Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Monitorowanie i diagnozowanie mechaniczne wyłączników próżniowych średniego napięcia - problemy i rozwiązania

Mechanical Monitoring and Diagnostics of Vacuum Midium Voltage CB - Issues and Solutions
Monitorowanie i diagnozowanie mechaniczne wyłączników próżniowych średniego napięcia - problemy i rozwiązania
Monitorowanie i diagnozowanie mechaniczne wyłączników próżniowych średniego napięcia - problemy i rozwiązania
Fot. archiwum autorów (Z. Pochanke, W. Chmielak)

Analiza potrzeb i możliwości diagnozowania wyłączników wysokiego napięcia wskazała jako główne i aktualne zagadnienia w tej dziedzinie: diagnozowanie stanu komory gaszeniowej, ocenę stanu mechanizmu napędowego oraz diagnostykę wyzwalaczy elektromagnetycznych [1].

Doświadczenia eksploatacyjne, zbierane głównie dla urządzeń najwyższych napięć, wskazują, że najbardziej zawodnymi elementami wyłączników są napędy oraz wyzwalacze [2, 3, 4].

Fot. Wyłącznik próżniowy e2BRAVO produkcji Elektrometal Energetyka SA; fot. archiwum autorów (Z. Pochanke, W. Chmielak)
Fot. Wyłącznik próżniowy e2BRAVO produkcji Elektrometal Energetyka SA; fot. archiwum autorów (Z. Pochanke, W. Chmielak)

Przeprowadzono analizę możliwości oceny stanu technicznego wyłącznika poprzez cyfrową obróbkę sygnałów napięciowych i prądowych, możliwych do uzyskania podczas normalnej pracy wyłącznika. Wyniki takich systematycznych i długoterminowych pomiarów, zebrane dla odpowiednio dużej populacji i analizowane za pomocą metod statystycznych, umożliwiają racjonalne zarządzanie zasobami.

Do badań użyto wyłącznik próżniowy typu e2BRAVO firmy ELEKTROMETAL ENERGETYKA SA.

Monitorowanie i diagnozowanie mechaniczne wyłączników

Poprzez monitorowanie i diagnozowanie mechaniczne napędów wyłącznika rozumie się zwykle weryfikację jego funkcjonalności. W aspekcie mechanicznym realizuje się to poprzez rejestrację przemieszczenia syków, sygnałów prądów w cewkach wyzwalaczy oraz stan położenia styków – zamknięte/otwarte.

Poprawne działanie wyłącznika zależy od ruchu jego styków, który to ruch jest definiowany przez specyficzne parametry przebiegu czasowego przemieszczenia styków (tzw. charakterystyki ruchu).

Najprostszym sposobem uzyskiwania informacji o ruchu styków wyłącznika jest wykorzystanie przetwornika drogi przymocowanego do elementów ruchomych napędu (cięgła poruszającego styk ruchomy, lub do wału napędowego). W tym celu wykorzystuje się głównie potencjometry lub enkodery, w wykonaniu liniowym lub obrotowym.

Najlepsze odwzorowanie przemieszczenia uzyskuje się mocując przetwornik drogi najbliżej styku ruchomego, co nie zawsze jest możliwe. W miarę oddalania się z pomiarem od styku ruchomego, wprowadzane są zniekształcenia ruchu styków wynikające z charakteru przełożenia ruchu danego elementu mechanizmu napędowego na ruch styków. Pomiar bezpośrednio na cięgle napędowym również może nie w pełni odwzorowywać ruch styków, gdyż w cięgle może być wmontowana sprężyna dociskowa.

Pomiar przemieszczenia pozwala na wyznaczenie prędkości poprzez zróżniczkowanie przebiegu drogi. Wiąże się to jednak z potrzebą stosowania dużej częstotliwości próbkowania i wysokiej rozdzielczości w celu ograniczenia zakłóceń. Sugerowana kombinacja tych parametrów to: 20 kS/s – 12 bitów, 50 kS/s – 10 bitów, 100 kS/s – 8 bitów, jako dane wstępne, które należy weryfikować w każdym konkretnym przypadku. Z punktu widzenia zakresu informacji, bezpośredni pomiar prędkości jest najlepszą metodą, ponieważ przy przeciętnych wymaganiach rejestracji, oferuje dokładne dane dotyczące przemieszczenia i kontroli nad zawartością częstotliwościową sygnału przyspieszenia (rys. 1.).

Rys. 1. Przetwornik przyspieszenia kątowego wału; fot. archiwum autorów (Z. Pochanke, W. Chmielak)
Rys. 1. Przetwornik przyspieszenia kątowego wału; fot. archiwum autorów (Z. Pochanke, W. Chmielak)

Niestety stosunkowo wysokie obciążenia (100–200 G) utrudniają jego mocowanie lub mogą powodować drgania samego miernika. Bezpośredni pomiar prędkości wymaga próbkowania co najmniej 5–10 kS/s i rozdzielczości nie mniej niż 10 bitów.

Podstawową wadą tej metody jest brak komercyjnych czujników prędkości dopasowanych do mechanizmu pracującego impulsowo. Prędkość może być uzyskiwana również poprzez całkowanie przebiegów przyspieszenia. Obecnie dostępne są niedrogie i kompaktowe akcelerometry z wbudowanymi wzmacniaczami ładunku, które z powodzeniem mogą być mocowane praktycznie w dowolnym miejscu mechanizmu wyłącznika. Całkowanie sygnału przyspieszenia wymaga jednak wysokiej dynamiki rejestracji – co najmniej 12 bitów przy częstotliwości próbkowania co najmniej 10 kS/s. Uzyskany w ten sposób sygnał prędkości jest stosunkowo precyzyjny, a więc wystarczająco dokładny do obliczenia energii kinetycznej. [5, 6].

Działanie mechaniczne wyłącznika jest proste: napięta sprężyna, na polecenie realizowane przez wyzwalacz elektromagnetyczny, napędza – poprzez przekładnie dźwigniowo-przegubowe lub krzywkowe – styki ruchome wyłącznika. W ruchu tym występują jednak czynniki sprawiające, że działaniu napędu towarzyszą drgania, uderzenia i odkształcenia, które niekiedy prowadzą do niesprawności lub uszkodzeń wyłącznika. Owe czynniki to:

  • tarcie, zwłaszcza spoczynkowe lub „zaczepowe”, wywołane deformacją prowadnic lub korozją,
  • drgania relaksacyjne sprężystych deformacji mechanizmu, głównie konstrukcji, wywołanych przez napięcie sprężyn napędowych, a zwalnianie na początku ruchu,
  • zderzenia mas styków przy zamykaniu, mas syków ruchomych z mechanizmem przy otwieraniu i masy całego mechanizmu łącznie ze stykami z ostoją na koniec otwierania.

Obserwowane uszkodzenia obejmują:

  • układy wyzwalania (zamki sprężyn, wyzwalacze elektromagnetyczne),
  • trwałe deformacje ogniw mechanizmu, sprężyn i konstrukcji,
  • pęknięcia ogniw mechanizmu, sprężyn i konstrukcji,
  • zatarcia.

Z punktu widzenia strategii monitorowania i diagnozowania, uszkodzenia można podzielić na sygnalizowane i niesygnalizowane w normalnym działaniu. Racjonalne przeciwdziałania można wskazać tylko wobec tych pierwszych. Uszkodzenia niespodziewane są wywołane, albo katastrofalnymi czynnikami losowymi, albo błędami konstrukcyjno-technologicznymi. Te ostatnie powinny być eliminowane w produkcji.

Wskazane wcześniej czynniki utrudniające procesy ruchu mechanizmu wyłącznika sprawiają, że jest on bliski uderzeniowemu, przy wymaganiach niemal zegarmistrzowskich. Wyczerpująca diagnostyka takiego ruchu wymaga bardzo szerokiego oprzyrządowania pomiarowego i analitycznego. Wyposażanie w te środki każdego wyłącznika jest technicznie i ekonomicznie bezsensowne. Zamiast tego proponuje się obsługę dwufazową poprzez:

  • systematyczne, eksploatacyjne – w każdej operacji – monitorowanie ruchu i stanu wyłącznika,
  • diagnostykę wyłącznika wskazanego na podstawie symptomów degradacji stwierdzonych w monitorowaniu.

Czytaj też: Odkształcenia ścian płaskich osłon rozdzielnic SN przy łukowych zwarciach wewnętrznych >>>

Monitorowanie powinno, przy założonych kosztach, dostarczyć danych pozwalających na jak optymalne ograniczenie ryzyka uszkodzeń degradacyjnych. Monitorowanie polega na rejestracji w każdej operacji wyłącznika takich sygnałów związanych z ruchem, które byłyby możliwie najdokładniejszym i najszerszym świadectwem jego cech i uwarunkowań. Należy brać pod uwagę sygnały:

  • kinematyczne (przemieszczenia, prędkości, przyspieszenia) każdego ogniwa ruchomego,
  • sił i naprężeń przynajmniej w głównych ogniwach napędowych,
  • drgań konstrukcji.

Możliwości wyboru bywają ograniczone przez dostępność ogniwa oraz zakres dostępnych kanałów rejestracyjnych.

Oddzielny problem doboru środków monitorowania stanowi rejestracja przebiegów czasowych: częstość próbkowania i rozdzielczość przetwarzania A/C.

Obecne doświadczenia badawcze nie dają podstaw do precyzyjnego doboru przedmiotu, środków i metod analizy monitorowania. Dalej przedstawione wyniki zostały uzyskane w minimalnym układzie, który wydaje się racjonalny do badań pilotujących.

Diagnostyka rozumiana jako wskazanie bezpośredniej przyczyny uszkodzenia lub niezadowalającego działania może być dokonywana metodą prób i błędów, kierowaną przez dodatkowe pomiary jak np.: jednoczesny pomiar przemieszczeń w różnych punktach mechanizmu oraz pomiar statycznej charakterystyki napędowo-oporowej. Natomiast diagnostyka pełna wymaga konfrontacji rozszerzonych pomiarów z modelem symulacyjnym mechanizmu uwzględniającym jego – przynajmniej główne – sprężystości i węzły tarciowe.

(...)

Czytaj też: Odkształcenia ścian płaskich osłon rozdzielnic SN przy łukowych zwarciach wewnętrznych >>>

Literatura

1. CIGRÉ Technical Brochure 167 User guide for the application of monitoring and diagnostic techniques for switching equipment for rated voltages of 72,5 kV and above, 2000.
2. CIGRÉ Technical Brochure 509 Final Report of the 2004 – 2007 International Enquiry on Reliability of High Voltage Equipment Part 1 – Summary and General Matters, 10.2012, ISBN: 978-2-85873-201-2
3. CIGRÉ Technical Brochure 510 Final Report of the 2004 – 2007 International Enquiry on Reliability of High Voltage Equipment. Part 2 – Reliability of High Voltage SF6 Circuit Breakers, 2012
4. CIGRÉ Technical Brochure 589 The Impact of the Application of Vacuum Switchgear at Transmission Voltages 2014
5. W. Chmielak, Z. Pochanke, Diagnostics of Circuit Breaker Drives and Mechanisms”, International Conference on Condition Monitoring, Diagnosis and Maintenance CMDM 2013, pp. 101–108, September, CIGRE
6. Y. Meng, S. Jia, M. Rong. Condition Monitoring of Vacuum Circuit Breakers Using Vibration Analysis, IEEEXplore, 2004

W artykule:

• Monitorowanie i diagnozowanie mechaniczne wyłączników
• Monitorowanie ruchu i stanu mechanizmu
• Monitorowanie układu wyzwalania

streszczenie

W artykule przeprowadzono analizę możliwości oceny stanu technicznego wyłącznika poprzez cyfrową obróbkę sygnałów napięciowych i prądowych, możliwych do uzyskania podczas normalnej pracy wyłącznika. Wyniki takich systematycznych i długoterminowych pomiarów, zebrane dla odpowiednio dużej populacji i analizowane za pomocą metod statystycznych, umożliwiają racjonalne zarządzanie zasobami. Do badań użyto wyłącznik próżniowy typu e2BRAVO firmy ELEKTROMETAL ENERGETYKA SA.



abstract

An analysis of the possibility of assessing the technical condition of the circuit breaker through digital processing of voltage and current signals, possible to obtain during normal operation of the circuit breaker, was carried out. The results of such systematic and long-term measurements, collected for a sufficiently large population and analyzed using statistical methods, enable rational resource management.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[instalacje elektroenergetyczne, wyłącznik próżniowy SN, monitorowanie, diagnozowanie, przetwornik przyspieszenia kątowego, układ wyzwalania]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: półroczna prenumerata papierowa (5 numerów) + półroczny dostęp do wszystkich treści portalu (183 dni) - 75,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata edukacyjna - roczna elektro.info - 75,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Transformatory rozdzielcze - jaki produkt wybrać?

Transformatory Transformatory w przedziale mocy od 100kVA do 3150kVA w klasie izolacji do 36kV w pełni spełniają warunki rozporządzenia Komisji Europejskiej EU548/2014 (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Liczniki energii elektrycznej do zadań specjalnych»

Liczniki energii jakie wybrać Mogą być stosowane do rozliczeń z zakładami energetycznymi, do kontroli procesów przemysłowych, do rozliczeń podnajemców oraz jako element systemów zarządzania energią. Najnowsze inteligentne liczniki umożliwiają płacenie za faktycznie zużytą energię elektryczną, kontrolę sposobu jej wykorzystania ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Roboty będą produkować roboty - to już pewne!

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Powstanie fabryka w której roboty będą produkowały roboty. Wszystko na to wygląda, że już niedługo scenariusze filmowe okażą się ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »

Liczniki energii jakie wybrać Łączniki elektrinstalacyjne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

PGG testuje instalacje PV

W Ruchu Halemba kopalni Ruda w Polskiej Grupie Górniczej została uruchomiona pilotażowa instalacja fotowoltaiczna o mocy 410 kWp. Jest to pierwsze z przedsięwzięć w dużym projekcie PGG na...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl