Способ контроля состояния фторопластового сопла элегазового выключателя

 

О П И С А Н И Е 991526

ИЗОБРЕЕЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 10.04.81 (21) 3270962/24-07 (5I)M. Кл.

Н 01 Н 33/72. с присоединением заявки ре

Гесударствелний кемитет

СССР (23) П риорнтет

Опубликовано 23.01.83. Бюллетень .Рй 3.

Дата опубликования описани» 23.01.83

III делам каюбретеняй и юткрытий (53) УЙК 621.328, .526(088.8) » "аееь»„

В. Г. Аракелян, В. С. Чемерис, и И. М. Бортнйк; " - -";,О - .- -,:

Й „

Ю

;;) ". c", т e >, Ъ, 1

Всесоюзный ордена Ленина и ордена Октябрьской РеввйФйетии-== „ электротехнический институт им. В. И. Ленина (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) спосов контголя состояния фтогоплАстового

СОПЛА ЭЛЕГАЗОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике, преимушественно к высоковольтным коммутационным элегазовым аппаратам и может быть использовано для оценки состояния дугогасительного уст5 ройства с фторопластовым соплом, В элегазовом выключателе в резуль, тате коммутаций происходит выгора« ние" горловины фторопластового сопла, которое формирует поток гасящего дугу элегаза и определяет его динамические характеристики., По мере "выгорания сопла и увеличения диаметра его горловины происходят нежелательные изменения характеристик потока элегаза. Поэ тому значение диаметра горловины лимитируется с целью предотвращения отказа выключателя при выполнении операции отключения тока Вывод аппарата 2р из работы производится по выработке ресурса операций включения-отключения, количество которых фиксируется специ: ально установленным счетчиком, или учетом их оперативным персоналом под( станции.

Известен способ, определякаций нижний предел числа операций: каждый полюс газового выключателя без осмотра и ремонта дугогасительного устройства должен допускать суммарное число операций включения и отключения при определенной величине тока короткого замы.кания: при величине тока 60-100% от

20 кА не менее 16; до 31,5 кА 12; до 40 кА 10; до 50 кА 6; до 63 кА и более 6, причем число отключений должно составлять не менее 2/3 суммарного числа операций. Согласование ресурса операций и износа сопла ocymec вляется разработчиком в период конструирования оборудования и проверяется на опытных образцах 11 3.

Однако разработчик закладывает существенные запасы и тем самым удорожает конструкцию и эксплуатацию.

Наиболее близким техническим решь нием к предлагаемому является способ, 3 991826 4 г который регламентирует допустимое для терю веса сопла на основании исходных каждого полюса выключателя беэ осмот- (о) и текущих (М) весовых процентных ра и ремонта суммарное число операций концентраций CF4 и SF6 из выражения включения (8) и отключения (6): сг 6

- для токов от 60 до 100% номинального тока отключения Э 16 операций, в том числе 11 операций 0;

0 51Ч9

С

С д сэр

СР4 и ремонты 15

По.выполнении указанного числа операций выключатель ревизуется, выводится

- для токов от 30 до 60% on — З0 операций, в том числе 20 операций 0;

- при нагрузочных токах, близких к номинальному 3> - 1000 операций, s том числе 500 операций О.

В процессе эксплуатации предусмот рены контрольно-профилактические работы и износ фгбропластового сопла на основании сравнения полученной величины с щ допустимой потерей веса фторопластового сопла Д Р>, регламентированной для данного типа аппарата, Я=(ЬР/дф} 100.

Выражение для д P находится из неравен-, ства из работы, вскрывается, разбирается, определяются размеры сопла и сопостаиляются с допустимыми. 20

При известном способе определения времени вывода выключателя B ревизию, по числу коммутаций параметр — диаметр горловины сопла остается неизвес ным до момента вскрытия оборудования, т.е. характеристика, на основании которой можно делать вывод о продолжении работы аппарата или выводе его в ревизию, определяется уже после того, как аппарат выведен из эксплуатации.

В работе. выключателя в энергосистеме возможны самые разнообразные варианты и комбинации как по отключаемым токам, так и по времени горения дуги. Поэтому, учитывая заложенные запасы, в ревизию

35 зачастую выводят аппарат, реальный ресурс дугогашения которого, определяемый диаметром горловины фгороиластового сопла, может быть еще не вырабстан f 27

Однако возможны и случаи отказа выключателя в результате преждевременного износа сопла.

Таким образом, для принятия обоснованного решения о выводе выключателя в ревизию по причине износа сопла необходимо располагатЬ данными о диаметре горловины сопла.

Белью изобретения является увеличение надежности эксплуатации выключате50

° ля путем диагностики состояния сопла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля состояния фторопластового сопла элегазового выключателя, включакецему контрольно-профилактические осмотры, проводят хромаSS тографический анализ проб элегаза в процессе эксплуатации выключателя на содержание СЕ4 и ЬГь, определяют пс

СР а допустимое значение СР,(d опреде "ь,у ляется иэ стехиометрического соотношения фгорирования фторопласта в среде элегаза по допустимой потере веса

dP9. (r ) фторопластового сопла объема

Э аппарата (м ), плотности элегаза в аппарате р (кг/м ) и коэффициента пропор3 циональности К.

I СР- КДPa

= 3,13 10: . —,причем

С „ q

6 значение коэффициента К лежит в преде- . лах 0,6-10. Пределы определяются экспериментально и. зависят от материала сопла типа выключателя и регламентируемого режима работы аппарата.

"Выгорание фторопласта во фторирующей среде элегаза протекает с образованием четырехфтористого углерода (СР— ) +ОБА г СР4+» 4

Если образование четьфехфтористой среды является следствием многих про цессов, то образование четырехфтористого углерода практически однозначно характеризует фторирование фторопласта.

На основании анализа элегаза на с<л держание четырехфгористого углерода определяется количество "выгоревшего" фтороп ласта.

Физико-химическая суть явления выражается уравнением

88К ЬР-С вг

CF4 $0 /Р ÎÎÎ

-йй1526 где.аС» »прирост концЬнтрации CF4 заключенного в и ВЕС %а выражение (5)

С вЂ” ионпеитрапин Нее, mac%; аС

4 - объем элегаза -при давлении P и температуре Т, м ° И

Э

- плотность елегаза при дав б аппарате элегаза то упрошается с (4 (6) 6

С а — Ñ=4,76 40 (2) 4 - КдР эг

4Р<4Р () 5F6 д

5F6

У ленин Р и температуре .Т, кг/мЭ; 4;Р изнОс соплау гр

; 9Э . - стехиометрическое соотноше- 10 ур ние по уравнению реакции флор ирования;

- коэффициент пропорциональ . ности, учитывакзпий побочные реакции и явления (на- 1$ пример, механический отрыв фторопласта, образование GFy за счет других источников,. образование высших членов, . гомологического ряда С Г2 +й

26 и проч). .Поскольку концентрации элегаза, также как и концентрация четырехфтористого углерода определяется в результате газового анализа, то уравнение удобно

25 представить в виде

Исходя из лимитируемого диаметра

1 горловины и геометрических размеров сопла, рассчитывается .величина допустимого износа (4 Рф) и по уравнению (2) допустимое соотношение концентраций

СОР «3 КЮР4 а "4 =,76. о - (ъ): у

Коэффициент пропорциональности К зависит от типа и режима работы выклю-. чателя и равен, например, 0,8. Условие предотврашения отказа элегазового выключателя заключается в том, чтобы ц износ сопла,;определяемый по приросту концентрации ДС, не превышал допуотимый 6 Р или с использованием уравнений (2) и (3) Поскольку Ч р в любых условиях для герметичного аппарата означает массу или

cF

- С С „C, F где + и ф - текущее и начальные знач9 ння концентраций, вес, %.

Если условие по уравнению (7) не выполняется, это означает, что ресурс сопла исчерпан и аппарат должен быть выведен в ревизию

На чертеже показан пример для применения предлагаемого способа для определения износа сопла в автопневматическом выключателе объемом 1,8 м Зе давлением элегаза 4 бар при 20 C (т.е. ф =

=25,21 кг/м ) ° Допустимый диаметр горловины д-у=37 мму do =34 ммр Су= =5 мме f =10 мм. Перед пуском в эксплуатацию берется проба элегаэа.

Данные. газового анализа перед пуском в эксплуатацию: C5

СС 0,025 вес.%, GgF 98,352 вес.%.

После. 2 го цикла отключений данные газового анализа: C F - 0,030 вест%, С5Р6 98,350 вес.%. Дas данного типа выключателя K=0,8. Требуется опреде» лить состояние сопла и составить заклю-, чение о работоспособности дугогаситель ного устройства выключателя.

Рассчитаем 4py, исходя из геометрических размеров сопла где о, - плотность фторопд(аста, рав ная 2,2 г/см . 41 = 2Л. — + 3,7 -3,4 2 = 2,76 .

CCF4

Рассчитываем значение а 4 rio уравнению (3) C5F

С

4 — =1,76 10 = Ь.Ь <О

СК, -Ъ 0,8 2,76 -5

С 1,8. 25;21

Определяем сдстояние сопла после первого цикла коммутаций. В левой части у неравенства (7) имеем

901526 8 ти эксплуатации выключателя пу-.-:::м диагностики состояния сопла, проводят хроматографический анализ проб элегаза в процессе эксплуатации выключателя на содержание CFym 5F6, определяют потерю веса сопла на основании исходных

Ъ 1 .о. и теку1цих Ф весовых процентных концентраций CF4.a 5Г6из выражения

1 Р

0,51 Ч С 4 CF4

Г

1 5 6 CBF6

0 030 0,024 -5 где С< и С

4 6

К=(4 /ЛУ <ОО.

ВНИИПИ Заказ 154/73 Тираж 701 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4

Износ сопла в пределах-допустимого: 4,1 10 (8,6" 10 . Определяем состояние сопла после второго цикла коммутаций

Износ сопла превышает норму (9,2 < к10 )8,6 10 ): выключатель необходимо вывести в ревизию.

Предлагаемый способ ограничивает нарушения работы энергосетей, уменьшает расходы на эксплуатацию элегазовых выключателей и дает . дополнительный экономический эффект от выполнения большего числа коммутаций токов между

?О ревизиями, а также упрошает H удешевляет конструкцию аппаратов.

В проведенных опытах при номинальных токах отключения число отключений

?5 было увеличено по сравнению с нормируемым значением по инструкции примерно на 25%: при токах около 60% увеличение числа отключений превосходило 35%.

Ф орму ла изобретения

Способ контроля состояния фтороплао- З5 тового сопла элегазового выключателя, включак ций контрольно-профилактические осмотры, о т л и ч а ю ш, и и с я тем, что, с целью повышения надежносвесовые процентные концентрации газов СЕ4 и 5 F6 объем аппарата, л; плотность элегаза, г/л; коэффициент пропорциональности и износ фторопластового сопла на основании сравнения полученной величины с допустимой потерей веса фторопластового сопла

Ь Р, регламентированной для данного типа аппарата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Выключатели переменного тока напряжение свыше 1000 B. ГОСТ 687-78.

2. Ячейки элегазовые серии

ЯЭ-1 10.Техническое описание и инструкция йо эксплуатации, ВДО.412,178.

ПО "Электроаппарат", с. 22, 84, 87, 1975.