В этой статье рассмотрим одну из причин отказа выключателя МКП-110. Итак, на подстанции при коротком замыкании на линии 110 кВ отказал выключатель. Действием УРОВ обесточилась секция шин. При осмотре обнаружили отключенный автомат оперативного тока управления и сгоревшую катушку отключения. Аварийный выключатель вывели в ремонт, линию запитали через обходной. Еще не подошли к выключателю, как задают первый вопрос релейщикам: почему сгорела катушка отключения, и выбило автомат? А может отказ произошел из за неисправной катушки? Сразу говорить нечего, нужно разбираться. Сперва определяем предположительные причины:
- витковое замыкание катушки отключения;
- неправильная регулировка привода;
- неизвестная причина.
Проработаем вариант виткового замыкания. Для этого обратимся к одному из моих любимых предметов – физике, с применением не менее любимой математики. В задаче нужно найти температуру нагрева отключающей катушки.
Известно сопротивление Rок=88Ом, и диаметр провода Dок=0,31мм.
1). Посчитаем длину медного проводника L
Lм =
=
≈384(м)=384×10
(мм)
; где
Sм =
=
=0,075(мм
)-
площадь сечения медного проводника;
ρм=0,0172
(
)
удельное сопротивление меди.
2). Определим вес медного проводника, для чего вначале найдем объем меди.
Vм = Sм×Lм = 0,075×384×10=28,8×10(мм),
затем посчитаем вес меди
mм
=Vм×pм=28,8×10×8,93×10
=286(грамм)
где,
pм=8,93×10(г/мм)-
плотность меди.
3). Из справочников известны удельная теплоемкость вещества. Она показывает, какое количество тепловой энергии необходимо для нагрева единицы массы вещества на один градус Кельвина. Удельная теплоемкость определяется как соотношение
С=
(
)
для меди она составляет См=385
Количество энергии, выделенной в катушке, определяется как произведение мощности на время:
Q=
×t
=
×
0,06= 36 (Вт×сек=Дж), где
t = 0,06сек. – время отключения выключателя, т.е. напряжения на катушке отключения.
Преобразовав формулу удельной теплоемкости, получим температуру нагрева катушки отключения
∆tº=
=
=0,33ºС.
При штатном отключении выключателя, прирост температуры катушки отключения, что капля в море, разработчики все просчитали. Механическое повреждение так же исключено. Вибрация, осадки, прямые солнечные лучи и т.д. отсутствуют.
В справочнике по намоточным данным проводов предельная температура изоляции провода ПЭВ-2 равна 105ºС. При начальной температуре -20ºС, провод нагреется за 23 сек. Дальнейший нагрев приводит к разрушению изоляции и витковому замыканию. Значит, катушка сгорает после того, как выключатель отказал.
Предположим: разрегулировался привод. Когда защиты подают отключающий импульс, он подхватывается контактом реле блокировки от прыгания. При отказе привода, работает УРОВ с обесточением системы шин. Защиты возвращаются, а цепь отключения удерживается контактом РБМ. Через минуту сгорает катушка и выбивает автомат опертока. Начинаем отрабатывать эту версию, меняем катушку, и опробуем на отключение. Но привод работает идеально. Явной причины нет, а от нас ждут результат. Для порядка делается внеочередной текущий ремонт выключателя, и схемы автоматики. Все исправно, выключатель пора вводить. В завершении решаю лично проследить за приводом при отключении. И вот в момент отключения замечаю легкое движение катушки. Беру катушку за вывода, и пробую ее пошевелить, катушка движется. Вот кажется здесь «собака порылась». Вместе со слесарями разбираем отключающий узел, и что там находим:
Прокладки фиксирующие катушку вырезаны из картонной обложки от документов. Тут начинает доходить, что родные прокладки затерялись, поэтому их сделали из подручного материала. Из разговора выясняется, что заводские сделаны из гофрированного прессованного шпона. Зачем нужны прокладки? Катушка представляет собой электромагнит. При подаче напряжения возникают притягивающие силы. Сердечник притягивает вверх, с такой же силой катушку прижимает вниз. При смещении катушки появляются боковые усилия. Постепенно при отключениях катушка сдвигается. В очередной раз может произойти затирание (приклеивание) сердечника. Значит, назначение прокладок зафиксировать катушку. На рисунке показано смещение катушки вправо. Если проверить движение сердечника от руки, он движется свободно. Но, при подаче напряжения сердечник намертво приклеивается к катушке. В некоторых приводах встречается латунная гильза, между сердечником и катушкой. Тогда, возможно, залипания нет, т.к. катушка ограничена гильзой.
В нашем приводе гильзы не было. Мы проверили крепление катушек, и выявили несколько случаев плохой фиксации. После закрепления всех катушек, отказы выключателей прекратились.
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z