Научная статья на тему 'Разработка устройства регистрации импульсных токов, протекающих через ОПН под воздействием коммутационных и грозовых перенапряжений в процессе эксплуатации'

Разработка устройства регистрации импульсных токов, протекающих через ОПН под воздействием коммутационных и грозовых перенапряжений в процессе эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
506
147
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НЕЛИНЕЙНЫЕ / ИМПУЛЬСНЫЕ ТОКИ / ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД ИМПУЛЬСА / ДИАГНОСТИКА / РЕГИСТРАТОР / SURGE ARRESTERS / SWITCHING AND LIGHTNING SURGES / SURGE CURRENT / ELECTRIC CHARGE / MONITORING / COUNTER

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Баранник Максим Борисович, Колобов Виталий Валентинович, Прокопчук Павел Иванович

Дан краткий анализ различных причин, приводящих к ограничению ресурса нелинейных ограничителей перенапряжения в процессе эксплуатации под воздействием грозовых и коммутационных импульсов. Проведен обзор существующих устройств, регистрирующих импульсные воздействия на ОПН. Приведены основные характеристики, устройство и описание принципа работы преобразователя тока проводимости регистратора срабатываний ОПН, разработанного в лаборатории электроэнергетики и электротехнологии ЦФТПЭС КНЦ РАН.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Баранник Максим Борисович, Колобов Виталий Валентинович, Прокопчук Павел Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Development of switching and lightning surges counter for arresters

Analysis of technical lifetime surge arresters. Results of development and construction of switching and lightning surges counter for arresters. Aspects of electronic circuit design end selection electronic components of the unit.

Текст научной работы на тему «Разработка устройства регистрации импульсных токов, протекающих через ОПН под воздействием коммутационных и грозовых перенапряжений в процессе эксплуатации»

М.Б.Баранник, В.В.Колобов, П.И. Прокопчук

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА РЕГИСТРАЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ ТОКОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ЧЕРЕЗ ОПН ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КОММУТАЦИОННЫХ И ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ *

Аннотация

Дан краткий анализ различных причин, приводящих к ограничению ресурса нелинейных ограничителей перенапряжения в процессе эксплуатации под воздействием грозовых и коммутационных импульсов. Проведен обзор существующих устройств, регистрирующих импульсные воздействия на ОПН. Приведены основные характеристики, устройство и описание принципа работы преобразователя тока проводимости - регистратора срабатываний ОПН, разработанного в лаборатории электроэнергетики и электротехнологии ЦФТПЭС КНЦ РАН.

Ключевые слова:

ограничители перенапряжений нелинейные, импульсные токи, электрический заряд импульса, диагностика, регистратор

M.B.Barannik, V.V.Kolobov, P.I.Prokopchuk

DEVELOPMENT OF SWITCHING AND LIGHTNING SURGES COUNTER FOR ARRESTERS

Abstract

Analysis of technical lifetime surge arresters. Results of development and construction of switching and lightning surges counter for arresters. Aspects of electronic circuit design end selection electronic components of the unit.

Keywords:

surge arresters, switching and lightning surges, surge current, electric charge, monitoring, counter

Диагностика состояния ограничителей перенапряжений нелинейных (ОПН) в процессе эксплуатации в настоящий момент является актуальной задачей, если учитывать, что нарушения в нормальной работе таких защитных устройств могут привести к производственным потерям или повреждениям дорогостоящего оборудования и, соответственно, высоким затратам на его ремонт или обновление. Для минимизации таких рисков предприятия электроэнергетики должны обеспечить сначала правильный выбор ОПН и места его размещения, а затем диагностику его состояния в процессе эксплуатации.

Основной элемент ОПН - оксидно-цинковый варистор (ОЦВ) подвергается двум типам воздействия, влияющим на его защитные свойства:

1. В нормальном эксплуатационном режиме под воздействием постоянно приложенного рабочего напряжения материал ОЦВ стареет, что проявляется в самопроизвольном росте тока проводимости. Этот процесс приводит к термической неустойчивости и выходу из строя элемента в результате пробоя.

2. При возникновении коммутационных и грозовых перенапряжений через ОЦВ протекают импульсные (разрядные) токи большой амплитуды,

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-08-00690).

которые приводят к деградации свойств ОЦВ и вырабатыванию ресурса пропускной способности ОПН. ОЦВ изначально обладают некоторым исходным ресурсом пропускной способности, расходуемым в режимах ограничения перенапряжений, причем скорость исчерпания этого ресурса зависит от числа и значения токовых воздействий. После того как исходный ресурс исчерпан, ОЦВ пробивается. Производители учитывают этот ресурс при расчете гарантированного срока эксплуатации ОПН.

Деградация свойств ОЦВ приводит к изменению вольт-амперной характеристики элемента и увеличению соответствующих значений остающегося напряжения при данном значении разрядного тока, то есть ухудшению защитных свойств ОПН.

Очевидно, что два одинаковых ОПН, размещенных в различных условиях с точки зрения воздействия коммутационных и грозовых перенапряжений, по-разному будут расходовать свой ресурс и сохранять защитные свойства. Так как воздействия второго типа плохо прогнозируемы, важным является оснащение каждого ОПН устройством диагностики состояния (параметров) защитного аппарата в процессе эксплуатации, позволяющего оценить фактический ресурс работоспособности ОПН и своевременно принять решение о ремонте или замене.

Существующая российская нормативная база по контролю состояния и нормам испытания электрооборудования, рекомендуемая к использованию на объектах электроэнергетики, не отражает современного состояния рассматриваемой проблемы. Исходя из нормативных документов методы контроля ОПН в процессе эксплуатации должны включать измерение сопротивления ОПН и тока проводимости, а также тепловизионный контроль. Все эти методы не обладают достаточной информативностью и не обеспечивают своевременного предупреждения ухудшения характеристик ОПН и связанных с этим аварийных ситуаций. Поэтому, основываясь на опыте эксплуатации ОПН отечественными предприятиями электроэнергетики и анализируя устройства диагностики и контроля предлагаемые европейскими предприятиями-изготовителями ОПН [1, 2], можно заключить, что целесообразно оснащение каждого защитного аппарата устройствами или устройством, позволяющим осуществлять: измерение активной составляющей тока проводимости ОПН; контроль количества и параметров импульсов тока, протекающих через ОПН под воздействием грозовых и коммутационных перенапряжений (контроль срабатывания ОПН).

Устройства, позволяющие измерять прямым или косвенным путем активную составляющую тока проводимости ОПН, достоинства и недостатки различных методов измерения подробно рассмотрены авторами в своих предыдущих публикациях, посвященных разработанным приборам оперативной диагностики нелинейных ограничителей перенапряжения «СКАТ-3» и «СКАТ-4» [3, 4]. Здесь лишь отметим, что измерение активной составляющей и высших гармонических составляющих полного тока через ОПН позволяет диагностировать не только старение и изменение характеристик ОЦВ, но и увеличение активного тока вследствие загрязнения и увлажнения поверхности оболочки ОПН или вследствие разгерметизации и увлажнения внутренней поверхности аппарата.

Так как ухудшение защитных характеристик ОПН вызвано в основном протекающими импульсными разрядными токами вследствие разного рода перенапряжений, разработано большое количество устройств, регистрирующих такие токи. Существующие устройства имеют различную сложность. Самые простые

представляют собой простые счетчики срабатывания [5-7], регистрирующие общее число прошедших через ОПН импульсов разрядного тока, величина которых оказывается свыше определенной амплитуды или комбинации амплитуды и длительности тока. Крупные мировые предприятия-изготовители ОПН, такие как ABB и Siemens, предлагают более сложные устройства, позволяющие дополнительно к подсчету числа импульсов проводить измерение или селекцию амплитуды импульсных токов, определение энергетических и временных параметров импульсов [8, 9]. Некоторые предлагаемые на рынке устройства направлены на измерение максимального количества параметров проходящего через ОПН импульса тока. Так, устройство Arcosat [10] осуществляет осциллографирование кривой разрядного тока путем использования аналого-цифрового преобразования.

Современное развитие электроники определяет тот факт, что большинство устройств регистрации являются электронными, выполненными на основе однокристальных микроконтроллеров. Кроме того, в последнее время наметилась тенденция совмещения функции измерения активной составляющей полного тока и регистрации срабатывания ОПН в одном устройстве.

Необходимо отметить важные, на наш взгляд, критерии, обеспечивающие необходимую достаточность функциональной сложности вновь разрабатываемого устройства регистрации срабатывания ОПН.

Как справедливо отмечается в статье [2], в настоящий момент существует необходимость в дальнейшей проработке критерия оценки выработанного ресурса ОПН по количеству срабатываний с учетом данных по амплитуде или энергии воздействующего импульса. Воздействия импульсов тока с равными энергиями либо с равными амплитудами, но разными длительностями для ОПН сильно не равноценны, поскольку максимум температуры нагрева ОПН, приводящий к деструктивным процессам в ОЦВ, определяется «жесткостью» импульсного воздействия. Непроработанность методики проведения измерений и отсутствие системы критериев, которые необходимы для оценки полученного результата, приводит к тому, что выбор метода и средства диагностического контроля остается за потребителем. Потребители зачастую делают выбор в пользу менее информативных, но более простых, а значит дешевых устройств диагностического контроля ОПН. Учитывая это, некоторые производители ОПН выпускают целую линейку таких устройств с разным количеством фиксируемых параметров импульсных токов, протекающих через ОПН, и, соответственно, стоимостью [9].

C другой стороны, функциональная насыщенность устройства определяет требования к его питанию. Так уже упоминавшееся устройство Arcosat [10] питается от сети 220 В, что усложняет его монтаж и ограничивает применение. Поэтому большинство устройств имеют автономное питание на основе солнечных батарей или гальванических элементов с большим сроком службы. Таким образом, возникает задача снижения энергопотребления устройства регистрации, что достигается выбором элементной базы и режима функционирования устройства.

С точки зрения экономической эффективности и конкурентоспособности стоимость разрабатываемого устройства не должна превышать 20-25% от стоимости диагностируемого ОПН [1, 2].

Основываясь на вышеприведенных требованиях и современных мировых тенденциях при создании подобных устройств, был разработан преобразователь тока проводимости с функцией регистрации срабатывания ОПН (далее - преобразователь тока проводимости или регистратор (ПТПР)). Регистратор выполнен на основе

стационарного датчика тока проводимости ОПН типа ПТ! 1-08 (преобразователь тока проводимости), выпускаемого одним из отечественных предприятий-производителей ограничителей перенапряжения и предназначенного для контроля тока проводимости и его гармонических составляющих при диагностике ОПН, находящихся под рабочим напряжением в условиях эксплуатации на ОРУ и ЗРУ с использованием устройства «СКАТ-4» [4], а также и обеспечивающего гальваническую развязку рабочих цепей заземления ОПН и измерительной системы.

Датчик, оснащенный регистратором срабатывания ОПН, сохраняет функции первичного датчика тока и совместно с прибором СКАТ-4 позволяет выполнять измерения:

• действующего значения полного тока, протекающего через ОПН;

• действующего значения активной составляющей полного тока;

• отношения действующего значения активной составляющей к действующему значению тока первой гармоники полного тока, протекающего через ОПН;

• фазового угла сдвига между приложенным к ОПН напряжением и током первой гармоники полного тока, протекающего через ОПН;

• отношения к действующему значению полного тока действующих значений токов 3-й, 5-й, 7-й гармоники полного тока.

• ПТПР имеет три режима работы:

• автономный режим, в котором ПТПР является счетчиком-регистратором срабатывания ОПН, сохраняющим информацию о зарегистрированных импульсах тока через ОПН в памяти;

• при подключении к ПТПР прибора СКАТ-4 происходит отображение информации хранящейся в памяти регистратора на экране подключенного устройства для оперативной оценки и, при необходимости, для дальнейшей обработки и анализа;

• при подключении к ПТПР приборов СКАТ-3, СКАТ-4 и аналогичных им ПТПР используется как первичный изолированный датчик - преобразователь тока проводимости, работающий по принципу трансформатора тока.

Разработанный регистратор срабатывания ОПН оценивает заряд импульса тока, проходящего через ОПН, который численно равен интегралу от функции тока по продолжительности импульса. Регистратор реагирует на импульсы тока с зарядом превышающим уровень 25 мкКл (такой заряд имеет грозовой импульс тока 8/20 мкс с амплитудой 1.25 А или импульс тока 30/60 мкс с амплитудой 0.45 А). Кроме того, регистратор отдельно выделяет импульсы с зарядом превышающим уровень 25 мКл, что соответствует грозовому импульсу тока 8/20 мкс с амплитудой 1250 А или импульсу тока 30/60 мкс с амплитудой 450 А. Информация о количестве и времени прихода импульсов, а также их суммарном заряде сохраняется в цифровом виде в энергонезависимой памяти. Записанная информация может быть считана при подключении к ПТПР прибора для диагностики состояния ОПН в процессе эксплуатации типа СКАТ-4.

Входящий в состав ПТПР электронный регистратор срабатывания ОПН имеет встроенный источник питания на основе литийтионилхлоридного элемента ER14505 напряжением 3.6 В и емкостью 2400 мАч, обеспечивающий работу регистратора в течение как минимум двенадцати лет. В регистраторе имеются часы реального времени, обеспечивающие привязку зарегистрированных срабатываний

ОПН к текущему времени и дате. В нормальном состоянии регистратор находится в «спящем» режиме - режиме ожидания с незначительным энергопотреблением. При прохождении через ОПН импульсов тока с зарядом, превышающим пороговый уровень 25 мкКл, регистратор активируется и переходит в режим записи, при этом время прихода импульса идентифицируется регистратором как начало «события», а значение реального времени с точностью до секунды идентифицируется как «текущая секунда». Под «событием» понимается пакет импульсов тока с зарядом, превышающим величину 25 мкКл, прошедших через ОПН в течение «текущей секунды». По окончании «текущей секунды» происходит запись информации

о событии в энергонезависимую память. Импульсы тока с зарядом, превышающим пороговый уровень 25 мкКл, зарегистрированные в течение следующей секунды, идентифицируются как новое «событие». Если такие импульсы отсутствуют, то регистратор переходит в режим ожидания до прохождения через ОПН очередного импульса тока с зарядом, превышающим пороговой уровень 25 мкКл, при этом время прихода импульса будет идентифицировано регистратором как начало следующего «события» и т.д.

В режиме записи регистратор измеряет уровень заряда каждого импульса тока в «событии» для определения суммарного заряда импульсов в «событии», суммарного заряда всех зарегистрированных ПТПР импульсов и для определения количества импульсов с зарядом, превышающим величину 25 мКл. Более подробно алгоритм работы регистратора изложен ниже.

В памяти регистратора хранится следующая информация:

1. Идентификационный (серийный) номер счетчика.

2. Суммарная информация по событиям:

• количество зарегистрированных «событий» за время работы регистратора ПТПР;

• количество «событий», информация о которых находится в памяти регистратора (в зависимости от количества импульсов, в событиях сохраняется информация о последних 352-360 событиях);

• количество импульсов тока через ОПН, зарегистрированных ПТПР за все время (с зарядом более 25 мкКл)

• количество импульсов тока из тех, что зарегистрированы ПТПР за все время, которые имели заряд более 25 мКл;

• заряд, прошедший через ОПН, за все время (сумма зарядов зарегистрированных импульсов).

3. Детализированная информация о сохраненных в памяти последних «событиях»: номер «события»; дата и время «события»; количество импульсов тока в «событии» (с зарядом более 25 мкКл) и количество импульсов из них, которые имели заряд более 25 мКл; суммарный заряд импульсов в «событии».

Функциональная схема регистратора приведена на рис.1. Токопровод ПТПР включается стационарно в цепь заземления ОПН. Вокруг токопровода размещен кольцевой магнитопровод, на котором намотаны измерительная (ИО) и калибровочная обмотки (КО). Выводы ИО и КО подсоединены к разъему, размещенному на металлическом корпусе преобразователя. На разъем также выведены выводы регистратора срабатываний ОПН для считывания информации, хранящейся в памяти при подключении прибора СКАТ-4.

Регистратор построен на основе микроконтроллера ATmega 48РА (МК на рис.1), питание которого осуществляется от литийтионилхлоридного элемента (ОБ на рис.1). Рассмотрим работу устройства по временным диаграммам, приведенным на рис.2. В начальном состоянии МК находится

в «спящем» режиме - режиме ожидания (РО). В этом режиме функционируют только часы реального времени (RTC-real time clock), МК не выполняет никаких операций и ожидает прихода сигнала внешнего прерывания по входам INTO, INT1.

опн

МК

ТА

JtjTRU

-и-

ВП

ИНТ1

ИНТ2

MPU INT1 vcc

INTO

PD FLASH GND RX

TX

ADC RTC

,VD3

7£.VD1 -SB

~L.

т

:ко

£

КЗ

///

-Л —

sj. _

Д.— ^7 _ vGND

£

СКАТ-4

Рис.1. Функциональная схема регистратора срабатывания ОПН: ИО -

измерительная обмотка; КО - калибровочная обмотка; ВП - выпрямитель; ИНТ1,2 - интеграторы; МК - микроконтроллер;ЛБС - аналого-цифровой преобразователь; ЕТС - часы реального времени; КЗ - контур заземления подстанции

Индуцируемые в ИО трансформатора ТА импульсы тока, возникающие при прохождении через ОПН больших импульсных токов проводимости, поступают на схему выпрямления ВП. Далее выпрямленные импульсы тока поступают на два интегратора ИНТ1, ИНТ2. На выходе интеграторов формируются напряжения, значения которых пропорциональны заряду импульсов тока на входе интеграторов. Интеграторы имеют разное постоянное время интегрирования, так как ИНТ1 предназначен для формирования сигнала перехода МК в режим записи (РЗ), а ИНТ2 является измерительным и предназначен для обеспечения численной оценки заряда импульсов.

При прохождении через ОПН импульсов тока с зарядом, не превышающим 25 мкКл (И1 на рис.2), МК продолжает оставаться в РО. При прохождении через ОПН импульса с зарядом более 25 мкКл (И2 на рис.2) на выходе ИНТ1 возникает напряжение, превышающее значение порога (^пор на рис.2). Это напряжение, поступая на вход ШТО МК, вызывает прерывание, переводящее МК в РЗ. Значение ЯТС с точностью до секунды определяется как время начала «события». При этом включается таймер РЗ с длительностью выдержки 10 мс, достаточной для проведения измерений заряда импульса. Одновременно значение счетчика импульсов низкого уровня (Сч НУ) увеличивается на единицу. Напряжение с выхода ИНТ2 поступает на

интегрированный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) МК. Значение заряда импульса в цифровом виде добавляется к суммарному заряду импульсов в «событии» и проходит пороговую селекцию. Если значение заряда импульса не превышает величину 25 мКл, то значение счетчика импульсов высокого уровня (Сч ВУ) не изменяется. По истечении периода измерения на выходе PD MK формируется импульс сброса интеграторов, и МК переходит в РО с сохранением в памяти следующих значений: номера «события», даты и времени «события», значений Сч НУ, Сч ВУ, суммарного заряда импульсов «события» и суммарного заряда импульсов, зафиксированных регистратором.

1

Рис. 2. Временная диаграмма работы регистратора срабатывания ОПН

При прохождении через ОПН следующего импульса с зарядом более 25 мкКл (И3 на рис.2) алгоритм повторяется. На выходе ИНТ1 возникает напряжение, превышающее значение порога. Это напряжение, поступая на вход INTO MK, вызывает прерывание, переводящее МК в РЗ. Происходит сравнение значения RTC с временем начала текущего «события». Если эти значения совпадают, как на рис.2, то номер события не изменяется. Включается таймер РЗ с длительностью выдержки 10 мс. Значение Сч НУ увеличивается на единицу. Значение заряда импульса в цифровом виде добавляется к суммарному заряду импульсов в «событии» и проходит пороговую селекцию. Так как значение заряда импульса ИЗ превышает величину 25 мКл, то значение счетчика импульсов высокого уровня (Сч ВУ) увеличивается на единицу. По истечении периода измерения на выходе PD MK формируется импульс сброса интеграторов, и МК переходит в РО, с сохранением в памяти значений Сч НУ, Сч ВУ, значения суммарного заряда импульсов в «событии» и суммарного заряда импульсов, зафиксированных регистратором.

При прохождении через ОПН следующего импульса с зарядом более 25 мкКл (И4 на рис.2) значение RTC превышает время текущего «события» на 1 с, соответственно этот импульс идентифицируется как относящийся к следующему событию, и значение номера события увеличивается на единицу. Информация, описывающая предыдущее «событие» (событие № 001 на рис.2), а именно номер «события», дата и время «события», общее количество импульсов в «событии» (Сч НУ), количество импульсов в «событии» с зарядом выше 25 мКл (Сч ВУ), значение суммарного заряда импульсов «события» (Qh), переносятся во FLASH-память МК, а в памяти сохраняется информация о новом «событии» (событие № 002 на рис.2).

Ток потребления в РО не превышает 2 мкА. В РЗ энергопотребление МК определяется в основном режимом переноса данных о «событии» во FLASH-память, при этом ток потребления МК увеличивается до 5 мА на время цикла записи длительностью 5 мс.

При подключении к ПТПР прибора СКАТ-4 напряжение +5В от внутреннего источника последнего поступает через защитный диод (VD3 на рис.1) на вход прерывания INT1 МК, что приводит к инициализации режима переноса данных из памяти ПТПР в прибор СКАТ-4 для отображения измерительной информации на экране подключенного устройства. Передача данных осуществляется через интегрированный в МК универсальный последовательный интерфейс UART. Как видно из схемы на рис.1, питание регистратора в режиме повышенного энергопотребления при считывании данных из FLASH-памяти МК осуществляется через защитный диод VD4 от внутреннего источника прибора СКАТ-4. На рис.3 и 4 приведены фотографии экрана прибора СКАТ-4, подключенного к ПТПР для снятия информации, хранящейся в памяти ПТПР. При отключении прибора СКАТ-4 регистратор переходит в РО.

ПТПР выполнен в неразборном герметичном металлическом корпусе (рис.5а). Герметичность конструкции и электрическая изоляция между магнитопроводом с обмотками и токопроводом обеспечивается заливкой внутренней полости корпуса ПТПР полимерным компаундом. Токопровод ПТПР выполнен в виде шпильки с резьбой на обоих концах для присоединения к цепи заземления ОПН. Шпилька электрически соединена с верхней крышкой прибора. Изоляцию между шпилькой и корпусом прибора с другой стороны обеспечивает изолирующая втулка. На нижней поверхности ПТПР расположен

разъем - вилка блочная типа 2РМ18Б7Ш1В1В. Для защиты контактов разъема используется резьбовая крышка. На рис.5б приведен пример подсоединения ПТПР к ОПН.

Счётчик№ 00171 9

Событий

всего/зап. 00013/013

Импульс 0>25мкКл 00161 из них 0>25 мКп 00004

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Сумарный 0=248.8 мКп

Рис.3. Снимок экрана прибора СКАТ-4, подключенного к ПТПР для снятия информации, хранящейся в памяти регистратора с отображаемой

суммарной информацией

1

00013

N=26

00012

N=14

00011

N=13

00010

N=11

/1 02.01.12 <00) 9= 02.01.12 <00) 0= 02.01.12 <00) 0= 02.01.12 <01) 0=

/“

02:37:151 00.00 мКл| 02:36:35 22.93 мКп 02:36:34 24.58 мКп 02:36:33 31.43 мКп

Рис.4. Снимок экрана прибора СКАТ-4, подключенного к ПТПР для снятия информации, хранящейся в памяти регистратора с отображаемой детальной информацией по записанным событиям:

1 - номер «события»; 2 - дата «события»; 3 - время «события»; 4 - количество импульсов тока в «событии»; 5 - число импульсов в «событии», которые имели заряд более 25 мКл; 6 - суммарный заряд импульсов в «событии»

Разработанный преобразователь тока проводимости с функцией регистрации импульсов тока, проходящих через ОПН под воздействием грозовых и импульсных напряжений, может использоваться как первичный датчик тока для контроля спектрального состава, величины активной составляющей тока проводимости ОПН,

что позволяет диагностировать степень деградации оксидно-цинковых варисторов ОПН, контролировать увеличение активного тока, вызванное загрязнением и увлажнением поверхности оболочки ОПН или разгерметизацией и увлажнением внутренней поверхности аппарата. Встроенный в преобразователь регистратор срабатываний ОПН позволяет фиксировать импульсы разрядного тока ОПН, вызванные грозовыми или коммутационными перенапряжениями, электрический заряд которых превышает 25 мкКл, измерять заряд импульсов, вычислять суммарный заряд, прошедший через ОПН за все время эксплуатации и сохранять эту информацию в памяти с привязкой к дате и времени. Оснащение ОПН таким регистратором позволяет убедиться в функционировании защитного аппарата и получить данные относительно интенсивности перенапряжений на соответствующем ОПН, помочь диагностировать причины возникновения перенапряжений, в том числе критические, приводящие к выходу защитного аппарата из строя, оценить реальный оставшийся ресурс по пропускной способности, вовремя принять решение о выводе аппарата из эксплуатации или продлении его срока службы и тем самым обеспечить увеличение надежности работы оборудования подстанции.

а) б)

Рис.5. Конструкция ПТПР (а) и его подключение к ОПН (б):

1 - проходная токопроводящая шпилька; 2 - корпус; 3 - измерительная и калибровочная обмотки на магнитопроводе; 4 - плата регистратора срабатываний ОПН; 5 - разъем для подключения системы контроля тока проводимости ОПН; 6 - изолирующие втулки; 7 - магнитный экран

Литература

1. Проблемы диагностики ограничителей перенапряжения и пути их решения / С.Ю.Рыжов, Л.В.Минакова // Электротехника. 2000. № 7. С.24-28.

2. Устройство диагностического контроля ограничителей перенапряжения / Г.Г.Лаврентьев, Л.В.Минакова, Д.К.Попов // Электротехника. 2008. № 9. С52-56.

3. Прибор оперативной диагностики нелинейных ограничителей перенапряжения «СКАТ-3» / М.Б.Баранник, В.В.Колобов, Д.В.Куклин // Моделирование

переходных процессов и установившихся режимов высоковольтной сети. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2008. C.173-180.

4. Приборы СКАТ-3 и СКАТ-4 для контроля состояния ограничителей перенапряжений нелинейных на местах их эксплуатации / М.Б.Баранник, В.Ю.Барбарович, В.Л.Дмитриев, B.B.Колобов // Метрология. Измерения. Учет и оценка качества электрической энергии: сб. докл. Пятой науч.-техн. конф. «Энергия белых ночей», Санкт-Петербург, 21-25 мая 2012 г. СПб., 2012. С.151-161.

5. Регистратор срабатываний типа GLX. Режим доступа: http://www.elbase.ru/products/pdf/9369749 (дата обращения 26.03.2013).

6. Lightning counters CF-01, P8011. Режим доступа:

http://www.citel.ru/files_lots/144/CFO 1_P8011____A_F020162D.pdf

7. Регистратор ИТ-Д2. Режим доступа: http://baltenergo.spb.ru/sensor2.php

8. EXCOUNT-II Инструкция по эксплуатации. Режим доступа: http://www05.abb.com/global/scot/scot245.nsf/veritydisplay/83f583efccaacd3cc12570 61001f4587/$file/1hsa%20801%20080-15ru%20excount-ii%20users%20manual.pdf

9. A full range of monitoring solutions for surge arresters. Режим доступа: http://www.energy.siemens.com/br/pool/hq/power-transmission/high-voltage-products/ surge-arresters-and-limiters/monitoring/downloads/Arrester_Monitoring_ Overview_en.pdf

10. Arcosat Cat. Z08; Discharge and leakage current recording apparatus for HV surge arresters Режим доступа: http://microener.net/gamme_m/arcosat_nc.pdf

Сведения об авторах Баранник Максим Борисович

ведущий инженер лаборатории электроэнергетики и электротехнологии Центра физикотехнических проблем энергетики Севера КНЦ РАН

Россия, 184209, Мурманская область, г.Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]

Колобов Виталий Валентинович

ведущий научный сотрудник лаборатории электроэнергетики и электротехнологии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, к.т.н.

Россия, 184209, Мурманская область, г.Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: 1 [email protected]

Прокопчук Павел Иванович

ведущий инженер лаборатории электроэнергетики и электротехнологии Центра физикотехнических проблем энергетики Севера КНЦ РАН

Россия, 184209, Мурманская область, г.Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.