Защита высоковольтных выключателей

В процессе эксплуатации любой электрической системы существует возможность возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы, которые могут приводить к возникновению аварий. Предотвращение возникновения аварий или их развития при повреждении в электрической системе часто может быть обеспечено путём быстрого отключения поврежденного элемента. Отключение осуществляется коммутационным аппаратом — обычно высоковольтным выключателем, На привод которого воздействует релейная защита.
      Релейная защита — автоматическое устройство, контролирующее режим работы электроустановки, действующее на отключение поврежденного элемента при возникновении аварийного режима или на сигнал для привлечения внимания персонала при ненормальном режиме. При нормальной работе защищаемого объекта защита находится в режиме дежурства, а при появлении в защищаемой зоне тех видов повреждений, на которые защита должна реагировать, отключая выключатель, она переходит в режим тревоги. Последний может закончиться срабатыванием защиты или отказом срабатывания. Срабатывание защиты при отсутствии повреждения на защищаемом объекте называется ложным срабатыванием. Основные требования к защитам характеризуются ниже.
     Релейная защита состоит из ряда самостоятельных элементов, называемых реле, связанных между собой по определенной схеме.

Реле имеет воспринимающий и исполнительный органы. На воспринимающий орган подается контролируемая величина. У электромеханических реле в качестве воспринимающего органа, служит катушка электромагнита, на которую подается преобразованная контролируемая величина. В качестве исполнительного органа в электромеханических реле используются контакты, в электронных - транзисторы и тиристоры, которые меняют скачком выходной сигнал.

Тема 8 Испытание электрооборудования

Виды испытаний

Приемочные испытания

Приемочные испытания проводятся по наиболее подробным программам, установленным стандартами для данного вида машин. Их целью является проверка соответствия выпускаемых машин всем техническим требованиям. Приемочным испытаниям подвергаются головные образцы – первые промышленные образцы машин данного типа, выпущенные предприятием. Число образцов, которое необходимо взять для проведения приемочных испытаний, устанавливается в стандартах на данный тип машин. Все последующие машины должны выпускаться предприятием без изменения конструкции, технологии или применяемых для изготовления материалов. При проведении приемочных испытаний, состоящих из большого числа опытов, оформляют технический отчет. В него вносятся протоколы всех опытов, а в конце дается техническое заключение по испытанию в целом.

 

Приемо-сдаточные испытания

    Приемо-сдаточным испытаниям подвергаются все машины, выпускаемые предприятием. Программа приемо-сдаточных испытаний формируется из отдельных пунктов программы приемочных таким образом, чтобы при минимальных затратах времени можно было установить соответствие конкретного экземпляра машины основным техническим требованиям.Цель этих испытаний: проверка технического состояния электрооборудования, приборов и аппаратов, первичной и вторичной коммутации и качества их монтажа; выявление соответствия электрооборудования проекту и требованиям ГОСТ; снятие характеристик и сопоставление их с результатами заводских испытаний; регулировка, наладка и включение в работу всей технологической установки в целом.

Во время наладки и приемосдаточных испытаний могут быть выявлены существенные недостатки проекта и монтажа оборудования и предложены рациональные решения по их устранению. Кроме того, эти испытания должны послужить исходными данными для сравнения с ними результатов профилактических испытаний, проводимых в условиях эксплуатации в период капитальных ремонтов и при текущих проверках.

 

Периодические испытания

 Периодические испытания проводят в определенные сроки, которые устанавливаются в стандартах на данные типы машин для проверки качества машин, выпускаемых серийно. Программы этих испытаний значительно шире приемо-сдаточных программ и приближаются к программам приемочных испытаний. Сроки проведения периодических испытаний могут быть сокращены, если результаты приемо-сдаточных испытаний покажут, что качество выпускаемых машин ухудшается по сравнению с данными приемочных испытаний. В этих случаях программа периодических испытаний составляется таким образом, чтобы могли быть выявлены причины этого ухудшения.

 

Типовые испытания

Типовые испытания проводят с целью определения годности серийной партии электрооборудования и проверки соответствия требованиям, предъявляемым к нему стандартами, а при отсутствии их - техническими условиями на поставку.Типовые испытания проводят в тех случаях, если в конструкцию выпускаемых машин или в технологию их производства внесены изменения или если заменены материалы, из которых изготовлены детали машин, причем эти изменения могут повлиять на технические свойства или качество машин. Программа типовых испытаний обычно повторяет ряд пунктов приемочных, дающих возможность оценить конкретно те данные машины, на которые могли повлиять проведенные изменения. В программу могут быть также введены дополнительные испытания, отсутствующие в программе приемочных.

 

Исследовательские испытания

Наиболее характерными задачами исследовательских испытаний являются: получение исходных данных для проектирования новых типов или технического усовершенствования существующих; установление возможной экономии применяемых материалов и замены их другими материалами; разработка новых методов расчета и уточнение существующих; проверка влияния новых технологических процессов, применяемых при изготовлении машин, на их качества.В последние годы развиваются испытания на математических моделях с применением ЭВМ, т. е. проводятся испытания без изготовления электрической машины.

 

Испытания на надежность

Некоторые виды ЭО и в том числе и электрические машины испытывают на надежность. Такие испытания предполагают получение надежностных характеристик ЭО - вероятность безотказной работы, наработка на отказ, закон распределения отказов и т. д. Для электрических машин это весьма длительные испытания, которые проводятся до отказа большинства испытуемых машин. Испытания на надежность являются дорогостоящими испытаниями, поэтому им подвергают лишь малую часть выпускаемых электрических машин.

Контрольные испытания

Контрольные испытания проводятся в целях определения соответствия количественных показателей надежности требованиям нормативных документов, технических условий или задания. Периодичность их проведения установлена стандартами на данное техническое изделие. Контрольные испытания проводятся выборочно, поэтому при принятии решения возможны ошибки первого рода, когда хорошая партия бракуется, и второго рода, когда плохая партия принимается. Вероятность ошибки первого рода называется риском изготовителя, а вероятность ошибки второго рода — риском заказчика (потребителя). Различают три основных метода проведения контрольных испытаний: однократной и двукратной выборки и последовательного анализа. В некоторых случаях проводятся ускоренные контрольные испытания в нормальных условиях. Эти испытания базируются на известной математической модели процесса. Методы контрольных испытаний определены ГОСТ 27.410—87** «Надежность в технике. Методы и планы статистического контроля показателей надежности по альтернативному признаку» и ГОСТ 27.411 — 81 «Надежность в технике. Одноступенчатые планы контроля по альтернативному признаку при распределении времени безотказной работы по закону Вейбулла».

По продолжительности испытания могут быть отнесены к одному из трех классов: нормальные (обычные) испытания, сокращенные или ускоренные (частный случай ускоренных испытаний - форсированные).

Нормальные испытания - испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках свойств объекта в такой же срок, как и в предусмотренных условиях эксплуатации. Нормальные испытания проводятся при нагрузках на изделие, близких к номинальным. Достоинством этих испытаний является достоверность результатов, так как в процессе испытаний, по существу, воспроизводятся нормальные эксплуатационные условия. Их основной недостаток - продолжительность, и исследование устройств, обладающих большим ресурсом, этим методом нежелательно. Несвоевременность поступающей информации снижает ее ценность и затрудняет оперативное управление качеством продукции.

Сокращенные испытания - испытания, проводимые по сокращенной программе. Их продолжительность меньше, чем у нормальных испытаний. Они характеризуются отсутствием интенсификации деградационных процессов и строятся на основе принципов уплотнения рабочих циклов или экстраполяции во времени (наработке). Сокращение рабочих циклов допускается, если перерывы в работе не влияют на скорость приводящих к отказам процессов. Экстраполяция по времени производится на основе модели отказов. К методам сокращения длительности испытаний относятся: уплотнение испытаний во времени (сокращение холостых ходов и простоев, круглосуточная работа изделия и т. п.); одновременное испытание возможно большего числа изделий; выделение лидера - изделия, работающего непрерывно в наиболее тяжелых заданных условиях. Принципы организации сокращенных испытаний существенно сказываются на качестве информации и снижают достоверность результатов.

Ускоренные испытания - испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств объекта в более короткий срок, чем при нормальных условиях.В зависимости от способов сокращения времени выделяются три основных пути проведения ускоренных испытаний. Первый: испытания, при которых режимы работы изделий соответствуют нормальным условиям, указанным в технической документации на эксплуатацию, а сокращение времени достигается за счет использования статистических моделей. Второй: форсированные испытания с последующим пересчетом результатов к нормальным условиям, при которых уменьшение времени достигается за счет интенсификации процессов деградации. Третий: комбинированные испытания, использующие первый и второй пути.Форсированные испытания - ускоренные испытания, основанные на интенсификации деградационных процессов, приводящих к отказу. Интенсификация деградационных процессов достигается за счет воздействия на изделие форсирующих (ускоряющих) факторов (воздействий).

Конечным результатом контрольных испытаний на надежность является одно из двух решений: принять партию машин, считая их надежность удовлетворяющей требованиям стандартов, или забраковать данную партию машин как ненадежную.

 

Определительные испытания

Определительные испытания проводят для вновь производимых изделий или после их модернизации. Они проводятся для нахождения фактических количественных показателей надежности. Кроме того, при определительных испытаниях можно оценить правильность принятых математических моделей надежности соответствующих изделий. Результаты определительных испытаний служат для оценки соответствия фактических показателей надежности техническим условиям. Исчерпывающей характеристикой надежности технических изделий является закон распределения вероятности безотказной работы, по которому можно легко определить любую интересующую нас характеристику надежности.

Определительные испытания на надежность проводят для определения значений показателей надежности с заданной точностью и достоверностью и, при необходимости, закона распределения случайной величины. Метод проведения определительных испытаний изделий на надежность устанавливают в зависимости от вида и значения оцениваемого показателя надежности и закона распределения случайной величины. Закон распределения случайной величины, определяющий показатель надежности изделий, выбирается с учетом законов распределения показателей надежности комплектующих изделий, структуры изделий (наличие и вид избыточности), технического обслуживания, а также имеющихся эксплуатационных и других экспериментальных данных аналогичных изделий. По результатам определительных испытаний изделий по каждому показателю надежности определяют: точечную оценку показателя надежности Â; верхнюю А_в и нижнюю А_н доверительные границы, соответствующие определенной односторонней доверительной вероятности; относительную доверительную ошибку δ. Если относительная доверительная ошибка δ, полученная в результате испытаний, равна заданной для соответствующего показателя надежности или меньше ее, то требования к точности оценки выполнены. Если δ большие заданной, то требования к точности оценки не выполнены. Результаты определительных испытаний изделий на надежность служат для: определения значений показателей надежности, вносимых в нормативно-технические документы с заданной точностью и достоверностью; корректировки значений показателей надежности, вносимых в нормативно-технические документы. Данные, полученные при определительных испытаниях, могут быть использованы для: выявления малонадежных деталей и сборочных единиц; определения межповерочного интервала; выявления недостатков схемных и конструктивных решений и технологии изготовления; разработки рекомендаций по повышению надежности; определения и (или) уточнения продолжительности, периодичности и объема технического обслуживания; определения (уточнения) объема и состава комплекта запасных частей, инструментов и приборов; определения способов и средств для поиска и устранения неисправностей; уточнения состава и квалификации персонала, осуществляющего ремонт и эксплуатацию изделия.