.
В первом случае — вероятна возможность нарушения контактных соединений гибкой связи, во втором — контактной системы (розеточный контакт, промежуточный, неподвижный, медная полоса, нижний вывод).

Масляные выключатели серии ВМГ-133.

В зависимости от значения номинального тока различают следующие исполнения масляных выключателей: номинальный ток выключателей ВМГ-133-II, ВМГ-133-1 и ВМГ-133 равен 600 А, а ВМГ-133-III - 1000 А.
Выключатели имеют некоторые отличия в конструктивном выполнении цилиндров корпусов и дугогасительных камер. Токоведущая цепь выключателя проходит с верхнего контактного угольника по гибкой связи на свечу. Свеча при включенном состоянии выключателя входит в розетку. С розетки ток попадает на выводной штырь и через контактные гайки — на шину.
Цилиндры (корпуса) выключателей на номинальный ток 600 А выполнены из стали толщиной 3 мм.
Так как магнитное поле, создаваемое током нагрузки, может вызвать интенсивный нагрев цилиндров за счет перемагничивания и вихревых токов, то продольный шов стальных цилиндров проваривают латунью, что повышает магнитное сопротивление и уменьшает значение замыкающегося через них магнитного потока.
Для этой же цели дно цилиндра имеет радиальную прорезь, проваренную латунью. Цилиндр выключателей на номинальный ток 1000 А изготовлены из листовой латуни толщиной 4 мм, а дно выполнено из латуни или меди. Этим устраняется нагрев за счет перемагничивания цилиндров.
В ряде случаев нарушение технологии изготовления цилиндров, например сварка продольного шва стальным электродом, приводит к существенному нагреву цилиндра.

Масляные выключатели серии ВМП-10.

Выключатели серии ВМП-10 на номинальное напряжение 10 кВ предназначены для установки в ячейках КРУ и выпускаются на номинальные токи 630, 1000, 1600 и 3150 А. При тепловизионном контроле маломасляных выключателей серии ВМП-10 проверяется: болтовое соединение шины и вывода выключателя, состояние роликового токосъема и контактов дугогасительной камеры. Ухудшение состояния контактов роликового токосъема и дугогасительной камеры обычно проявляются в виде локальных нагревов на поверхности корпуса выключателя.

Воздушные выключатели.

Воздушные выключатели выпускаются на номинальные напряжения 110 кВ и выше. Контактная система фазы выключателей серии ВВН состоит из дугогасительных камер и контактов отделителя, соединенных последовательно. У выключателей 150 кВ и выше каждый разрыв камеры зашунтирован параллельно присоединенным к нему элементом омического (бетелового) делителя напряжения, а параллельно к каждому разрыву отделителя присоединен конденсатор делителя напряжения.
Дугогасительная камера каждого разрыва расположена вблизи опорного металлического фланца выключателя и состоит из неподвижного и подвижного контактов, причем в последнем токосъем осуществляется с помощью скользящих Z-образных пластин. Камера отделителя также имеет подвижный и неподвижный контакты, расположенные в средней части фарфоровой покрышки.
Контакты дугогасительных камер выключателя размыкаются лишь на время гашения электрической дуги при отключении выключателя, контакты отделителя замкнуты при включенном положении выключателя и разомкнуты при отключенном. Причинами неисправности дугогасительных камер воздушных выключателей, выявляемые при ИК-диагностике могут быть: неплотное касание подвижного и неподвижного контактов камеры или отделителя, заедание скользящих Z-образных контактов подвижного контакта, недостаточная затяжка соединения неподвижного и механизма подвижного контакта при сборке камеры и т.п. В отделителе возможны перекосы оси подвижного контакта относительно неподвижного, заедание подвижного контакта в розетке скользящих контактов и др.
Измерение температур омических делителей в процессе отключения воздушных выключателей позволяет оценить одновременность размыкания контактов дугогасительных камер фаз, т.е. определить фазу, в которой процесс гашения дуги носит затяжной, по сравнению с другими фазами, характер.

Элегазовые и вакуумные выключатели.

 За последние годы в России получают массовое распространение элегазовые и вакуумные выключатели. Конструкция выключателей представляет собой блоки из полимерных материалов, внутри каждого из которых размещена дугогасительная камера и рабочие контакты. Таким образом, токоведущий контур фазы выключателя состоит из контактного соединения "ошиновка — ввод выключателя" — контакты дугогасительной камеры - контактное соединение "ошиновка — вывод выключателя".