А делать ли ХАРГ из бака контактора РПН…

 

 С одной стороны, ответ простой – есть документы, которые у нас в Украине просто требуют выполнения этого анализа.

Для меня анализ ХАРГ из бака трансформатора, при наличии газообразования, без данных ХАРГ из бака РПН просто неполноценен.

 

Но вопрос прозвучал из другой страны и с объективными претензиями к отсутствию информации:

- можно ли говорить о граничных концентрациях растворенных газов в масле баков контакторов РПН,

- о чем говорит распределение концентраций, кроме понятной возможности оценивать вероятный переток масла из бака контактора в бак трансформатора

- нужно ли и когда давать рекомендацию о дегазации или замене масла в баке контактора РПН.

 

Задумался – а ведь действительно ответ не лежит на поверхности.

Например, будет ли одинаковым газовыделение в баках контакторов реакторных и быстродействующих устройств РПН.

А как, и за счет чего, в связи с какими дефектами может изменяться характер газовыделения.

И, в конце концов, когда заменить масло в баке контактора, и нужно ли его дегазировать.

 

Конечно, в ответе на эти вопросы – знание не только особенностей газовыделения, но и конструкций и принципов функционирования регуляторов.

 

А если попытаться связать ответы на вопросы с типами РПН, установленными на наших трансформаторах.

 

Реакторные устройства типа РНТ.

Последовательного действия – перемещение контактов происходит плавным, последовательным образом путем перемещения рычагов за счет поворота вала, на котором они закреплены. Управление поворотом вала осуществляется путем скольжения поводка по плавной круговой направляющей, которая изменяет высоту поводка и тем самым поворачивает вал с контактами.

 

 

 

Пружины в механизме только для установки давления в контактах, а не как элемент механизма переключения.

 

Естественно в этом случае объем выделяющихся газов зависит от скорости переключения и степени износа контактов.

Скорость переключения зависит от типа привода и его состояния. При этом общая длительность работы привода не должна превышать 4,5с.

Характер газовыделения – чистый дуговой процесс.

Соотношение ацетилена к этилену не должно меняться, поскольку отсутствует токоограничивающий элемент в баке контактора, который может перегреваться в результате износовых явлений и удлинения периода протекания через эти элементы тока во время переключения.

К чему приведут износовые явления в этом контакторе?

Износ контактов – не должен изменить количество выделяющихся газов – поскольку для размыкания контакторв на определенное расстояние, достаточное для гашения дуги, необходим один и тот же угол поворота вала рычагов с контактами.

Износ механических частей может привести к более медленному размыканию контактов, более длительному горению дуги и увеличению количества выделяющихся газов за одно переключение.

Это означает, что при одном и том же среднем количестве переключений за определенный период при механическом износе будет увеличиваться количество выделяемых газов.

Поэтому, для контроля состояния контакторов реакторных устройств РПН необходимо контролировать скорость нарастания концентраций в зависимости от количества переключений.

Понятно, что такая зависимость не будет однозначной, поскольку на нее влияет и ток во время переключения и влагосодержание масла. И то и другое будет увеличивать количество выделяемых газов во время переключений при прочих равных условиях.

Что еще нужно отметить, рассматривая оценку ХАРГ из баков контакторов реакторных РПН?

Для этих РПН невозможен переток газов из бака контактора в бак трансформатора, поскольку давление масла на уровне проходных токоведущих шпилек в баке трансформатора выше, чем давление масла в баке контактора. Поэтому неплотности приведут к проникновению в бак контактора масла из бака трансформатора, а значит газы, образовавшиеся в контакторе не попадут в бак трансформатора. А вот наоборот, пожалуйста.

 

 

Кроме того, бак контактора имеет свое надмасляное пространство, не связанное с надмасляным пространством расширителя трансформатора. Это означает, что переток газов из бака контактора по общему надмасляному пространству также невозможен.

При увлажнении и загрязнении масла предположительно может увеличиваться доля водорода в общем объеме выделяющихся газов из-за большего количества частичных разрядов, возникающих до начала дугового процесса.

 

Быстродействующие РПН.

В контакторах этих устройств переключение происходит при помощи механической системы из пружин и рычагов, которая  при движении элементов механизма переходит через точку бифуркации – когда система из одной точки равновесия при минимальных воздействиях переходит в другую точку равновесия.

В таких устройствах не бывает промежуточного положения – контакты контактора или замкнуты в одном положении или в другом. Пружины и механизм переключения обеспечивает быстрое за 50-100 миллисекунд переключение.

Механизмы бывают «роторного типа» - когда приведение его в действие происходит путем вращения вала.

 

 

 

Для устройства регулирования РС-3

    

 

Для устройства РС-4

 

Или рычажно-кареточного типа, когда перемещение каретки по направляющим готовит переключение путем натяжения пружин, а затем выводит подвижный механизм контактора из равновесного состояния, что приводит под действием пружин к перебрасыванию подвижного механизма контактора в другое равновесное состояние, в котором замкнуты другие контакты.

 

 

 

Для устройства SCV

 

Очень быстрое перемещение контактора с одного положения на другое позволило в качестве токоограничивающего элемента в момент замыкания двух ступеней использовать токоограничивающие сопротивления.

В таких устройствах нет требований к скорости работы привода и к скорости переключения, поскольку независимо от длительности работы привода – скорость работы контактора остается одной и той же.

Характер газовыделения – дуговой процесс плюс нагрев токоограничивающих сопротивлений.

К чему приведут износовые явления в этом контакторе?

Соотношение концентраций ацетилена к этилену будет меняться.

В результате износовых явлений (и механических и износа контактов) будет удлиняться период протекания тока через токоограничивающие сопротивления. Сопротивления будут перегреваться и относительная концентрация этилена будет увеличиваться.

Кроме того, механический износ элементов контактора будет приводить к увеличению длительности горения дуги, что приведет к росту концентраций выделяющихся газов при переключении.

Поэтому, для контроля состояния контакторов быстродействующих устройств РПН необходимо кроме наблюдения за скоростью нарастания концентраций газов в зависимости от количества переключений, контролировать соотношение ацетилена и этилена.

И опять же процесс газовыделения зависит от большого количества параметров – как внешних по отношению к контактору (токи во время переключений), так и внутренних – влагосодержание масла, износовые явления.

Для быстродействующих РПН возможен переток газов из бака контактора в бак трансформатора (практически для всех РПН) вместе с маслом, поскольку баки контакторов погружены в масло трансформатора.

Кроме того, если имеется общее надмасляное пространство в расширителе возможен переток газов через это надмасляное пространство.

 

Вот теперь, разобравшись конструктивными особенностями можно попытаться ответить на поставленные вопросы.

 

А  нужно ли делать ХАРГ из бака контактора РПН?

ХАРГ делать обязательно: это оценка износовых процессов в контакторе, это информация часто снимающая подозрение с трансформатора, что само по себе делает необходимым этот анализ. При этом необходимо знать тип устройства РПН и в идеале информацию о количестве переключений и токах во время переключений за период между анализами.

 

Можно ли говорить о граничных концентрациях растворенных газов в масле баков контакторов РПН?

Вряд ли можно говорить о граничных концентрациях. Один нормально работающий контактор делает по 5 переключений в сутки, но при малых нагрузках, а другой по 5 переключений в месяц,  но при номинальных нагрузках, как для них определить граничные концентрации. Концентрации – это инструмент контроля средней удельной (на одно переключение) скорости образования газов. Увеличение этой скорости – может быть свидетельством износовых дефектов.

 

О чем говорит распределение концентраций, кроме понятной возможности оценивать вероятный переток масла из бака контактора в бак трансформатора?

Изменение соотношений концентраций ацетилена к этилену – наиболее информативное для выявления износовых дефектов контролируемое явление.

Только применяться оно должно только для регулярно работающих РПН. Для редко работающих или вообще не работающих РПН применение этого соотношения как диагностического инструмента – чревато заблуждениями и ошибками, которые могут привести к необоснованному отключению трансформатора.

 

Нужно ли и когда давать рекомендацию о дегазации или замене масла в баке контактора РПН?

Здесь на самом деле два вопроса.

Дегазацию масла из бака контактора делать не имеет смысла ни с точки зрения обеспечения надежности  эксплуатации, ни с точки зрения сохранения информативности анализа ХАРГ.

Хотя можно представить ситуацию, когда при высоких концентрациях газов погрешность хроматографа превысит рост концентраций газов между двумя последовательными отборами проб масла.

Замена же масла требуется как эксплуатационными инструкциями заводов изготовителей РПН, так и требованиями эксплуатационных норм.  Замена определяется количеством выполняемых  переключений и диэлектрической прочностью масла в баке контактора.