Модели надежности АВН используются при расчетах главных схем электрических соединений, а диагностика - для оптимизации конструкций выключателей и совместно с моделями - для оптимизации ТО выключателей, находящихся в эксплуатации.
8.4.1. ДИАГНОСТИКА АВН В ПРОЦЕССЕ ИХ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
В процессе конструирования АВН для изучения физических процессов, получения требуемых технических характеристик, оптимизации конструкции, изучения и повышения надежности не только регистрируются диэлектрические, механические и электрические характеристики, отказы в работе, коммутационная способность, механический ресурс, состояние дугогасящей среды (трансформаторного масла, элегаза и др.) и т. д., но и применяются цветная скоростная киносъемка, спектральные измерения, телевизионные камеры, работающие в инфракрасном диапазоне, оптоволоконные системы наблюдения и др.
При создании, например, ДУ выключателей проводятся экспериментальные исследования газотермодинамических процессов, структуры дугового столба, газового и газопарового пузыря, измерение температуры дуги и т. д.
Отечественная диагностическая техника и методы исследований при конструировании АВН ненамного отстают от таковых в передовых зарубежных фирмах.
Однако отечественная диагностическая техника, применяемая для контроля АВН в эксплуатационных условиях, резко отстает от зарубежного уровня. Отслеживание технического состояния АВН в режиме периодического (offline) и непрерывного (on-line) контроля у нас не производится. В изготовляемых в настоящее время КРУЭ, где наиболее широко применяется за рубежом сложная диагностическая техника, у нас нет диагностических систем, близких к таковым в современных зарубежных КРУЭ.
В связи с перспективой широкого применения в ЭЭС страны КРУЭ НПО ’’Электроаппарат” разработал техническое задание и приступил к поэтапной реализации диагностической системы с использованием микропроцессорной техники для подстанций с КРУЭ.
Зарубежные фирмы на основании анализа воздействующих в ЭЭС на АВН электрических, механических, тепловых и химических нагрузок установили разрушающие факторы и возможные дефекты, приводящие к отказам в работе АВН. В результате были разработаны диагностические методы и техника, применяемые для выявления следующих видов неисправностей [124, 125]:
повреждения и старения изоляции - с помощью измерения плотности элегаза, частичных разрядов, высокочастотных токов и напряжений, ультразвуковых колебаний, вибраций;
наличия металлических частиц - с помощью измерения ультразвуковых колебаний, вибраций и состава газовой среды;
ухудшения качества элегаза — с помощью определения продуктов разложения элегаза, его утечки, спектрографирования и хроматографирования;
локальных перегревов - с помощью измерения сопротивления контактных соединений и температуры телевизионными камерами, работающими в инфракрасном диапазоне, и измерения механических вибраций;
ухудшения механических характеристик - с помощью измерения скоростей, времен движения и трения в подвижных частях;
износа выключателей - с помощью определения состояния дугогасящей среды, скоростных характеристик (фиксация моментов размыкания и замыкания контактов), эрозии контактов по выражению k=ΣniIi (здесь Ii - отключенный ток в операции i; ni и α - коэффициенты);
внутренних дуговых КЗ в КРУЭ - с помощью анализа газов и регистрации световых эффектов.
Работами по применению диагностической техники при эксплуатации АВН и дальнейшему ее совершенствованию и использованию полученных результатов для повышения надежности и совершенствования ТО АВН в основном занимаются Исследовательские комитеты 13, 15, 23, 33 СИГРЭ. Кроме обобщающих докладов [124, 125] практический интерес представляют доклады на сессиях СИГРЭ 1988 и 1990 гг. [126-133]. В них изложена концепция применения диагностической техники с целью контроля за текущим техническим состоянием АВН и на основе этого оптимизация и уменьшение стоимости ТО, концепция применения диагностической техники в будущем, информация о методах и устройствах для диагностики АВН, применяемых в настоящее время и разрабатываемых на перспективу. Обзор по зарубежной диагностической технике приведен в [134].
Следует отметить, что хотя в зарубежных публикациях больше внимания уделяется диагностике выключателей и КРУЭ, но дается и информация о методах и приборах для диагностики отдельно стоящих измерительных трансформаторов тока и напряжения, разрядников, вводов и др. В наиболее полном и систематизированном виде это изложено в [125].
Применительно к диагностике выключателей определились в последнее время два полярных мнения:
надежность современных выключателей столь высока, что заниматься диагностикой их состояния не следует, а может быть даже вредно, так как диагностическая техника делает выключатели в случае ее применения не только более дорогостоящими, но иногда и менее надежными;
диагностикой надо заниматься, чтобы предотвратить отказы выключателей во время эксплуатации и проводить ТО только тогда, когда это необходимо по их техническому состоянию.
В свою очередь, среди сторонников проведения диагностики бытует два мнения. Первое (Франция, Германия и др.) - диагностику надо проводить только среди современных выключателей, а старые (воздушные и масляные) надо заменять на современные (элегазовые и вакуумные). Второе (США, Англия, Австралия и др.) - надо проводить диагностику не только элегазовых выключателей, но и воздушных и масляных, так как они имеют удовлетворяющие эксплуатацию технические характеристики (в первую очередь надежность), их много в ЭЭС, а срок службы их не истек. Такой подход, например, реализован на большем числе выключателей в США [135], где разработано и внедрено простое диагностическое устройство, регистрирующее временные и механические характеристики, так называемые ’’следы” выключателей, которое оценивает состояние выключателей, отслеживает стабильность "следов” и выдает необходимую предупредительную информацию.
