Анализ и подобряване на изгарянето на катушката за затваряне, причинено от дефект в съхраняването на енергия в високонапрастения SF6 прекъсвач

Високонапрегнатите SF₆ прекъсвачи са трифазни външни електроуредби за 50Hz. Те използват структура на камера за гасене на дъга със самоенергийна система и са оборудвани с пружинен механизъм за управление. Тези прекъсвачи имат проста конструкция, удобно управление и висока безопасност и надеждност. Поради това те са широко използвани за контрол и защита на линии за предаване и разпределение и могат да служат като връзкови прекъсвачи.

В 110kV системата на определена подстанция се използва този тип прекъсвач. Обачно, с увеличаването на годините на експлоатация, недостатъците в вторичната верига постепенно се проявяват. По-специално, дефекти, при които се изгаря бобината за затваряне поради проблеми в веригата за накопяване на енергия, се случват често. Тази статия взима специален дефект, който се появи при експлоатацията на този тип прекъсвач, като пример за анализ и предлага съответни мерки за подобряване.

1 Феномен на дефекта

110kV SF₆ прекъсвач в 220kV подстанция използва пружинен механизъм за управление като устройство за накопяване на енергия. Когато прекъсвачът е в отворено състояние и електрическата верига за затваряне показва нормално, операторите изпращат сигнал за затваряне. Но прекъсвачът не само не затваря, но и бобината за затваряне се изгаря. Защо се появява този специален дефект, когато всички условия за затваряне са изпълнени? За да се предотврати повторното появяване на подобни дефекти, трябва да се проведе сериозен изследователски анализ.

2 Анализ на дефекта

В контролната верига за затваряне на този тип прекъсвач YF е ключ за превключване "местно/удалено" (както е показано на фигура 1). При необходимост от удалено затваряне, положителният полюс на операционния източник на напрежение минава през C7→YF контакти 3 - 4→нормално затворените контакти 31 - 32 на реле 52Y за предотвратяване на самопроизволно затваряне→нормално затворените контакти 21 - 22 на реле 99CN за накопяване на енергия в пружина→нормално затворените контакти 31 - 32 на реле 49MX→нормално затворените контакти 31 - 32 на реле 33HBX за мониторинг на състоянието на пружината за затваряне→нормално затворените допълнителни контакти 1 - 2 и 5 - 6 на прекъсвача→бобина 52C за затваряне→нормално затворените контакти 31 - 32 на реле 63GLX за блокиране при ниско напрежение на SF₆ газ→отрицателният полюс на операционния източник на напрежение. Когато напрежението на източника се приложи към бобината 52C, електромагнетът действа, за да затвори прекъсвача.

Според горния анализ на веригата, за да се подаде напрежение към бобината 52C, следващите четири условия трябва да бъдат изпълнени:

•  Бобините на 52Y, 49MX и 33HBX не са под напрежение, и техните нормално затворени контакти 31 - 32 са свързани в контролната верига за затваряне;

• Бобината на 99CN не е под напрежение, и нейните нормално затворени контакти 21 - 22 са свързани към контролната верига за затваряне;

• 52B е в отворено състояние, и неговите нормално затворени допълнителни контакти 1 - 2 и 5 - 6 са свързани към контролната верига за затваряне;

• Нормално затворените контакти 31 - 32 на реле 63GLX за SF₆ газ са затворени, свързани към контролната верига за затваряне.

Чрез анализ може да се види, че когато всички гореспоменати условия са изпълнени, контролното напрежение може да бъде приложено към бобината, което води до изгаряне на бобината за затваряне. При първоначална проверка на шасито, се установява, че индикаторът на налягането на SF₆ газ показва нормално, докато механичният индикатор на пружината за затваряне показва, че няма накоплено енергия. Защо контролната верига за затваряне може да провежда, когато няма накоплена енергия? Ето защо е необходима допълнителна проверка на веригата за накопяване на енергия в пружината.

Както може да се види от веригата за накопяване на енергия в двигателя на фигура 1, когато пружината за затваряне на този прекъсвач не е заредена, нормално затвореният контакт C - NC на ограничителя на накоплението 33HB, инсталиран на задната страна на механизма на прекъсвача, контролира едновременно реле 99CN и 33HBX, свързани към положителния полюс на DC контролния източник на напрежение:

• Реле 99CN за накопяване на енергия в пружина е заредено и функционира, и неговият източник на напрежение свързва веригата на двигателя, и пружината за затваряне е електрически зареждана за накопяване на енергия; в същото време, нормално затворените контакти 21 - 22 на 99CN са разединени в контролната верига за затваряне, избягвайки случайно затваряне на прекъсвача по време на процеса на накопяване на енергия в пружината.

• Когато бобината на реле 33HBX за мониторинг на състоянието на пружината за затваряне е заредена, нормално затворените контакти 31 - 32 на 33HBX, свързани в контролната верига за затваряне, са разединени. Това гарантира, че по време на процеса на накопливане на енергия в пружината, вторичната верига за затваряне на прекъсвача е в отворено състояние, имайки надеждна двойна заключваща функция с нормално затворените контакти 21 - 22 на 99CN.

Когато енергията в пружината е накоплена, механичните компоненти на механизма за накопяване на енергия разединяват нормално затворения контакт C - NC на ограничителя на накоплението 33HB. Бобините на 99CN и 33HBX губят напрежението, и накоплението на енергия приключва. Нормално затворените контакти 21 - 22 на 99CN и нормално затворените контакти 31 - 32 на 33HBX свързват контролната верига за затваряне. От функцията на контактите в схемата на компонентите, само когато реле 99CN и 33HBX са заредени и активирани, може контролната верига за затваряне да бъде заключена. Следователно, според горния анализ, се смята, че дефектът на нормално затворения контакт C - NC на ограничителя на накоплението 33HB може да е причината за невъзможността на двигателя да накопли енергия.

Обслужващият персонал отвори задната кутия на механизма на прекъсвача на място и премахна ограничителя на накоплението. След проверка и измерване, се установи, че вътрешните контакти на ограничителя на накоплението 33HB бяха повредени по време на процеса на накопливане на енергия, предотвратявайки напрежението от преминаване през неговия нормално затворен контакт C - NC. В резултат, бобините на 99CN и 33HBX не получиха напрежение. Контакторът 99CN не работи, и напрежението не можа да бъде свързано с двигателя за накопливане на енергия. В същото време, нормално затворените контакти 21 - 22 на 99CN и нормално затворените контакти 31 - 32 на 33HBX оставаха свързани към контролната верига за затваряне за дълго време. Тъй като механизът на пружината на прекъсвача не беше зареден, и вторичната верига за затваряне беше провеждаща, не само прекъсвачът не можеше да затвори нормално, но и бобината за затваряне се изгори.

3 Лечение и модификации

Простата замяна на ограничителя на накоплението не може съществено да реши специалния дефект, описан в тази статия. Поради неразумна конструкция и непълна интерлокираща система, веднъж повреден, ограничителят на накоплението ще доведе до дефект в контролната верига за затваряне. Следователно, се правят следните модификации на веригите за накопливане на енергия и контрол за затваряне:
(1) Ограничителят на накоплението 33HB се състои от двойка нормално затворени контакти и двойка нормално отворени контакти, с двете двойки контакти механично интерлокиращи. Според характеристиките на концевия ключ, се правят следните модификации: Свързваме нормално затворения контакт C - NC на 33HB с бобината на 99CN, както е показано на фигура 2. Тази модификация запазва функцията на контролната верига за затваряне на прекъсвача да бъде разединена и да не може да затвори по време на процеса на накопливане на енергия. Свързваме нормално отворения контакт O - NO на 33HB с бобината на 33HBX. След завършване на накоплението на енергия в пружината, нормално отвореният контакт O - NO на 33HB се затваря, свързвайки бобината на 33HBX. В същото време, премахваме нормално затворените контакти 31 - 32 на реле 33HBX, свързани в контролната верига за затваряне, и ги заменяме с нормално отворените контакти 43 - 44 на 33HBX. Горната модификация променя от двойка контакти, контролиращи две реле, до всяка двойка контакти, контролиращи едно реле. Това гарантира, че контролната верига за затваряне не може да бъде провеждаща по време на процесите без накоплена енергия и накоплена енергия. Само след завършване на накоплението на енергия в пружината, когато бобината на 33HBX е заредена и нормално отворените контакти 43 - 44 се затворят, контролната верига за затваряне може да бъде свързана. В същото време, това намалява дългосрочната нагрузка върху ограничителя на накоплението и продължава неговия срок на употреба.
(2) Добавяне на времево реле T. Свързваме нормално затворените контакти 31 - 32 на реле 33HBX последователно с бобината на времевото реле, и задаваме времето на действие на времевото реле на 15с, което е малко по-дълго от времето за накопливане на енергия в пружината на прекъсвача. Добавянето на времевото реле може да постигне следното: През 15с, когато пружината не е заредена и по време на процеса на накопливане на енергия, бобината на 33HBX не е заредена, нормално затворените контакти 31 - 32 са затворени, и времевото реле изпраща сигнал за липса на накоплена енергия. След завършване на накоплението на енергия в пружината, 33HBX е заредено и функционира, нормално затворените контакти 31 - 32 се разединяват, и времевото реле спира да изпраща сигнала за липса на накоплена енергия, показвайки, че накоплението на енергия е успешна.

4 Заключение

Тази статия се фокусира върху модифицирането на дефектите в контролната верига на 110kV SF₆ прекъсвач. Нормално отвореният контакт на ограничителя на накоплението е свързан последователно с двигателната контролна верига на 99CN, и нормално затвореният контакт на реле 33HBX, свързан последователно в контролната верига за затваряне, е заменен с нормално отворен контакт. Това гарантира, че само когато механичните компоненти натискат ограничителя на накоплението 33HB, тоест, след завършване на накоплението на енергия в пружината и функционирането на реле 33HBX, контролната верига за затваряне може да бъде свързана.

Още, добавянето на времево реле предоставя функция за алармиране на сигнала за накоплението на енергия. Модифицираната контролна верига за затваряне на прекъсвача не само има проста и надеждна схема, но и помага на операторските служители бързо да определят дали е имало накоплението на енергия, ефективно предотвратявайки дефекта на изгаряне на бобината, причинен от липса на накоплена енергия. След модификацията и пускането, всички показатели на вторичната верига на този тип прекъсвач функционират нормално, параметрите на тестовете са коректни, и няма аномални дефекти по време на операциите за откриване и затваряне.