Выключатель является наиболее сложным и наиболее ответственным АВН, и его надежность определяет надежность всей энергосистемы. Надежность регламентируется ГОСТ 13377-75. В соответствии с этим ГОСТ различают отказы и несущественные повреждения.
Отказ — это такая неисправность, которая не дает возможности выключателю выполнять свою основную функцию. Сюда относятся невыполнение команд включения (В) или отключения (О), перекрытие изоляции аппарата, повреждение токоведущей цепи, препятствующее прохождению тока, отказы в гашении дуги. При отказе выключатель должен быть выведен из эксплуатации.
Несущественные повреждения — это такие неисправности, при которых выключатель может оставаться в работе и которые можно устранить в последующем, когда представится возможность.
Отказы и несущественные повреждения, обусловленные неправильной эксплуатацией, при оценке надежности не учитываются.
Количественно надежность выключателя может выражаться вероятностью безотказной работы или интенсивностью отказов. Оценка надежности выключателей производится в основном путем статистической обработки результатов эксплуатации выключателей одного и того же вида.
Анализ большого статистического материала показал, что 70 % отказов выключателей наступает из-за поломок в механизме аппарата, 10 % — из-за повреждения изоляции, 20 % вызвано другими причинами [2.2]. Поэтому при разработке, изготовлении, испытаниях и эксплуатации большое внимание следует уделять работе механизма.
Согласно [2.1] производятся механические испытания на надежность. Выключатели по механической износостойкости должны выдерживать 2000 операций (В—tn—О, где tn— произвольная пауза) без тока при Uном≤35 кВ и 1ном=12,5-80 кА. Выключатели с большим 1ном, чем указано выше, или с напряжением Uном≥110 кВ должны выдерживать 1000 операций. При этом не должно возникать ни одной неполадки. Испытания на механический ресурс производятся при числе операций 2000—4000. После 1000 или 2000 циклов допускается строго ограниченное число отказов (ГОСТ 687-78).
В связи с повышением требований к надежности ряд зарубежных фирм повышает число допустимых операций до 5000-10000.
Согласно анализу отказов в течение 10 лет на 6000 однотипных воздушных выключателях установлено, что средняя интенсивность отказов современных выключателей не превышает 0,01, т. е. один из 100 выключателей может отказать в течение года эксплуатации 1 раз [2.2].
Рис. 2.5. Повреждаемость воздушных выключателей за календарные годы:
п — число повреждений на 100 выключателей в год; 1 — несущественные повреждения; 2 — отказы
Перед разработчиками выключателей ставится задача дальнейшего снижения интенсивности отказов (в 5 раз).
На рис. 2.5 показана повреждаемость выключателей типа DLF фирмы «Броун-Бовери» (Швейцария) в зависимости от года выпуска аппарата. Здесь п — число повреждений в год на каждые 100 выключателей. По мере совершенствования и освоения технологии их производства и улучшения конструкции надежность повышается. В 1977 г. выключатели имели 0,0003 отказов на 1 выключатель в год.
Следует отметить, что применение массовых испытаний, принятых для реле, контакторов и других аппаратов, затруднено, так как количество выпускаемых выключателей, особенно при
Uном≥110 кВ, незначительно (десятки—сотни).
Оценка надежности при разработке выключателей на новые параметры или вообще новой конструкции чрезвычайно затруднена. Если в новом выключателе используются элементы от существующих, то можно при оценке надежности использовать материалы по отказам этих элементов [2.2].
При создании новых аппаратов испытаниям на надежность подвергаются основные узлы и элементы. Малое количество испытуемых узлов компенсируется большим числом проводимых испытаний. Испытания на отказы механизма выключателя проводятся на готовом новом образце, причем число операций включения и отключения достигает 10 000 и механические испытания чередуются с испытаниями выключателя на нагрев, с охлаждением выключателя до самых низких температур и другими воздействиями, приближающимися к реальным условиям эксплуатации.
