Контроль нагрева контактных соединений

Содержание

Тепловизионный контроль контактных соединений

Как известно, в зависимости от конструкции, назначения, способа соединения материалов, области применения и других факторов различают контактные соединения: болтовые, сварные, паяные и выполненные обжатием (опрессованные и скрученные).
К контактным соединениям можно отнести дистанционные распорки проводов.

Сварные контактные соединения.

При эксплуатации контактных соединений, выполненных сваркой, причинами возникновения в них дефектов могут являться: отклонения от заданных параметров, подрезы, пузыри, каверны, непровары, наплывы, трещины, шлаковые и газовые включения (раковины), незаделанные кратеры, пережог проволок жилы, несоосность соединенных проводников, неправильный выбор наконечников, отсутствие защитных покрытий на соединениях и т.п.
Технология термической сварки не обеспечивает надежную работу сварных соединителей проводов больших сечений (240 мм2 и более). Это связано с тем, что из-за недостаточного разогрева в процессе сварки соединяемых проводов и неравномерного сближения их концов происходит пережог наружных повивов проводов, непровар, в месте сварки появляются усадочные раковины и шлаки. В результате снижается механическая прочность сварного соединения. При механических нагрузках менее расчетных возникает обрыв (перегорание) провода в петле анкерной опоры, что приводит к аварийным отключениям ВЛ при малом сроке их эксплуатации. Если в сварном соединении происходит обрыв отдельных проводников провода, то это приводит к увеличению переходного сопротивления контакта и повышению его температуры.
Скорость развития дефекта в этом случае будет существенно зависеть от ряда факторов: значения тока нагрузки, натяжения провода, ветровых и вибрационных воздействий и т.п.
На основании проведенных экспериментов было установлено, что:

  1. уменьшение активного сечения провода на 20 — 25 % за счет обрыва отдельных проводников может быть не выявлено при проведении ИК-контроля с вертолета, что связано с малым коэффициентом излучения провода, удаленностью тепловизора от трассы на 50 — 80 м, влиянием ветра, солнечной радиацией и другими факторами;
  2. при отбраковке дефектных контактных соединений, выполненных сваркой, с помощью тепловизора или пирометра необходимо иметь в виду, что скорость развития дефекта этих соединений намного выше, чем у болтовых контактных соединений с нажатием;
  3. дефекты выполненных сваркой контактных соединений, выявленные тепловизором при обследовании ВЛ с вертолета, необходимо классифицировать как опасные, если их избыточная температура равна 5 °С;
  4. стальные втулки, не удаленные со сварного участка проводов, могут создавать ложное впечатление о возможном нагреве за счет высокого коэффициента излучения отожженной поверхности.

Опрессованные контактные соединения.

В контактных соединениях, выполненных опрессовкой, наблюдаются неправильный подбор наконечников или гильз, неполный ввод жилы в наконечник, недостаточная степень опрессовки, смещение стального сердечника в соединителе провода и т.п. Как известно, одним из способов контроля опрессованных соединителей является измерение их сопротивления постоянному току.
Критерием идеального контактного соединения служит равенство его сопротивления сопротивлению эквивалентного участка целого провода. Опрессованный соединитель считается пригодным к эксплуатации, если его сопротивление не более чем в 1,2 раза превышает эквивалентный участок целого провода. При опрессовании соединителя его сопротивление резко падает, но с увеличением давления оно стабилизируется и изменяется незначительно.
Сопротивление соединителя весьма чувствительно к состоянию контактной поверхности прессуемых проводов. Появление оксидов алюминия на контактных поверхностях ведет к резкому увеличению контактного сопротивления соединителя и повышенному тепловыделению.
Незначительные изменения переходного сопротивления контактного соединения в процессе их опрессования, а также связанное с этим малое тепловыделение в контактном соединении указывают на недостаточную эффективность выявления в них дефектов непосредственно после монтажа с помощью приборов инфракрасной техники. В процессе эксплуатации опрессованных контактных соединений наличие в них дефектов будет способствовать более интенсивному образованию оксидных пленок и повышать переходное сопротивление, что может привести к появлению локальных нагревов. Поэтому можно считать, что ИК-контроль новых опрессованных контактных соединений не позволяет выявлять дефекты опрессовки и должен проводиться для соединителей, проработавших определенный срок (1 год и более).
Основными характеристиками опрессованных соединителей являются степень опрессовки и механическая прочность. С увеличением механической прочности соединителя его контактное сопротивление уменьшается. Максимум механической прочности соединителя соответствует минимуму электрического контактного сопротивления.

Болтовые контактные соединения.

Контактные соединения, выполненные с помощью болтов, чаще всего имеют дефекты из-за отсутствия шайб в месте соединения медной жилы с плоским выводом из меди или сплава алюминия, отсутствия тарельчатых пружин, непосредственного подсоединения алюминиевого наконечника к медным выводам оборудования в помещениях с агрессивной или влажной средой, в результате недостаточной затяжки болтов и др.
Болтовые контактные соединения алюминиевых шин на большие токи (3000 А и выше) недостаточно стабильны в эксплуатации. Если контактные соединения на ток до 1500 А требуют подтяжки болтов 1 раз в 1 — 2 года, то аналогичные соединения на токи 3000 А и выше нуждаются в ежегодной переборке с непременной зачисткой контактных поверхностей. Необходимость в такой операции связана с тем, что в многоамперных шинопроводах (сборные шины электростанций и т.п.), выполненных из алюминия, более интенсивно протекает процесс образования оксидных пленок на поверхности контактных соединений.
Процессу образования оксидных пленок на поверхности болтовых контактных соединений способствуют различные температурные коэффициенты линейного расширения стальных болтов и алюминиевой шины. Поэтому при прохождении по шинопроводу тока КЗ, при работе его с переменной токовой нагрузкой в нем при большой протяженности в результате вибрационных воздействий происходит деформация (уплотнение) контактной поверхности алюминиевой шины. В этом случае усилие, стягивающее две контактные поверхности ошиновки, ослабевает, имевшийся между ними слой смазки испаряется и т.д.
Из-за образования оксидных пленок площадь соприкосновения контактов, т.е. число и размер контактных площадок (число точек), через которые проходит ток, уменьшаются и, вместе с тем, увеличивается плотность тока, которая может достигать тысяч ампер на квадратный сантиметр, вследствие чего сильно растет нагрев этих точек.
Температура последней точки достигает температуры плавления материала контакта, и между контактными поверхностями образуется капля жидкого металла. Температура капли, повышаясь, доходит до кипения, пространство вокруг контактного соединения ионизируется, и появляется опасность многофазного замыкания в РУ. Под действием магнитных сил дуга может перемещаться вдоль шин РУ со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Опыт эксплуатации показывает, что наряду с многоамперными шинопроводами недостаточной надежностью обладают и одноболтовые контактные соединения. Последние, в соответствии с ГОСТ 21242-75, допускаются к применению на номинальный ток до 1 ООО А, однако повреждаются уже при токах 400 — 630 А. Повышение надежности одноболтовых контактных соединений требует принятия ряда технических мер по стабилизации их электрического сопротивления.
Процесс развития дефекта в болтовом контактном соединении, как правило, протекает достаточно длительно и зависит от ряда факторов: тока нагрузки, режима работы (стабильная нагрузка или переменная), воздействия химических реагентов, ветровых нагрузок, усилий затяжки болтов, стабилизации давления контактов и др.
Переходное сопротивление болтового контактного соединения зависит от продолжительности токовой нагрузки. Переходное сопротивление контактных соединений постепенно повышается до определенного момента, после чего происходит резкое ухудшение контактной поверхности контактного соединения с интенсивным тепловыделением, свидетельствующим об аварийном состоянии контактного соединения.
Аналогичные результаты были получены специалистами фирмы “Инфраметрикс” (США) при тепловых испытаниях болтовых контактных соединений. Повышение температуры нагрева в процессе испытаний носило постепенный характер в течение года, а затем наступал период резкого повышения тепловыделения.

Контактные соединения, выполненные скруткой.

Отказы контактных соединений, выполненных скруткой, возникают в основном из-за дефектов монтажа. Неполная скрутка проводов в овальных соединителях (менее 4,5 витков) приводит к вытягиванию провода из соединителя и его обрыву. Неочищенные провода создают высокое переходное сопротивление, в результате чего происходит перегрев провода в соединителе с его возможным выгоранием. Неоднократно отмечались случаи выдергивания грозозащитного троса АЖС-70/39, скрученного на меньшее количество оборотов, из овального соединителя марки СОАС-95-3 воздушных линий 220 кВ.


Рис. Фотография места крепления дистанционной распорки с изломом проводников в результате вибрационных воздействий (а) и схема протекания токов нагрузки в двухпроводной фазе ОРУ или ВЛ при изломе проводников в месте крепления дистанционных распорок (б)

Дистанционные распорки.

Неудовлетворительная конструкция некоторых исполнений дистанционных распорок, воздействие вибрационных усилий и другие факторы могут приводить к перетиранию проводников провода или их излому (рис. 34). В этом случае через дистанционную распорку будет протекать ток, значение которого будет определяться характером и степенью развития дефекта.

Анализ результатов тепловизионного контроля контактных соединений

Сварные контактные соединения.

При тепловизионном контроле контактных соединений оценка их состояния в соответствии с “Объемом и нормами испытаний электрооборудования” может производиться по коэффициенту дефектности или по значению избыточной температуры. Эксперименты, проведенные Южтехэнерго выявили недостаточную эффективность тепловизионного метода для обнаружения дефекта в сварном контактном соединении на ранней стадии развития, особенно при контроле контактных соединений проводов ВЛ с вертолета. Для сварных контактных соединений предпочтительным является оценка их состояния по значению избыточной температуры.

Опрессованные контактные соединения.

В свое время в качестве критериев оценки состояния опрессованных контактных соединений на ОРУ и ВЛ использовались значения коэффициентов дефектности, т.е. отношение измеренного сопротивления или падения напряжения на соединителе к сопротивлению идентичного участка целого провода.
С появлением приборов И КТ оценка состояния опрессованных контактных соединений может осуществляться по значению избыточной температуры или по коэффициенту дефектности.
Возникает вопрос о степени эффективности каждого из этих способов оценки состояния опрессованных контактных соединений. Для решения этой задачи в Мосэнерго были проведены нагрузочные испытания участка провода марки АСУ-400 с исправным и дефектным соединителями.
Предварительно были определены коэффициенты дефектности на постоянном токе ( Кх — 9) и по падению напряжения (К2 = 5). Результаты нагрузочных испытаний (табл. 1) показали, что для опрессованных соединителей наиболее предпочтителен способ оценки контактных соединений по значению избыточной температуры.

Читайте также:  Малогабаритное переговорное устройство

6.2. Обслуживание шин и контактных соединений

6.2. Обслуживание шин и контактных соединений

Шинопровод — это токоведущие элементы, расположенные в металлической оболочке, служащие для соединения главных цепей составных частей в соответствии со схемой соединения и конструктивным исполнением РУ (ГОСТ 14695—80).

Контактное соединение — это контакт электрической цепи, предназначенный только для проведения электрического тока и не предназначенный для коммутации электрической цепи при заданном действии устройства (ГОСТ 14312—79).

В РУ из экономических соображений применяются в основном шины из алюминия и его сплавов. Медные шины находят применение, как правило, в установках с большими токами и в специальных установках.

Шины различаются по форме поперечного сечения: прямоугольные (плоские полосы), трубчатые (квадратного и круглого сечения), а также шины корытного профиля, которые по своим свойствам близки к трубчатым шинам.

В РУ наружной установки 35 кВ и выше применяются шины из гибких многопроволочных проводов. При токах более 1000 А применяют пучки из двух, трех и большего числа проводов на фазу. В ряде случаев шины выполняют трубами из алюминия.

Площадь поперечного сечения шин выбирают по значению рабочего тока и току КЗ. При КЗ температура нагрева алюминиевых шин не должна превышать 200 °C.

Контактные соединения шин, электрических аппаратов и кабелей являются их неотъемлемыми частями. Причинами многих аварий на ПС были неудовлетворительные состояния контактных соединений, в том числе и на шинах, а также подвижных частей и гибких связей разъединителей, в частности из-за неплотного касания, загрязнения и окисления контактных поверхностей.

В местах плохого контакта вследствие повышенного активного сопротивления выделяется большое количество теплоты с последующим перегревом и расплавлением металла соприкасающихся поверхностей. Поэтому контакты и их поверхности требуют постоянного наблюдения и ухода.

При осмотре и проверке шинопроводов тщательно проверяют контактные соединения, крепления опорных и проходных изоляторов.

Шины прямоугольного сечения соединяют внахлестку двумя болтами при ширине шин до 60 мм и четырьмя болтами — при ширине шин 80 мм и более. Длина участка болтового соединения должна составлять не менее двойной ширины соединяемых шин.

Ремонт контактных соединений сводится к очистке поверхностей бензином, ацетоном или уайтспиритом от смазки и грязи, удалению ржавчины со стальных и оксидной пленки с алюминиевых шин. Болты затягивают до отказа, но так, чтобы под ними не сминался материал шин и не повреждалась резьба болтов. Сильно затянутое болтами соединение алюминиевых контактов с течением времени ослабевает, так как алюминий под воздействием большого давления вытесняется из зоны высокого давления и дает невосстанавливаемую усадку.

Контактное соединение считается удовлетворительным, если щуп размером 0,05?10 мм входит в межконтактное пространство (между шинами) не более чем на 5 мм.

Количество теплоты, выделяющееся в контактном соединении, пропорционально квадрату тока и значению переходного сопротивления. При длительном прохождении тока температура нагрева контактов не должна превышать значений, приведенных в табл. 6.1.

Контактные соединения выполняют таким образом, чтобы переходное сопротивление участка цепи, содержащей контакт, было меньше сопротивления участка целого провода той же длины. Благодаря этому температура нагрева контакта меньше температуры целого проводника. Отношение этих величин характеризует дефектность контакта.

Дефектность контактных соединений определяют падением напряжения на участке цепи, содержащем контактное соединение, при прохождении по контакту рабочего тока или измерением переходного сопротивления контакта.

Дефектность контактного соединения определяется следующими отношениями:

Если состояние контакта хорошее, то

Состояние контактных соединений коммутационных аппаратов оценивается абсолютными значениями их сопротивлений, которые не должны превышать допустимых (нормируемых) значений.

По своему назначению контакты разделяются на неразъемные, разъемные и подвижные.

По исполнению контакты бывают болтовыми, сварными, прессуемыми, обжимными, переходными (с алюминия на медь).

Более надежными в эксплуатации по сравнению с болтовыми справедливо считаются сварные, прессуемые и обжимные контакты.

Контактные пары из алюминия имеют тот недостаток, что уже при обработке контактные поверхности окисляются, и получить надежный контакт без удаления оксидной пленки невозможно. С целью повышения качества и свойств алюминиевых контактных соединений осуществляют их меднение, лужение, серебрение и т. д.

Для защиты контактов масляных и воздушных выключателей от повреждения дугой к ним припаивают тонкие металлические накладки, изготовленные из порошка тугоплавкого вольфрама и хорошо проводящих металлов (серебра или меди).

На переходное сопротивление контактов значительное влияние оказывает чистота обработки их поверхностей и сжимающие силы. С увеличением нажатия чистота обработки сказывается меньше. Большие сжимающие силы обеспечивают более низкие переходные сопротивления. Чтобы не превысить критических значений сил, болты зажимов затягивают ключом с регулируемым моментом.

Измерение температуры и контроль нагрева контактных соединений обязательны при прохождении максимальных токов нагрузки.

Измерение температуры нагрева контакта производится переносным электротермометром или при помощи термосвеч.

Переносной электротермометр предназначен для измерений на токоведущих частях напряжением до 10 кВ и представляет собой компактный неравномерный мост, в одно плечо которого включен медный термометр сопротивления, а в диагональ — микроамперметр. Для питания моста применяется батарейка. При измерении головку датчика температуры прибора прижимают к контакту и через 20–30 с считывают значение температуры со шкалы прибора. Электротермометр имеет погрешность 2,5 % в обе стороны.

При помощи термосвеч определяется степень нагрева контактов. Комплект состоит из пяти свечей с температурами плавления 50, 80, 100, 130 и 160 °C.

Закрепленной на изоляционной штанге специальным держателем свечой касаются отдельных частей контакта. При температуре нагрева этой части, близкой к температуре плавления материала свечи, конец ее плавится. Расплавляемые свечи применяют поочередно в порядке возрастания их температур плавления.

Нагрев контактных соединений контролируют при помощи термопленочных указателей многократного действия в ЗРУ и термоуказателей однократного действия с легкоплавким припоем — на ОРУ.

Термопленочные указатели в виде узких полосок наклеивают на металлические части контактных соединений. В интервале температур 70-100 °C термопленка изменяет свой цвет с красного на черный. При охлаждении контакта черный цвет вновь становится красным. Если контакт нагревается до температуры более 120 °C и его температура удерживается на этом уровне в течение 1–2 ч, термопленка приобретает грязновато-желтую окраску и после охлаждения контакта уже не восстанавливает своего первоначального красного цвета. По изменению цвета пленки судят о степени нагрева контактов.

Указатели нагрева с легкоплавким припоем применяют в местах, не доступных для контроля нагрева контактов при помощи термопленок. Два конца медной проволоки соединяют припоем с различным содержанием олова, свинца и висмута. Температура плавления таких припоев может быть получена от 95 до 160 °C. Один конец спаянной проволоки закрепляют непосредственно на контактном зажиме, а другой, загнутый в колечко, служит указателем.

При нагреве контакта, а вместе с ним и указателя до температуры, превышающей температуру плавления припоя, указатель отпадает, что свидетельствует о недопустимом нагреве контакта.

Для выявления перегрева контактов используются тепловизоры и инфракрасные радиометры.

Радиометр представляет собой прибор, фокусирующий тепловое излучение на чувствительный элемент, передающий соответствующий выходной сигнал на стрелочный индикатор. Наводка объектива радиометра на контактное соединение производится через оптический окуляр. При измерении прибор устанавливается на расстоянии 2-20 м от токопроводящей части.

С помощью радиометров выявляют неисправные контактные соединения разъединителей, токопроводов, наконечников кабелей, выводов силовых трансформаторов и другого оборудования.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Контроль нагрева контактных соединений

Опыт эксплуатации показывает, что срок службы устройств электроснабжения, ди­агностика состояния которых затруднена, значительно короче нормативного. Одно из сла­бых мест диагностики и контроля устройств электроснабжения — это точки необоснован­ного повышенного нагрева, в частности, контактные соединения.

Для контроля температуры токоведущих частей и соединений используют цветовые, отпадающие и плавящиеся указатели, термоиндикаторные краски, а также инфракрасные дефектоскопы.

Цветовые указатели изготавливают в виде пленки, которую нарезают полосками и наклеивают на места контрольных точек клеем БФ-2. В нормальных условиях пленка имеет красный цвет, при температуре 70° С он изменяется на бордовый, при 75—80° С пленка приобретает коричневый, а выше 80° С — черный цвет. После снижения температу­ры до 70° С красный цвет пленки восстанавливается.

Отпадающий указатель представляет собой 2 металлических кружочка, окрашенных в контрастный (по сравнению с оборудованием) яркий цвет. Кружочки спаи­вают между собой легкоплавким припоем, состоящим из 52,5 % висмута, 32 % свинца и 15,5 % олова, и приклеивают (зажимают) к контролируемому контакту. При повышении температуры контакта до 95—100° С припой размягчается и неприклеенный кружочек под действием силы тяжести падает или зависает на подвесе. Для контроля более низких темпе­ратур (55—60 °С) используют парафиновые кружочки на листе бумаги, который приклеи­вают клеем БФ-2 или бакелитовым лаком к контактному соединению.

Кроме постоянных указателей (цветных и отпадающих) нагрев контактных соедине­ний в доступных местах можно определить с помощью термосвечей, изготовленных из воска и парафина и плавящихся при заданных температурах. При проверке такую термо­свечу с помощью изолирующей штанги кратковременно прикладывают к контакту и по ее состоянию судят о температуре.

Для контроля температуры вентилей, расположенных в помещении тяговой подстан­ции, используют термоиндикаторную краску (ТИ-краска) № 32 на 85—95° С, имеющую исходный розовый цвет. Метки ТИ-краской наносят на корпуса холодных вентилей, выпря­митель включают только после полного высыхания краски. Первую проверку проводят через сутки после нанесения меток и, в случае изменения цвета с розового на голубой, про­веряют тепловое сопротивление этих вентилей прибором ИТСВ. В первые 3 месяца конт­роль проводится ежемесячно, а затем — при проведении осмотров, согласно Инструкции [6]. По истечению одного года ТИ-метки удаляют и наносят новые.

В районах контактной сети для определения качества контактных соединений исполь­зуются инфракрасные дефектоскопы ИКД-10М, с помощью которых сравнивают показания нагрева контактного соединения (ИК) и нагрева цельного отрезка контактного провода, удаленного (по проводу) от контактного соединения (зажима) не менее чем на 1 м П). Частное от их деления называют коэффициентом дефектности:

Контактное соединение считается годным, если КД не превышает 1. Измерения таким дефектоскопом производят дистанционно, с поверхности земли, не прикасаясь к измерямому соединению и соблюдая следующие условия:

Читайте также:  Электронная звуковая приманка для рыбы

— расстояние от прибора до измеряемого объекта должно быть не больше 14м;

— угол наклона прибора по отношению к вертикальной оси контролируемого зажимом не должен превышать 30°, изображение соединения (контакта) должно быть больше входного отверстия приемника излучения — «зрачка», при невыполнении этого условия
следует приблизиться к измеряемому объекту;

—для повышения точности измерений снимают несколько значений и фиксируют мак­симальное.

Используют также приборы ИКТ, измерения которыми производятся так же, как и дефектоскопом ИКД-10М. Однако при замерах с расстояния более 8 м его показания кор­ректируются поправочным коэффициентом (из паспорта прибора). Для повышения точнос­ти измерений прибором ИКТ необходимо находиться на минимально возможном расстоянии от измеряемого объекта. При этом устанавливать прибор против солнца и проводить изме­рения при дожде, тумане, снеге запрещается.

Измерения обоими приборами производятся только при максимальной электричес­кой нагрузке в летний период при высокой температуре воздуха и невозможны при соеди­нении проводов термитной или аргонодуговой сваркой, а также при соединении многопро­волочных проводов в виде петли, шунтирущей стыковое соединение.

Проверка прибора ИКД перед работой сводится к включению тумблера и нажатию кнопки контроля питания. Если стрелка индикатора отклонится за контрольную отметку «100», то аккумуляторы заряжены и прибор готов к работе. Исправность прибора ИКТ проверяется замером какого-либо объекта с заранее известной температурой.

В 90-х годах XX века для поиска мест повышенного нагрева устройств электро­снабжения начали использовать тепловизионные системы, в частности, систему, состоя­щую из персональной ЭВМ типа PC/AT (notebook), отечественной камеры ТВ-ОЗК и теп­ловизора «Пировидикон», возможность применения которой исследовались Дорожной элек­тротехнической лабораторией совместно со Службой электроснабжения Горьковской же­лезной дороги.

Однако результаты исследований показали, что предложенные тепловизионные си­стемы могут найти лишь ограниченное применение для диагностики устройств электро­снабжения, т.к. они, во-первых, имеют недостаточную разрешающую способность; во-вто­рых, не могут использоваться в полевых условиях при диагностике, например, контактной сети (система с ЭВМ) и, в-третьих, дают только качественную (а не количественную) оцен­ку температуры и черно-белую яркостную градацию теплового поля, что не позволяет объек­тивно оценить характеристики измеряемого соединения (тепловизор «Пировидикон»). Кро­ме специалистов-железнодорожников тепловым обследованием занимаются работники энер­гетики. Например, на Иртышской районной подстанции проведено тепловое обследование мест, где возможен перегрев контактных частей (вводы, разъединители, выключатели, элек­трооборудование напряжением до 1000 Вит. д.) с помощью шведской камеры V поколения «Termovision 550». Подобные же исследования проводились работниками «Татэнерго» на контактной сети Юдинской дистанции электроснабжения Горьковской железной дороги с использованием камеры четвертого поколения «Television 470». Причем для исключения влияния на термограммы солнечного излучения измерения проводились в ночное время с учетом также температуры воздуха, излучающей способности объекта, расстояния до него, а также скорости ветра и влажности воздуха.

В отчете о проделанной работе, помимо цветных термограмм, приложены цветные фотографии обследуемых объектов с указанием цифровых значений температуры контак­тных соединений. На полученных цветных термограммах видно распределение температу­ры по поверхности оборудования и наиболее нагретые места. Такие обследования позво­ляют проводить достоверную диагностику и своевременно принимать решения о необхо­димости проведения профилактических мероприятий.

Полученные в ходе тестирования данные других различных тепловизионных систем показали возможность применения средств инфракрасной диагностики шведской фирмы FST (ранее называвшейся «Agema» Infrared Sistem) — пирометров «Thermopoint 90» моде­ли LR для оперативного контроля электрооборудования и своевременного выявления опас­но нагретых мест и тепловизоров «Agema 550» или «Agema 570» для испытаний контакт-

ной сети вагоном-лабораторией, выборочного контроля измерений, проводимых работни­ками дистанций, и анализа наиболее сложных случаев необоснованного нагрева и выходов из строя устройств.

Технические характеристики «Thermopoint 90»

Оптическое разрешение. 120:1

Диапазон измеряемых температур, °С. -30. + 1200

Рабочая температура среды, °С. О—50

Габариты, мм. 244x257x71

Прибор «Agema 550» выполняет следующие функции:

— автоматически отсчитывает температуру в центре визирного перекрытия;

— выстраивает профиль температуры вдоль горизонтальной линии в режиме реально­го времени или стоп-кадра с подвижным указателем температуры в точке;

— выделяет участки выше, ниже или в интервале заданных температур;

— выделяет прямоугольную рамку или окружность в центре изображения;

— автоматически указывает наибольшую, наименьшую или среднюю температуру выделенного участка, а также разность температур по отношению к заданному значению;

— непрерывно записывает изображения на диск (что позволяет наблюдать динамику
развития процесса в реальном масштабе времени, например при испытаниях контактной сети вагоном-лабораторией);

— считывает ранее записанные изображения с полным сохранением возможностей измерения;

— записывает речевую аннотацию к каждому изображению (до 30 с);

— выполняет плавное электронное масштабирование с увеличением от 1 до 4 раз в реальном времени;

— измеряет расстояние до объекта, фоновую температуру, температуру воздуха, относительную влажность;

— дистанционно управляет всеми функциями системы.

Возможности тепловизора «Agema 570» практически те же, за исключением спект­ральной чувствительности: она составляет 7,5—13 мкм (вместо 3,6—5 мкм у «Agema 550»). Это позволяет получать качественные термограммы в условиях плохой погоды, задымлен-ности, запыленности и др.

|следующая лекция ==>
Техническое обслуживание устройств релейной защиты|Монтаж, испытания и ремонт заземляющих устройств

Дата добавления: 2017-11-04 ; просмотров: 2994 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Контактные соединения

Контактные соединения электрических цепей выполняются в соответствии с

  • ГОСТ 10434-82 “Соединения контактные электрические”
  • ГОСТ 21242-75 “Выводы контактные электротехнических устройств плоские и штыревые”
  • “Инструкции по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств” (концерн “Электромонтаж”, 1993г.; номер по классификации MKC-III-A-2)

По ГОСТ 10434-82, в зависимости от области применения, контактные соединения подразделяются на 3 класса. К 1 классу относятся соединения цепей, сечение которых выбирается по длительным токовым нагрузкам – это силовые электроцепи, линии электропередач (т.е. цепи, относящиеся к МКС).

В зависимости от климатического исполнения и категории размещения электротехнических устройств соединения подразделяются на группы А и Б. Климатические исполнения У, УХЛ для категории размещения 3 (что соответствует условиям МКС) относятся к группе А.

Таким образом, все требования ГОСТ 10434-82 к контактным соединениям применительно к МКС должны соответствовать классу 1 и группе А.

По конструктивному исполнению контактные соединения подразделяются на:

  • неразборные, выполняемые сваркой, пайкой или опрессовкой (соединения сборных шин между и ответвления от них рекомендуется выполнять сваркой)
  • разборные (болтовые), применяемые для соединения шин с выводами электротехнических устройств. В зависимости от материала соединяемых элементов разборные соединения, в свою очередь, подразделяются на:
    • не требующие применения средств стабилизации электрического сопротивления в месте контакта
    • требующие применения средств стабилизации

Соединение плоских контактных поверхностей (шин прямоугольного сечения или наконечников с плоскими выводами электротехнических устройств), выполненных из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, не требуют применения средств стабилизации и выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии. Допускается применение вороненых стальных болтов, гаек и шайб.

Соединение алюминиевых шин между собой или с плоскими выводами электротехнических устройств, а также с другими проводниками, выполненными из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, должно выполняться с применением средств стабилизации, одного из ниже перечисленных:

  1. крепежных изделий из цветных металлов с коэффициентом линейного расширения от 18*10-6 до 21*10-6 1/°С (латунь);
  2. тарельчатых пружин;
  3. металлических покрытий рабочих поверхностей алюминиевых проводников;
  4. переходных медно-алюминиевых пластин (медно-алюминиевых наконечников) или переходных пластин и наконечников из твердого алюминиевого сплава.

Пластины из алюминиевого сплава и алюминиевые части медно-алюминиевых пластин соединяются с алюминиевыми шипами сваркой.

При применении средств стабилизации по пунктам 2,3,4 контактные соединения также выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии.

К штыревым выводам, выполненным из меди или латуни, присоединение проводников из меди или из твердых алюминиевых сплавов выполняется без средств стабилизации, а алюминиевых проводниковс применением средств стабилизации: при токах до 630 А – с использованием крепежных деталей из латуни, а при токах более 630 А – с использованием металлических покрытий (п.З) или переходных пластин (п.4).

Температура нагрева контактных соединений не должна превышать значений, указанных в таблице

Материал шин (вывода)

Макс. допустимая

температура нагрева

в установках, °С

до 1000 В

свыше 1000 В

Медь, алюминий и его сплавы без защитных покрытий

То же, но с защитными покрытиями небла­городными металлами

Медь с покрытием серебром

Примеры разборных соединений проводников с плоскими контактными поверхностями

I. Выполняемые без средств стабилизации

с контргайкой (слева) и с пружинной шайбой (справа)

1,2 – соединяемые проводники (шины, выводы устройств, наконечники), выполненные из меди или из твердых алюминиевых сплавов, 3,4,5 – стальные шайбы, болты, гайки, 6 – пружинная шайба

II. Выполняемые со средствами стабилизации соединения алюминиевых шин между собой или с другими проводниками из меди или из твердых алюминиевых сплавов

с контргайкой (слева) и с пружинной шайбой (справа)

1,2 – соединяемые проводники (шины, выводы устройств, наконечники), выполненные из меди или из твердых алюминиевых сплавов, 3,4,5 – стальные шайбы, болты, гайки, 6 – пружинная шайба

с тарельчатой пружиной (слева) и с металлическим покрытием алюминиевых шин (справа)

7,8,11 – стальные гайки, болты, шайбы, 9 – тарельчатая пружина, 10 – увеличенная стальная шайба, 12,13 – металлическое покрытие

соединение через медно-алюминиевую пластину (слева) и соединение через переходную пластинку из твердого алюминиевого сплава (справа)

14 – медно-алюминиевая пластина, 15 – пластинка из твердого алюминиевого сплава

Примеры соединений со штыревыми выводами

а) без средств стабилизации, б,в,г,д) со средствами стабилизации

1 – штыревой вывод (медь, латунь); 2 – гайка (ст); 3 – шина (медь, сталь, алюминиевый сплав); 4 – гайка (медь, латунь); 5 – шина (алюминиевая); 6 – алюминиевая шина с металлопокрытием; 7 – пластина переходная медно-алюминиевая; 8 – пластина из алюминиевого сплава.
Упорные гайки (4) во всех случаях из цветного металла.

В. Красник – Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств. Страница 40

в помещениях РУ должны находиться необходимый по требованиям безопасности инвентарь и средства пожаротушения.

В задачи обслуживания РУ входит:

обеспечение соответствия режимов работы РУ и электрических цепей техническими характеристиками установленного оборудования;

поддержание в каждый период времени такой схемы РУ и ПС, чтобы они отвечали требованиям надежной работы энергосистемы и безотказной селективной работы устройств РЗиА;

систематический надзор и уход за оборудованием и помещениями РУ;

контроль за своевременным проведением профилактических испытаний и ремонтов оборудования РУ;

соблюдение установленного порядка и последовательности выполнения переключений в РУ.

6.2. Обслуживание шин и контактных соединений

Шинопровод — это токоведущие элементы, расположенные в металлической оболочке, служащие для соединения главных цепей составных частей в соответствии со схемой соединения и конструктивным исполнением РУ (ГОСТ 14695—80).

Читайте также:  Светодиод как индикатор сетевого напряжения?

Контактное соединение — это контакт электрической цепи, предназначенный только для проведения электрического тока и не предназначенный для коммутации электрической цепи при заданном действии устройства (ГОСТ 14312—79).

В РУ из экономических соображений применяются в основном шины из алюминия и его сплавов. Медные шины находят применение, как правило, в установках с большими токами и в специальных установках.

Шины различаются по форме поперечного сечения: прямоугольные (плоские полосы), трубчатые (квадратного и круглого сечения), а также шины корытного профиля, которые по своим свойствам близки к трубчатым шинам.

В РУ наружной установки 35 кВ и выше применяются шины из гибких многопроволочных проводов. При токах более 1000 А применяют пучки из двух, трех и большего числа проводов на фазу. В ряде случаев шины выполняют трубами из алюминия.

Площадь поперечного сечения шин выбирают по значению рабочего тока и току КЗ. При КЗ температура нагрева алюминиевых шин не должна превышать 200 °C.

Контактные соединения шин, электрических аппаратов и кабелей являются их неотъемлемыми частями. Причинами многих аварий на ПС были неудовлетворительные состояния контактных соединений, в том числе и на шинах, а также подвижных частей и гибких связей разъединителей, в частности из-за неплотного касания, загрязнения и окисления контактных поверхностей.

В местах плохого контакта вследствие повышенного активного сопротивления выделяется большое количество теплоты с последующим перегревом и расплавлением металла соприкасающихся поверхностей. Поэтому контакты и их поверхности требуют постоянного наблюдения и ухода.

При осмотре и проверке шинопроводов тщательно проверяют контактные соединения, крепления опорных и проходных изоляторов.

Шины прямоугольного сечения соединяют внахлестку двумя болтами при ширине шин до 60 мм и четырьмя болтами — при ширине шин 80 мм и более. Длина участка болтового соединения должна составлять не менее двойной ширины соединяемых шин.

Ремонт контактных соединений сводится к очистке поверхностей бензином, ацетоном или уайтспиритом от смазки и грязи, удалению ржавчины со стальных и оксидной пленки с алюминиевых шин. Болты затягивают до отказа, но так, чтобы под ними не сминался материал шин и не повреждалась резьба болтов. Сильно затянутое болтами соединение алюминиевых контактов с течением времени ослабевает, так как алюминий под воздействием большого давления вытесняется из зоны высокого давления и дает невосстанавливаемую усадку.

Контактное соединение считается удовлетворительным, если щуп размером 0,05×10 мм входит в межконтактное пространство (между шинами) не более чем на 5 мм.

Количество теплоты, выделяющееся в контактном соединении, пропорционально квадрату тока и значению переходного сопротивления. При длительном прохождении тока температура нагрева контактов не должна превышать значений, приведенных в табл. 6.1.

Контактные соединения выполняют таким образом, чтобы переходное сопротивление участка цепи, содержащей контакт, было меньше сопротивления участка целого провода той же длины. Благодаря этому температура нагрева контакта меньше температуры целого проводника. Отношение этих величин характеризует дефектность контакта.

Дефектность контактных соединений определяют падением напряжения на участке цепи, содержащем контактное соединение, при прохождении по контакту рабочего тока или измерением переходного сопротивления контакта.

Дефектность контактного соединения определяется следующими отношениями:

Если состояние контакта хорошее, то

Состояние контактных соединений коммутационных аппаратов оценивается абсолютными значениями их сопротивлений, которые не должны превышать допустимых (нормируемых) значений.

По своему назначению контакты разделяются на неразъемные, разъемные и подвижные.

По исполнению контакты бывают болтовыми, сварными, прессуемыми, обжимными, переходными (с алюминия на медь).

Более надежными в эксплуатации по сравнению с болтовыми справедливо считаются сварные, прессуемые и обжимные контакты.

Контактные пары из алюминия имеют тот недостаток, что уже при обработке контактные поверхности окисляются, и получить надежный контакт без удаления оксидной пленки невозможно. С целью повышения качества и свойств алюминиевых контактных соединений осуществляют их меднение, лужение, серебрение и т. д.

Для защиты контактов масляных и воздушных выключателей от повреждения дугой к ним припаивают тонкие металлические накладки, изготовленные из порошка тугоплавкого вольфрама и хорошо проводящих металлов (серебра или меди).

На переходное сопротивление контактов значительное влияние оказывает чистота обработки их поверхностей и сжимающие силы. С увеличением нажатия чистота обработки сказывается меньше. Большие сжимающие силы обеспечивают более низкие переходные сопротивления. Чтобы не превысить критических значений сил, болты зажимов затягивают ключом с регулируемым моментом.

Измерение температуры и контроль нагрева контактных соединений обязательны при прохождении максимальных токов нагрузки.

Измерение температуры нагрева контакта производится переносным электротермометром или при помощи термосвеч.

Переносной электротермометр предназначен для измерений на токоведущих частях напряжением до 10 кВ и представляет собой компактный неравномерный мост, в одно плечо которого включен медный термометр сопротивления, а в диагональ — микроамперметр. Для питания моста применяется батарейка. При измерении головку датчика температуры прибора прижимают к контакту и через 20–30 с считывают значение температуры со шкалы прибора. Электротермометр имеет погрешность 2,5 % в обе стороны.

При помощи термосвеч определяется степень нагрева контактов. Комплект состоит из пяти свечей с температурами плавления 50, 80, 100, 130 и 160 °C.

Закрепленной на изоляционной штанге специальным держателем свечой касаются отдельных частей контакта. При температуре нагрева этой части, близкой к температуре плавления материала свечи, конец ее плавится. Расплавляемые свечи применяют поочередно в порядке возрастания их температур плавления.

Нагрев контактных соединений контролируют при помощи термопленочных указателей многократного действия в ЗРУ и термоуказателей однократного действия с легкоплавким припоем — на ОРУ.

Термопленочные указатели в виде узких полосок наклеивают на металлические части контактных соединений. В интервале температур 70-100 °C термопленка изменяет свой цвет с красного на черный. При охлаждении контакта черный цвет вновь становится красным. Если контакт нагревается до температуры более 120 °C и его температура удерживается на этом уровне в течение 1–2 ч, термопленка приобретает грязновато-желтую окраску и после охлаждения контакта уже не восстанавливает своего первоначального красного цвета. По изменению цвета пленки судят о степени нагрева контактов.

Указатели нагрева с легкоплавким припоем применяют в местах, не доступных для контроля нагрева контактов при помощи термопленок. Два конца медной проволоки соединяют припоем с различным содержанием олова, свинца и висмута. Температура плавления таких припоев может быть получена от 95 до 160 °C. Один конец спаянной проволоки закрепляют непосредственно на контактном зажиме, а другой, загнутый в колечко, служит указателем.

При нагреве контакта, а вместе с ним и указателя до температуры, превышающей температуру плавления припоя, указатель отпадает, что свидетельствует о недопустимом нагреве контакта.

Тепловизионное обследование контактов

Теория…

Токоведущие части любого электромеханического прибора, которые размыкают или замыкают электрическую цепь, образуют собой электрический контакт или просто – КОНТАКТ. Электрические контакты бывают: болтовые, сварные, опрессованные или, так называемая, «скрутка» – скрученные между собой проводники. Все, без исключения, контакты требуют периодического смотра и подтяжки в целях профилактики повреждений. К примеру, болтовые соединения, рассчитанные на токи до 1500А, требуют подтяжки с периодичностью раз в два года. Такие же контакты, работающие с токами в 3000А, требуют обязательной подтяжки и зачистки контактных площадок ежегодно.

Практика…

Плохой контакт приводит к наличию тепловых потерь и других повреждений в электрических цепях. Причиной плохого контакта является нарушения технологического процесса при ремонте или при выполнении электрического монтажа оборудования. Чаще всего, дефекты встречаются при монтаже болтовых электрических соединений или при обжиме контактов.
Например, качество последнего типа (прессованные контакты) зависит от точности подбора наконечников или гильз и аккуратности при монтаже оборудования. Неполный ввод жилы кабеля, недостаточная степень прессовки наконечников и другие подобные причины приводят к появлению неплотного электрического контакта в месте соединения проводников, тепловым и электрическим потерям, последующему разрушению проводников.
Небольшой надежностью обладают и болтовые соединения. В соответствии с нормативными документами (ГОСТ 21242-75), болтовые соединения можно использовать в электрических цепях при токовой нагрузке до 1000А. Однако, повреждения таких соединений наблюдаются уже при величине электрического тока 400-600 А.
Процесс проявления дефекта растянут во времени – условно его можно разделить на три временных промежутка. Первый временной промежуток – это начальная степень проявления повреждения, второй временной промежуток – сильно развитый дефект и третья, завершающая стадия развития повреждения – аварийное состояние.
Предупредить развитие дефекта до третьей, завершающей стадии и появление аварийной ситуации поможет, как уже было сказано, профилактика и своевременное диагностирование проблемы. Одним из способов диагностики является применение ИК – излучения – измерение температуры в месте электрического соединения c помощью тепловизоров, пирометров и других подобных приборов. Такие устройства позволяют обслуживающему персоналу безопасно, на расстоянии обследовать оборудование и выявить очаги высокой температуры, которые свидетельствуют о наличии начальной стадии повреждения.
Ниже приведены термограммы, на которых видны различные степень дефектов электрооборудования.

Термограммы

Повышенная температура
на вводе силового трансформатора

Повышение температуры
болтового
соединения.

Повышение температуры
болтового
соединения и
шпильки трансформаторного
ввода.

Нагрев болтов
сверху и снизу аппарата.

Нагрев болтов
сверху и снизу аппарата.

Обрыв проволоки,
нагрев бандажа.

Повышенная температура зажимов

Повышенная температура
болтовых соединений ЛР

Нагрев в месте контакта
шины и проходного изолятора

Нагрев болтовых контактов

Повышенная температура
в месте контакта шины
и проходного изолятора.

Повреждение
в месте
контактов предохранителей

Повышенная температура
в месте «скрутки» проводов

Высокая температура бандажа

Нагрев прессовки в месте
аппаратного зажима между
заградителем и шиной

Нагрев верхнего контакта
(болтовое
соединение)

Повышение температуры в месте болтового контакта между шиной и изолятором

Нагрев болтового контакта
шлейфа и головки
ввода

Повышение температуры в месте болтового
соединения зажима и полуножей

Повышенная
температура болтовых
соединений

Нагрев контактного
соединения (губки-нож)

Нагрев болтового
соединения аппаратного
зажима с головкой
ввода

Повышение температуры в месте сварного контакта.

Нагрев прессованного контакта
шлейфа с ЛР

Нагрев болтового соединения ввода 10 кВ

Повышение температуры в месте болтового контакта трансформаторного ввода 10 кВ

Нагрев болтового соединения в месте крепления поддона с колоколом трансформатора.

Нагрев в болтовом контакте верхнего вывода

Нагрев в месте контактного соединения полуножей разъединителя

Повышение температуры болтового соединения в аппаратном зажиме шлейфа

Нагрев контактов
(болтовые соединения)
рубильника
0,4 кВ

Нагрев болтового соединения в месте крепления поддона и колокола трансформатора

Нагрев болтового соединения в месте контакта шины и проходного изолятора

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector