Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей



Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей
Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей
Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей
Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей
Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей
Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей
Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей

 


Владельцы патента RU 2550337:

Тихонов Юрий Васильевич (RU)
Малафеев Сергей Иванович (RU)

Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей в электроустановках предусматривает измерение и запоминание значения тока ij, вызывавшего срабатывание выключателя при каждом j-м отключении, где j=1, …, n, и вычисление коэффициента k1(ij), характеризующего допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока ij, и дополнительно предусматривает непрерывное измерение тока i, протекающего через автоматический выключатель. А остаточный ресурс автоматического выключателя определяют по формуле

T ( t ) = T 0 j = 1 n k 1 ( i j ) k 2 0 t i 2 d t ;

где T0 - полный ресурс автоматического выключателя; k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, n - общее число срабатываний автоматического выключателя от начала эксплуатации, t - полное время работы автоматического выключателя. Технический результат - обеспечение высокоточной непрерывной оценки остаточного ресурса выключателя с учетом его уменьшения вследствие протекания рабочих токов. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля остаточного ресурса автоматических выключателей в электроустановках.

Известны способы определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при которых измеряют ток, протекающий через выключатель, считают количество срабатываний выключателя при перегрузках, после чего вычисляют его остаточный ресурс (ГОСТ Р 52565-2006. Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия. - М., Стандартинформ, 2007. - С.17, табл.13; Методические указания по определению расхода коммутационного ресурса выключателей при эксплуатации. - М., ОРГРЭС, 1992. - 19 с.).

В соответствии с известными способами остаточный ресурс автоматических выключателей определяется на основе контроля количества срабатываний с учетом коммутируемого тока. При этом не учитывается уменьшение ресурса вследствие протекания рабочих токов, вызывающих нагрев, вибрации и др.

Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при котором измеряют ток ij, вызывающий срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, определяют коэффициент kx(ij), характеризующий допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока ij, и вычисляют остаточный ресурс как разность полного ресурса T0 и суммы значений коэффициентов k1(ij) при всех срабатываниях (Неклепаев Б.Н., Востросаблин А.А. Методика оценки остаточного ресурса выключателей при эксплуатации // Промышленная энергетика, 1992, №10, с. 31-32).

При реализации известного способа остаточный ресурс определяется на основе учета коммутационной составляющей исчерпания ресурса при различных токах. При этом не учитывается влияние тока, протекающего через автоматический выключатель, в нормальных режимах и при перегрузках, влияющих на изнашивание электрического аппарата.

Следовательно, недостатком известного способа определения остаточного ресурса автоматического выключателя является невысокая точность.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности определения остаточного ресурса автоматических выключателей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при котором измеряют ток, вызывающий срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, определяют коэффициент k1(ij), характеризующий допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока, дополнительно непрерывно измеряют ток i, протекающий через автоматический выключатель, и определяют остаточный ресурс по формуле

где Т0 - полный ресурс автоматического выключателя; k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, n - общее число срабатываний автоматического выключателя от начала эксплуатации, t - время.

По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки:

- измеряют ток i, протекающий через автоматический выключатель;

- измеряют время непрерывной работы t;

- определяют остаточный ресурс по формуле

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области машиностроения, электротехники, компьютерного моделирования и программирования.

Операции измерения тока i, протекающего через автоматический выключатель, измерения времени непрерывной работы t и определения остаточного ресурса по формуле

где k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, в известных способах аналогичного назначения не обнаружены.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».

В предлагаемом изобретении при определении остаточного ресурса автоматического выключателя производится учет не только механических факторов (количество срабатываний при различных токах), вызывающих изнашивание, но и электрических факторов, а именно протекающих в нормальных режимах изменяющихся токов, вызывающих нагрев и старение изоляции и коммутационных элементов.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Физический ресурс автоматического выключателя при его работе расходуется в результате изнашивания механических и электрических компонентов при воздействии протекающих токов, механических ударных нагрузок и электромеханических коммутационных процессов при отключениях. Интенсивность изнашивания определяется энергией воздействия на выключатель и может быть представлена суммой двух составляющих: электромеханической при отключениях и электрической при протекании тока в рабочем режиме. Электромеханическая составляющая изнашивания возникает при отключениях и зависит от величины разрываемого при коммутации тока. Исчерпание ресурса при отключении регламентируется заводами-изготовителями автоматических выключателей (Андреев Д.А., Назарычев И.А. Анализ методов оценки коммутационного ресурса высоковольтных выключателей // Вестник ИГЭУ, 2008, вып.2, с. 1-16). Электрическая составляющая изнашивания пропорциональна тепловым потерям и, следовательно, интегралу от квадрата тока (Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели. - Томск, Издательство Томского политехнического университета, 2011, С.15-16).

На чертеже показана функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей. На схеме обозначены: 1 - автоматический выключатель; 2 - датчик срабатывания выключателя, например блок-контакт; 3 - датчик тока; 4 - нагрузка; 5 - контроллер; 6 - шина данных; 7 - панель оператора; 10 - компьютер.

Работа системы происходит следующим образом. Сигналы с датчика срабатывания защиты 2 и датчика тока 3 автоматического выключателя 1, соединенного с нагрузкой 4, поступают на входы контроллера 5. Контроллер 5 выполняет следующие функции:

- аналого-цифровое преобразование выходного сигнала датчика тока;

- запоминание значения тока ij автоматического выключателя, вызвавшего его срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, и вычисление коэффициента k1(ij) в зависимости от тока;

- отсчет времени t от начала эксплуатации автоматического выключателя;

- вычисление остаточного ресурса автоматического выключателя по формуле

- передачу данных о количестве срабатываний, токах, вызвавших срабатывания, а также остаточном ресурсе в компьютер 10 для запоминания, хранения и дальнейшего использования.

В формуле (1) для вычисления остаточного ресурса автоматического выключателя слагаемые в правой части имеют следующий смысл:

- T0 - полный номинальный ресурс работы автоматического выключателя (количество коммутаций), соответствующий техническим условиям;

- - составляющая, характеризующая электромеханическое изнашивание автоматического выключателя;

- - составляющая, характеризующая электрическое изнашивание автоматического выключателя;

- k1(ij) - коэффициент, характеризующий механический износ автоматического выключателя вследствие разрыва токовой цепи при срабатывании. Он определяется в соответствии с ГОСТом Р 52565-2006 (Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия. - М., Стандартинформ, 2007. - С. 17, табл.) и равен отношению регламентированного количества коммутаций без нагрузки к количеству коммутаций при токе ij

Количественные данные относительно ресурса указываются в технических данных автоматических выключателей и справочной литературе (например: Автоматические выключатели. Номенклатурный каталог. - ОАО Дивногорский завод низковольтных автоматов. - Дивногорск, 2008. - 94 с.);

- k2 - коэффициент, характеризующий электрический износ автоматического выключателя вследствие протекания тока в процессе работы. Износ автоматического выключателя зависит от мощности, выделяющейся на замкнутых контактах. Приближенно этот коэффициент определяется по формуле

где Iн - номинальный ток автоматического выключателя.

В соответствии с формулой (2) при минимальном токе электрический износ практически отсутствует. При увеличении коммутируемого тока электрический износ возрастает по сравнению с обычным механическим износом.

Результаты измерений и вычислений отображаются на мониторе. Таким образом, в процессе эксплуатации автоматического выключателя непрерывно производится оценивание его остаточного ресурса с учетом электромеханической и электрической составляющих. Текущая оценка хранится в памяти контроллера, отображается на мониторе и может использоваться для своевременной замены или ремонта автоматического выключателя.

Следовательно, использование в известном способе определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при котором измеряют ток вызывающий срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, определяют коэффициент kx(ij), характеризующий допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока дополнительно непрерывного измерения тока i, протекающего через автоматический выключатель, и определения остаточного ресурса по формуле

где Т0 - полный ресурс автоматического выключателя; k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, n - общее число срабатываний автоматического выключателя от начала эксплуатации, t - время, позволяет повысить точность определения остаточного ресурса автоматического выключателя.

Использование предлагаемого способа определения остаточного ресурса автоматических выключателей в системах электроснабжения будет способствовать повышению надежности и живучести электрооборудования.

Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при котором измеряют ток, вызывающий срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, определяют коэффициент k1(ij), характеризующий допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока ij, отличающийся тем, что дополнительно непрерывно измеряют ток i, протекающий через автоматический выключатель, и определяют остаточный ресурс по формуле

где T0 - полный ресурс автоматического выключателя; k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, n - общее число срабатываний автоматического выключателя от начала эксплуатации, t - полное время работы автоматического выключателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам определения искажений синусоидального сигнала на электрических станциях и подстанциях в системах производства. Технический результат заключается в сокращении времени на идентификацию параметров мультипликативной апериодической и/или постоянной составляющих электрических сигналов при эксплуатации электрооборудования.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в релейной защите и автоматике. Технический результат - повышение чувствительности при обработке электрической величины с высокой частотой измерений и возможность выявления и корректировки измерения электрической величины с выбросами.

Изобретение относится к системам безопасности на железнодорожном транспорте. Устройство мониторинга безопасности для железнодорожного транспортного средства, содержащее: датчик для подачи сигнала, относящегося к безопасности, по меньшей мере, первое реле безопасности, имеющее два основных вывода и вывод управления для замыкания и размыкания электрического соединения между основными выводами, по меньшей мере, первую тестовую цепь, содержащую: тестовый источник питания, тестовое устройство детектирования тока, первое тестовое средство переключения, предназначенное для переключения устройства мониторинга безопасности между рабочим режимом и первым тестовым режимом таким образом, что в первом тестовом режиме основные выводы первого реле безопасности соединены между тестовым источником питания и устройством детектирования тока, в то время как в рабочем режиме основные выводы первого реле безопасности отсоединены от тестового источника питания, и устройство управления, соединенное с датчиком, с выводом управления первого реле безопасности, с первым тестовым средством переключения и с тестовым устройством детектирования тока, при этом устройство управления содержит: средство для управления переключением устройства мониторинга безопасности между первым тестовым режимом и рабочим режимом, и средство для мониторинга сигнала, относящегося к безопасности, и для размыкания или замыкания первого реле безопасности, в зависимости от сигнала, относящегося к безопасности, в рабочем режиме устройства мониторинга безопасности.

Изобретение касается способа проверки функционирования вакуумного выключателя (12) тягового выпрямителя тока с по меньшей мере одним четырехквадратным исполнительным элементом (2) сетевой стороны и импульсным выпрямителем (4) тока нагрузочной стороны, которые через конденсатор (CZK) промежуточного контура на стороне постоянного напряжения включены электрически параллельно, и с тяговым трансформатором (10) с по меньшей мере одной вторичной обмоткой (8), выводы которой соединены с выводами (16, 18) стороны переменного напряжения исполнительного элемента (2), и первичная обмотка которого одним выводом через вакуумный выключатель (12) имеет возможность соединения с сетевым переменным напряжением ( u _ N ).

Изобретение относится к области испытаний электронной аппаратуры и предназначено для проведения испытаний аппаратуры пуска реактивной системы залпового огня. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию, установленному в распределительных устройствах, и может быть использовано на электрических станциях, подстанциях и в других электроустановках.

Изобретение относится к области испытаний электронной аппаратуры, содержащей элементы коммутации внешней нагрузки постоянного тока, и предназначена, например, для использования при испытании электронной аппаратуры пуска снарядов.

Изобретение относится к системам автоматизации электроподстанций. .

Изобретение относится к области систем автоматики подстанций (SA, АП) для подстанций сетей электроснабжения высокого и среднего напряжения. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для испытаний на коммутационную износостойкость коммутационных аппаратов, в основном, контакторов и пускателей.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию, установленному в распределительных устройствах, и может быть использовано на электрических станциях, подстанциях и в других электроустановках. Сущность: фиксируют текущее значение тока коммутации Iком и текущее значение напряжения Uком для каждой фазы при каждой коммутации. Осуществляют приведение текущего тока коммутации к номинальному напряжению по следующему выражению: It=Iком·Uком/Uном, где It - текущее приведенное значение тока коммутации. Вычисляют величину Pt текущего сработанного ресурса по выражению Pt=(It/Io ном)2. Вычисленную величину текущего сработанного ресурса Pt суммируют к ранее накопленному сработанному ресурсу высоковольтного выключателя Pс для каждой из фаз. Полученное значение сработанного ресурса сравнивают с ресурсом по коммутационной стойкости Pк для каждой из фаз. Технический результат: повышение точности определения срока службы выключателя. 2 з.п. ф-лы.
Наверх