Обслуживание измерительных трансформаторов, конденсаторов связи.. 4 Трансформаторы тока Общие сведения
 Скачать 0.89 Mb.
|
|
65 О О б б с с л л у у ж ж и и в в а а н н и и е е и и з з м м е е р р и и т т е е л л ь ь н н ы ы х х т т р р а а н н с с ф ф о о р р м м а а т т о о р р о о в в , , к к о о н н д д е е н н с с а а т т о о р р о о в в с с в в я я з з и и , , р р а а з з р р я я д д н н и и к к о о в в , , р р е е а а к к т т о о р р о о в в и и к к а а б б е е л л е е й й 4.1. Трансформаторы тока Общие сведения. Трансформаторы тока применяются в схемах измерений и учета электрической энергии. Они являются также элементами устройств релейной защиты и автоматики. Через них релейные схемы получают информацию о состоянии электрических цепей высокого напряжения. При помощи трансформаторов тока первичный ток уменьшают до значений, наиболее удобных для питания измерительных приборов и реле. Обычно вторичные токи не превышают 1 или 5 А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в рассечку фазы электрической цепи. От первичной об- мотки, находящейся под высоким напряжением, вторичная обмотка надежно изолируется, что гарантирует безопас- ное обслуживание вторичных цепей и подключенных к ним приборов и реле. Токовые цепи нагрузки подключаются к зажимам вторичных обмоток трансформаторов тока последователь- но. Но даже при последовательном соединении сопротивление вторичной нагрузки невелико. Поэтому считают, что рабочий режим трансформаторов тока близок к режиму короткого замыкания. Размыкание вторичной обмотки при- водит к исчезновению размагничивающего действия вторичного тока, и тогда весь первичный ток становится током намагничивания. В этом режиме резко возрастает магнитная индукция в стали магнитопровода; во много раз увели- чиваются активные потери в стали, что приводит к ее перегреву, обгоранию изоляции обмотки и в конечном счете повреждению трансформатора тока. Кроме того, большой магнитный поток наводит во вторичной обмотке значительную э. д. с., которая может достигнуть десятков киловольт, что представляет опасность как для обслуживающего персонала, так и для изоляции вторичных цепей. В связи с указанным вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть всегда замкнуты на реле, приборы или закорочены на испытательных зажимах. При необходимости замены реле или прибора предвари- тельно должна устанавливаться шунтирующая их перемычка. Переносные измерительные приборы подключаются к вторичным цепям работающих трансформаторов тока с помощью разъемных испытательных зажимов или испыта- тельных блоков, позволяющих производить включение и отключение приборов без разрыва вторичной цепи. Основной мерой безопасного производства работ во вторичных токовых цепях в случае повреждения изоля- ции и попадания на вторичную цепь высокого напряжения является заземление одного из концов каждой вторичной обмотки трансформатора тока. Такое заземление обычно производится на месте их установки. В сложных схемах релейной защиты (например, в схеме токовой дифференциальной защиты шин) заземление допускается производить только в одной точке схемы (на панели защиты). Особенности конструкции. Трансформаторы тока выпускаются: для наружной установки; для внутренней установки; встроенные в проходные вводы силовых трансформаторов и баковых выключателей; накладные — надевающиеся сверху на вводы силовых трансформаторов. У встроенных и накладных трансформаторов тока первичной обмоткой служит токоведущий стержень ввода. В зависимости от рода установки и класса рабочего напряжения первичной обмотки трансформаторы тока выполняются: с литой эпоксидной изоляцией (серий ТПЛ, ТПОЛ, ТШЛ); с бумажно-масляной изоляцией в фарфоровом корпусе (серии ТФН, ТРН); с воздушной изоляцией (серии ТШВ или встроенные ТВ). Трансформаторы тока с фарфоровой изоляцией (серии ТПФ) за последние годы вытесняются из эксплуатации трансформаторами. тока с литой эпоксидной изоляцией. Фарфоровые корпусы трансформаторов тока серий ТФН, ТРН заполняются маслом. Сверху на фарфоровом корпусе устанавливается металлический маслорасширитель, вос- принимающий температурные колебания объема масла. Внутренняя полость маслорасширителя сообщается с атмо- сферой через силикагелевый воздухоосушитель. При рабочем напряжении 330кВ и выше трансформаторы тока изготовляются в виде двух ступеней (двух каскадов), что позволяет выполнять изоляцию каждой ступени на половину фазного напряжения. Обслуживание трансформаторов тока заключается в надзоре за ними и выявлении видимых неисправностей. При этом контролируется нагрузка первичной цепи и устанавливается, нет ли перегрузки. Перегрузка трансформа- торов тока по току первичной обмотки допускается до 20%. 66 Очень важно следить за нагревом и состоянием контактов, через которые проходит первичный ток. На прак- тике были случаи нагрева контактных шпилек у маслонаполненных трансформаторов тока. И если при этом на сильно нагретый контакт попадало масло, то оно воспламенялось и возникал пожар. При осмотре обращают внимание на отсутствие признаков внешних повреждений (обгорание контактов, тре- щин в фарфоре), так как трансформаторы тока подвержены термическим и динамическим воздействиям при про- хождении через них сквозных токов короткого замыкания. Важное значение имеет состояние внешней изоляции трансформаторов тока. Более 50% случаев повреждений трансформаторов тока с литой изоляцией происходит в результате перекрытий по загрязненной и увлажненной по- верхности изоляторов. У маслонаполненных трансформаторов тока проверяют уровень масла по маслоуказателю, отсутствие подте- ков масла, цвет силикагеля в воздухоосушителе. При обнаружении дефектов токоведущих частей и изоляции трансформаторы тока должны выводиться в ре- монт. 4.2. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи Общие сведения. Трансформаторы напряжения служат для преобразования высокого напряжения в низкое стандартных значений (100, 100/ З, 100/3 В), используемое для питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автоматики. Они так же, как и трансформаторы тока, изолируют (отделяют) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, обеспечивая безопасность их обслуживания. По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы э л е к т р о м а г н и т н ы е трансформато- ры напряжения мало чем отличаются от силовых трансформаторов. Однако по сравнению с последними мощность их не превышает десятков или сотен вольт-ампер. При малой мощности режим работы трансформаторов напряже- ния приближается к режиму холостого хода. Размыкание вторичной обмотки трансформатора напряжения не приво- дит к опасным последствиям. На напряжении 35кВ и ниже трансформаторы напряжения, как правило, включаются через предохранители для того, чтобы при повреждении трансформатора напряжения он не стал причиной развития аварии. На напряже- нии 110 кВ и выше предохранители не устанавливаются, так как согласно имеющимся данным повреждения таких трансформаторов напряжения происходят редко. Включение и отключение трансформаторов напряжения производится разъединителями. Для защиты трансформатора напряжения от тока короткого замыкания во вторичных цепях устанавливаются съемные трубчатые предохранители или автоматические выключатели максимального тока. Предохранители уста- навливаются в том случае, если трансформатор напряжения не питает быстродействующих защит, так как эти защи- ты могут ложно подействовать при недостаточно быстром перегорании плавкой вставки. Установка же автоматов обеспечивает эффективное срабатывание специальных блокировок, выводящих из действия отдельные виды защит при обрыве цепей напряжения. Для безопасного обслуживания вторичных цепей в случае пробоя изоляции и попадании высокого напряже- ния на вторичную обмотку один из зажимов вторичной обмотки или нулевая точка присоединяется к заземлению. В схемах соединения вторичных обмоток в звезду наиболее часто заземляется не нулевая точка, а начало обмотки фа- зы b. Это объясняется стремлением сократить на 1/3 число переключающих контактов во вторичных цепях, так как заземленная фаза может подаваться на реле помимо рубильников и вспомогательных контактов разъединителей. При использовании трансформаторов напряжения для питания оперативных цепей переменного тока допус- кается заземление нулевой точки вторичных обмоток через пробивной предохранитель, что вызывается необходи- мостью повышения уровня изоляции оперативных цепей. На время производства работ непосредственно на трансформаторе напряжения и его ошиновке правилами безопасности предписывается создание видимого разрыва не только со стороны ВН, но также и со стороны вторич- ных цепей, чтобы избежать появления напряжения на первичной обмотке за счет обратной трансформации напряже- ния от вторичных цепей, питающихся от какого-либо другого трансформатора напряжения. Для этого во вторичных цепях трансформатора напряжения устанавливаются рубильники или используются съемные предохранители. От- ключение автоматов, а также разрыв вторичных цепей вспомогательными контактами разъединителей не обеспечи- вает видимого разрыва цепи и поэтому считается недостаточным. Особенности конструкции. На подстанциях находят применение как однофазные, так и трехфазные двух- и трехобмоточные трансформаторы напряжения. Это главным образом масляные трансформаторы напряжения, маг- нитопроводы и обмотки которых погружены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предо- храняет от увлажнения и изолирует обмотки от заземленных конструкций. Оно играет также роль охлаждающей среды. В закрытых распределительных устройствах до 35 кВ успешно используются трансформаторы напряжения с литой эпоксидной изоляцией. Они обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с маслонаполненны- ми при установке в комплектных распределительных устройствах. На подстанциях 110 - 500 кВ применяются каскадные трансформаторы напряжения серии НКФ. В каскадном трансформаторе напряжения обмотка ВН делится на части, размещаемые на разных стержнях одного или несколь- ких магнитопроводов, что облегчает ее изоляцию. Так, у трансформатора напряжения типа НКФ-110 обмотка ВН 67 разделена на две части (сту- пени), каждая из которых раз- мещается на противополож- ных стержнях двухстержневого магнитопровода (рис. 4.1, а). Магнитопровод соединен с серединой обмотки ВН и нахо- дится по отношению к земле под потенциалом U ф /2, благо- даря чему обмотка ВН изоли- руется от магнитопровода только на U ф /2, что существен- но уменьшает размеры и массу трансформатора. Ступенчатое исполнение усложняет конструкцию трансформатора. Появляется необходимость в дополнитель- ных обмотках. Показанная на рис. 4.1 выравнивающая об- мотка П предназначена для равномерного распределения мощности, потребляемой вто- ричными обмотками, по обеим ступеням. Каскадные трансформа- торы напряжения на 220 кВ и выше имеют два и более маг- нитопровода (рис. 4.1,б). Число магнитопроводов обычно вдвое меньше числа ступеней каскада. Для передачи мощно- сти с обмоток одного магнито- провода на обмотки другого служат связующие обмотки Р. Вторичные обмотки у транс- форматоров напряжения серии НКФ располагаются вблизи заземляемого конца Х обмотки ВН, имеющего наименьший потенциал относительно земли. Наряду с обычными электромагнитными трансформаторами напряжения для питания измерительных прибо- ров и релейной защиты применяются емкостные делители напряжения. Они получили распространение на линиях электропередачи напряжением 500 кВ и выше. Принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ- 500 приведена на рис. 4.2. Напряжение между конденсаторами распреде- ляется обратно пропорционально емкостям U 1 /U 2 = C 2 /C 1 , где C 1 и С 2 — ем- кости конденсаторов; U 1 и U 2 — напряжения на них. Подбором емкостей добиваются получения на нижнем конденсаторе С 2 некоторой требуемой доли общего напряжения U ф . Если теперь к конденсатору С 2 подключить понижающий трансформатор Т, то последний будет выполнять те же функ- ции, что и обычный трансформатор напряжения. Емкостный делитель напряжения типа НДЕ-500 состоит из трех кон- денсаторов связи типа СМР-166/ 3-0,014 и одного конденсатора отбора мощности типа ОМР-15-0,107. Первичная обмотка трансформатора Т рас- считана на напряжение 15 кВ. Она имеет восемь ответвлений для регулиро- вания напряжения. Заградитель 3 препятствует ответвлению токов высокой частоты в трансформатор Т во время работы высокочастотной связи, аппа- ратура которой подключается к конденсаторам через фильтр присоединения ФП. Реактор Р улучшает электрические свойства схемы при увеличении нагрузки. Балластный фильтр или резистор R служит для гашения ферроре- зонансных колебаний во вторичной цепи при внезапном отключении нагрузки. Схемы включения. Однофазные и трехфазные трансформаторы на- пряжения включаются по схемам, приведенным на рис. 4.3. Два двухоб- моточных трансформатора напряжения могут быть включены на ме- 68 ждуфазное напряжение по схеме открытого треугольника (рис. 4-3,а). Схема обеспечивает получение симметричных линейных напряжений U ab U bc , U ca и применяется в установках 6 - 35 кВ. Вторичные цепи защищаются двухполюс- ным автоматическим выключателем А, при срабатывании которого подается сигнал о разрыве цепей напряжения. Последовательно с автоматическим выключателем установлен двухполюсный рубильник Р, создающий видимый разрыв вторичной цепи. По условиям безопасности на шинках вторичного напряжения заземлена фаза b. Рубильни- ки и автоматы размещаются в шкафах вблизи трансформаторов напряжения. Три однофазных двухобмоточных трансформатора напряжения могут быть соединены в трехфазную группу по схеме звезда - звезда с заземлением нейтралей обмоток ВН и НН (рис. 4.3,б). Схема позволяет включать измери- тельные приборы и реле на линейные напряжения и напряжения фаз по отношению к земле. В частности, такая схе- ма используется для включения вольтметров контроля изоляции в сетях напряжением до 35 кВ, работающих с изо- лированной нейтралью. Вторичные цепи защи- щены трубчатыми предохранителями П во всех трех фазах, так как заземлена не фаза, а нейтраль вторичной об- мотки. Трехфазный трех- стержневой двухобмо- точный трансформатор напряжения (типа НТМК), включенный по схеме на рис. 4.3, в ис- пользуется для измере- ния линейных и фазных напряжений в сетях 6 - 10 кВ. Однако он не при- годен для измерения напряжения по отноше- нию к земле, так как для этого необходимо зазем- ление нейтрали первич- ных обмоток, а оно от- сутствует. На рис. 4.3,г пока- зана схема включения трехфазного трехобмо- точного трансформатора напряжения типа НТМИ, предназначенного для сетей 6 - 10 кВ, работа- ющих с изолированной (или компенсированной) нейтралью. Трансформа- торы напряжения типа НТМИ изготовляются групповыми, т. е. состо- ящими из трех однофаз- ных трансформаторов. В эксплуатации находятся также трехфазные трехобмоточные транс- форматоры напряжения старой серии, которые выпускались с броне- стержневыми магнито- проводами (три стержня и два боковых ярма). Ос- новные вторичные об- мотки защищены трех- полюсными автоматиче- скими выключателями А. 69 Вспомогательные контакты автоматических выключателей исполь- зуются для сигнализации о разрыве цепей напряжения и блокировки защит минимального напряжения иАРВ. Дополнительные вторич- ные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, обычно служат для сигнализации о замыкании фазы на землю. К зажимам этой обмотки непосредственно подключаются только реле повы- шения напряжения, поэтому в этой цепи отсутствует рубильник. При необходимости провод от начала дополнительной обмотки а д может заводиться через четвертый нож рубильника Р. Таким же образом соединяются в трехфазные группы и однофазные трехобмоточные трансформаторы напряжения ЗНОМ в сетях 6 - 35 кВ. Однофазные трансформаторы напряжения 110 - 330 кВ серии НКФ наиболее часто включаются по схеме, показанной на рис. 4.4. К сборным шинам указанные трансформаторы напряжения присоеди- няются разъединителями без предохранителей. В цепях основной и дополнительной обмоток предусмотрены рубильники Р 1 и Р 2 для отключения трансформатора напряжения от шин вторичного напря- жения при переводе питания их от другого трансформатора напря- жения. От короткого замыкания вторичные цепи защищены тремя автоматическими выключателями: A 1 , A 2 и A 3 . В проводе от зажима на шине н (3U о ) автомат не установлен, поскольку в нормальном режиме работы на зажимах дополнительной обмотки отсутствует рабочее напряжение. Исправность же цепей 3U о периодически кон- тролируется измерением напряжения небаланса. При исправной це- пи измеряемое напряжение 1 - 3 В, а при нарушении цепи показание вольтметра пропадает. Подключение прибора производится кратко- временным нажатием кнопки. Шина и используется при проверках защит от замыканий на землю, получающих питание от цепи 3U о Схемы включения трансформаторов напряжения 500 кВ и выше независимо от их типа (каскадные или с емкостным делите- лем) мало отличаются от рассмотренной. Нет отличий и в оператив- ном обслуживании вторичных цепей. Контроль исправности вторичных цепей основной обмотки в ряде случаев производится при помощи трех реле минимального напряжения, включенных на междуфазные напряжения. При отклю- чении автомата (сгорании предохранителя) эти реле подают сигнал о разрыве цепи. Более совершенным является контроль с использова- нием комплектного реле, подключаемого к шинам вторичного напряжения (рис. 4.5). Реле РН1 включено на три фазы фильтра напряжения обратной последовательности ФНОП. Оно срабатывает при нарушении симметрии линейных напряжений (обрыв одной или двух фаз). При размыкании его контактов срабатывает реле РН, подающее сигнал о разрыве цепи напряжения. Реле РН срабатывает также и при трехфазном (симметричном к.з.), когда реле PH1 не работает. Таким образом обеспечивается подача сигнала во всех случаях нарушения цепей напряжения со стороны как НН, так и ВН. Устройство действует с выдержкой времени, превышающей время отключения к.з. в сети ВН, чтобы исключить подачу ложного сигнала. Блокировка защит при повреждениях в цепях напряжения подает сигнал о появившейся неисправности и выводит из действия (блокирует) те защиты, которые могут при этом ложно сработать, лишившись на- пряжения. Напряжение исчезает полностью или искажается по величине и фазе при перегорании предохранителей, срабатывании автоматов или об- рыве фаз. Устройства блокировок выпускаются промышленностью в виде комплектных реле, которыми снабжаются отдельные панели релейной за- щиты. Переключение питания цепей напряжения с одного трансформатора напряжения на другой предусматривается на подстанциях, имеющих две секции или системы шин и более, а также при установке трансформаторов напряжения на вводах линий. Переключение может производиться вруч- ную при помощи рубильников (ключей) или автоматически — вспо- могательными контактами разъединителей либо контактами реле по- вторителей, управляемых в свою очередь вспомогательными контактами разъединителей или выключателей. Обычно переключаются сразу все це- пи напряжения электрической цепи и только иногда переключающие ру- бильники устанавливаются на панелях отдельных комплектов защит и ав- томатики. 70 На рис. 4.6 показаны возможные схемы переключения цепей напряжения на подстанциях с двойной системой шин. На линиях дальних передач 500кВ и выше трансформаторы напряжения устанавливаются непосредственно на вводе линии. Питание цепей напряжения реле и приборов каждой линии производится от приключенного к ней трансформатора напряжения. 71 На рис. 4.7 приведена схема первичных соединений подстанции 500 кВ и схема вторичных цепей трансфор- маторов напряжения ТН1 - ТНЗ. В случае выхода из строя одного из трансформаторов напряжения (допустим, ТН1} возникает необходимость переключения питания обмоток реле и приборов линии Л1 от другого трансформатора напряжения. Для этого рубильники Р1 или Р2 поочередно ставят в положение Другие ТН, а рубильниками РЗ или Р4 соответственно подают питание от трансформатора напряжения ТН2 или ТНЗ. Очередность переключения ру- бильников определяется местными инструкциями, так как это связано с обеспечением надежности работы блокиро- вок линейных защит. Одновременное отключение рубильников Р1 и Р2 (основной и дополнительной обмоток) мо- жет привести к отказу некоторых видов блокировок и ложному отключению линии. Обслуживание трансформаторов напряжения и их вторичных цепей оперативным персоналом заключа- ется в надзоре за работой самих трансформаторов напряжения и контроле за исправностью цепей вторичного напряжения. Надзор за работой производится во время осмотров оборудования. При этом обращают внимание на общее состояние трансформаторов напряжения: наличие в них масла, отсутствие течей и состояние резиновых про- кладок; отсутствие разрядов и треска внутри трансформаторов напряжения; отсутствие следов перекрытий на по- верхности изоляторов и фарфоровых покрышек; степень загрязненности изоляторов; отсутствие трещин и сколов изоляции, а также состояние армировочных швов. При обнаружении трещин в фарфоре трансформатор напряжения должен быть отключен и подвергнут детальному осмотру и испытанию. Трансформаторы напряжения 6 - 35 кВ с небольшим объемом масла не имеют расширителей и маслоуказате- лей. Масло в них не доливается до крышки на 20 - 30 мм. И это пространство над поверхностью масла выполняет роль расширителя. Обнаружение следов вытекания масла из таких трансформаторов напряжения требует срочного вывода их из работы, проверки уровня масла и устранения течи. При осмотрах проверяют состояние уплотнений дверей шкафов вторичных соединений и отсутствие щелей, через которые может проникнуть снег, пыль и влага; осматриваются рубильники, предохранители и автоматические выключатели, а также ряды зажимов. В эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие вставки предохранителей были правильно выбра- ны. Надежность действия предохранителей обеспечивается в том случае, если номинальный ток плавкой вставки меньше в 3 - 4 раза тока к.з. в наиболее отдаленной от трансформатора напряжения точке вторичных цепей. Ток к.з. должен измеряться при включении трансформатора напряжения в работу или определяться расчетом. Набор предо- хранителей на соответствующие токи должен всегда храниться в шкафах вторичных соединений. На щитах управления и релейных щитах необходимо систематически контролировать наличие напряжения от трансформатора напряжения по вольтметрам и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, звонок). В нор- мальном режиме работы реле защиты и автоматики должны получать питание от трансформатора напряжения той системы шин, на которую включена данная электрическая цепь. При производстве оперативных переключении 72 необходимо соблюдать установленную последовательность операций не только с аппаратами высокого напряжения, но и с вторичными цепями напряжения, чтобы не лишить напряжения устройства защиты и автоматики. В случае исчезновения вторичного напряжения вследствие перегорания предохранителей НН их следует за- менить, а отключившиеся автоматические выключатели — включить, причем первыми должны восстанавливаться цепи основной обмотки, а потом — дополнительной. Если эти операции окажутся неуспешными, должны прини- маться меры к быстрейшему восстановлению питания защит и автоматики от другого трансформатора напряжения согласно указаниям местной инструкции. К замене перегоревших предохранителей ВН приступают после выполнения необходимых в этом случае опе- раций с устройствами тех защит, которые могут сработать на отключение электрической цепи. Без выяснения и устранения причины перегорания предохранителей ВН установка новых предохранителей не рекомендуется. 4.3. Конденсаторы и заградители Конденсаторы связи и отбора мощности применяются на подстанциях в измерительных устройствах типа НДЕ, в специальных устройствах отбора мощности от линий электропередачи, а также для образования высокоча- стотных (ВЧ) каналов защит, телемеханики и телефонной связи по схеме провод линии электропередачи - земля. В основу использования линий высокого напряжения для одновременной передачи электрической энергии и ВЧ сигналов положено свойство конденсаторов изменять сопротивление в зависимости от частоты проходящего через них тока. Так, если конденсатор типа СМР— 166 3, обладающий емкостью 0,014 мкФ, при частоте тока 50 Гц имеет сопротивление Х с = 10 6 2 fC = 10 6 = 227480 ОМ, то при частоте, например, 200 кГц его сопротивление уменьшится в 4000 раз и составит всего лишь 56,86Ом. Таким образом, конденсатор запирает токи низких частот, но не препятствует прохождению токов высоких частот. Устройство конденсаторов. Собственно конденсатор состоит из тонких металлических лент (обкладок) с проложенными между ними слоями изолирующей бумаги. К изолированным металлическим лентам припаивают выводы, потом их свертывают в плоские секции — элементарные конденсаторы. Конденсатор заданной емкости, рассчитанный на работу в установках с заданным номинальным напряжением, получают параллельным и последо- вательным соединением между собой определенного числа элементарных конденсаторов. Собранный конденсатор помещается в фарфоровый корпус, заполненный сухим трансформаторным маслом. Выводами конденсатора служат стальные крышки, закрывающие корпус с торца. Внутренняя полость корпуса не сообщается с атмосферой. Колеба- ние давления масла в корпусе при изменении температуры компенсируется сжатием (или выпучиванием) стенок специальных коробок расширителей, погруженных в масло. Масса воздуха в коробках расширителей постоянна. Воздух в расширителях не может соединяться ни с атмосферным воздухом, ни с маслом. Применение конденсаторов и заградителей в схемах высокочастотных каналов. При помощи конденса- торов к проводам линий высокого напряжения подключаются ВЧ посты, передающие и принимающие ВЧ сигналы (рис. 4.8). Подключение ВЧ постов производится через фильтры присоединений ФП, назначение которых состоит в том, чтобы отделить аппараты низкого напряжения от непосредственного контакта с конденсаторами и исключить влияние на них токов промышленной частоты. Во время работы ВЧ постов токи высокой частоты свободно транс- формируются из обмотки I в обмотку II, а токи утечки с частотой 50 Гц (значение их менее 1 А) проходят через пер- вичную обмотку I воздушного трансформатора Т в землю, минуя аппараты ВЧ постов.Утечка токов высокой часто- ты за пределы линии электропередачи предотвращается заградителями3, выполненными в виде резонансных конту- ров. Заградители включают в себя силовые катушки L и регулируемые конденсаторы С, размещаемые внутри кату- шек. Для токов резонансной частоты сопротивление заградителей очень велико, а для токов промышленной частоты оно ничтожно, и эти токи почти беспрепятственно проходят на типы подстанции. Заградители подвешивают на гир- ляндах изоляторов (реже устанавливают на опорах) и включат в рассечку провода линии. Через силовые катушки заградителей проходит рабочий ток линии. Осмотры. Текущие осмотры конденсаторов связи и заградителей производят одновременно с осмотром всех аппаратов, установленных в распределительном устройстве (РУ). Кроме того, при тяжелых метеорологических условиях (гололед, мокрый снег, сильный порывистый ветер) устраиваются внеочередные осмотры. Осматривая конденсаторы связи и отбора мощности, обращают внимание на чистоту поверхности фарфоровых корпусов, на от- сутствие следов просачивания масла через уплотнения фланцев и торцевых крышек, а также на отсутствие трещин в фарфоровых корпусах. Конденсаторы связи — герметичные аппараты, и течь масла из них недопустима. Даже при очень небольшой, но продолжительной течи избыточное давление в конденсаторе может иссякнуть, внутрь конденсатора начнет про- ходить свежий воздух, что приведет к увлажнению масла и выходу конденсатора из строя. Поэтому необходимо возможно раньше выявлять течи и принимать меры к их устранению. При осмотре заградителей убеждаются в хорошем состоянии контактов в местах присоединения к заградите- лю провода линии и спуска к линейному разъединителю, в целости жил проводов, а также в надежности механиче- ского крепления заградителя и подвесных изоляторов. Подвесные заградители имеют значительную массу. Они раскачиваются при сильном ветре. В связи с этим были случаи нарушения креплений и падение заградителей. 73 Большое число повреждений вызывается нарушением контактных соединений, а также изломом жил прово- дов вблизи контактных зажимов заградителей. В случае излома жил провод в ослабленном сечении обрывается или перегорает при прохождении сквозных токов к.з. и даже номинальных токов. При осмотре заградителей рекомендуется пользоваться биноклем. Целесообразны осмотры после к. з. в сети. Меры без опасности при ремонтных работах Из схемы рис. 4.8 видно, что верхняя обкладка конденсатора связи находится под фазным напряжением, а нижняя — заземлена через фильтр присоединения. Таким образом, падение фазного напряжения происходит на со- противлении всех элементов конденсатора и фильтра присоединения. Если в последовательной цепи конденсатор — фильтр присоединения — земля произойдет обрыв, то в схеме по- явится опасное напря- жение. Обрыв цепи может произойти не- заметно во время экс- плуатации или ре- монтных работ на фильтре присоедине- ния. Поэтому для без- опасного производства работ на фильтре при- соединения без снятия напряжения с линии электропередачи необ- ходимо включить за- земляющий разъеди- нитель ЗН. Любые работы на конденсаторах свя- зи, находящихся под напряжением, а так- же касание изолирую- щей подставки или ее фланцев недопустимы даже при включенном заземляющем разъеди- нителе. 4.4. Разрядники Электрическое оборудование может оказаться под повышенным (по сравнению с номинальным) напряжением при грозе и коммутации электрических цепей. Для ограничения перенапряжений, воздействующих на изоляцию подстанций, применяются вентильные разрядники. В эксплуатации находятся различные типы разрядников (РВП, РВС, РВМ, РВМК). Обязательными элементами вентильного разрядника являются искровой промежуток и последо- вательно включенный с ним нелинейный резистор. В нормальных условиях работы электроустановки искровой промежуток отделяет токоведущие части от заземления и он же срезает волну опасного перенапряжения, обеспечи- вая при этом гашение дуги сопровождающего тока (тока промышленной частоты, проходящего вслед за импульс- ным током). На соответствующий класс напряжения искровой промежуток разрядника набирается из групп единичных ис- кровых промежутков. В разрядниках типа РВС каждый единичный искровой промежуток создается двумя штампо- ванными латунными шайбами, разделенными тонкой миканитовой или электрокартонной прокладкой. Разрядники типов РВМ и РВМК имеют искровые промежутки с магнитным гашением дуги. Для выравнивания распределения напряжения между группами единичных искровых промежутков они шунтируются подключенными к ним резисто- рами. Последовательные нелинейные резисторы состоят из вилитовых, а у разрядников высших классов напряже- ния — тервитовых дисков, собранных в блоки. Диски обладают свойством изменять сопротивление в зависимости от приложенного к ним напряжения. С увеличением напряжения сопротивление их падает, что способствует про- хождению больших импульсных токов молнии при небольшом падении напряжения на разряднике. Вилит невлагостоек.Во влажной атмосфере он резко ухудшает свои характеристики. Поэтому все элементы вентильных разрядников размещают в герметичных фарфоровых покрышках. Герметичность покрышек обеспечива- ется тщательным армированием фланцев и уплотнением торцевых крышек озоностойкой резиной. 74 Вентильные разрядники отвечают своему назначению только при наличии хорошего заземления нижнего фланца. При отсутствии заземления разрядник работать не будет. Заземляют разрядники присоединением к общему заземляющему устройству подстанции, сопротивление которого нормируется. Наблюдение за работой вентильных разрядников ведется по показаниям регистраторов срабатывания. Они включаются последовательно в цепь разрядник — земля, и через них проходит импульсный ток. Регистраторы типа РВР рассчитаны на 10 срабатываний. При появлении в смотровом окне красной риски регистратор перезаряжают (устанавливают новые плавкие вставки). Регистраторы типа РР, отличающиеся по устройству от регистраторов типа РВР, допускают до 1000 срабатываний. При осмотрах вентильных разрядников обращается внимание на целость фарфоровых покрышек, армировоч- ных швов и резиновых уплотнений. Поверхность фарфоровых покрышек должна быть всегда чистой, так как вентильные разрядники обычной конструкции не рассчитаны на работу в районах с загрязненной атмосферой. Грязь на поверхности покрышек иска- жает распределение напряжения вдоль разрядника, что может привести к его перекрытию даже при номинальном рабочем напряжении. Отмечены случаи загрязнения изоляторов оттяжек разрядников, что также недопустимо. Представляет опасность высокая трава около разрядника, которая может зашунтировать его нижние элементы. В случае загрязнения изоляции разрядника его необходимо отключить и протереть, траву — выкосить. Эффективным способом уничтожения травы является химическая обработка почвы в зоне установки разрядников. Опыт эксплуатации показывает, что внутри разрядников также могут быть повреждения: разрывы в цепях шунтирующих резисторов, увлажнение дисков последовательных резисторов и т. д. Такие повреждения обычно вы- являются профилактическими испытаниями. Однако в процессе развития повреждения внутри разрядника могут возникать потрескивания, необычные для разрядников шумы, которые могут быть обнаружены на слух. Все виды работ на разрядниках, а также установка на них заземлений должны производиться с лестниц- стремянок. Пользование приставными лестницами приводит к поломке фарфоровых покрышек особенно у разряд- ников типа РВС. 4.5. Реакторы Реакторы предназначены для ограничения токов к.з. и поддержания напряжения на шинах при повреждении за реактором. Одновременно реакторы облегчают условия работы и позволяют применять более простое и дешевое оборудование. По схеме включения реакторы могут быть линейные, групповые (когда через реактор питается группа линий) и секционные. Секционные реакторы устанавливаются главным образом для ограничения тока к.з. в пределах дан- ного РУ. В нормальных условиях потеря напряжения в реакторе не превышает 1,5 - 2%. При прохождении тока к.з. па- дение напряжения на реакторе резко возрастает, за счет чего на шинах сохраняется достаточно высокое (не менее 70% номинального) остаточное напряжение, что повышает надежность работы потребителей. Потеря активной мощности в реакторе составляет 0,1 - 0,2% проходящей через него мощности. Но даже эта небольшая потеря мощ- ности приводит к выделению реактором большого количества тепловой энергии. В режиме к.з. реакторы подверга- ются воздействию значительных электродинамических сил, возникающих как между фазами, так и отдельными вит- ками каждого реактора. В связи с этим возможны обрывы и деформации витков, разрушения изоляторов, появление трещин в бетоне стоек. Наряду с реакторами обычной конструкции применяются сдвоенные реакторы - две индукционные катушки с общей осью и одинаковым направлением намотки витков. К выводу от места соединения катушек между собой обычно присоединяется источник питания (трансформатор), а к концам - нагрузка. Между катушками существует электромагнитная связь. В нормальном режиме работы токи нагрузки в катушках направлены в разные стороны. Благодаря взаимному влиянию противоположно направленных токов в катушках падение напряжения в них меньше, чем в случае обычного реактора. Это является преимуществом сдвоенного реактора. При к.з. со стороны одной из ветвей ток в ней будет намного больше тока в другой ветви реактора. Влияние взаимной индуктивности снижается. Если принять за индуктивность ветви реактора значение L, а взаимной индуктивности — М, то при коэффициенте связи К св = M/L= 0,5 индуктивное сопротивление реактора в режиме к.з. возрастает примерно в 2 раза по сравнению с нормальным режимом работы, что увеличивает токоограничивающий эффект сдвоенного реактора. Осмотры и обслуживание. При систематических внешних осмотрах, а также при осмотрах после к.з., дей- ствию которого подвергается реактор, проверяют отсутствие повреждений обмоток и токопроводящих шин, бетон- ных стоек, витковой и фарфоровой изоляции. Особое внимание обращают на качество соединений контактных пла- стин с обмотками, на отсутствие нагрева в местах присоединения шин к реактору. Периодически проверяют исправность вентиляции помещений, так как реакторы внутренней установки изго- товляются для работы в хорошо вентилируемых сухих помещениях. Недостаточная по объему или неправильно направленная вентиляция может привести к недопустимому перегреву окружающего воздуха и обмотки реактора. Значительную опасность для бетонных стоек реактора представляет влага, которую бетон быстро впитывает и снижает свое сопротивление в 2 - 3 раза. Такое снижение сопротивления не опасно для реактора в нормальных усло- виях работы, но при к.з. по отсыревшему бетону может произойти перекрытие между витками, так как на реакторе в 75 это время будет большое падение напряжения. При появлении в сети перенапряжений через увлажненные стойки и опорную изоляцию возможны перекрытия реакторов, что неоднократно имело место на практике. В эксплуатации сопротивление изоляции обмоток реактора относительно шпилек (или верхних фланцев опорных изоляторов) проверяют мегаомметром 1000 - 2500В, оно должно быть не менее 0,1МОм.Опорные изоля- торы испытывают повышенным напряжением промышленной частоты.Все испытания, проверки и чистку изоляции от пыли производят одновременно с ремонтом оборудования присоединения. После ремонта проверяют, не оставле- ны ли посторонние предметы (инструмент, болты, шайбы и пр.) на обмотке и стойках во избежание попадания их в магнитное поле реактора. Перегрузка. Заводы-изготовители рекомендуют воздерживаться от всякого вида продолжительных перегру- зок бетонных реакторов, так как сильный нагрев в сочетании с вибрацией может привести к появлению трещин в бетонных стойках и снижению динамической стойкости реактора. Особенно опасна перегрузка сдвоенных реакто- ров. В аварийных случаях бетонные реакторы могут допускать одну из следующих кратковременных перегрузок сверх номинального тока (независимо от длительности предшествующей нагрузки, температуры охлаждающей сре- ды и места установки): Перегрузка, % …………................. 20 30 40 50 60 Продолжительность, мин .............. 60 45 32 18 5 4.6. Силовые и контрольные кабели Питание потребителей от подстанций обычно осуществляется кабельными линиями 6 - 10 кВ. Вся силовая и осветительная проводка на подстанциях также выполняется силовыми кабелями, а цепей управления и сигнализации - контрольными кабелями. Внутри зданий и сооружений кабели прокладывают по специальным конструкциям, в коробах и шахтах. На территориях подстанции кабели прокладывают в земле, траншеях, туннелях, а при прокладке над землей — в лот- ках. Местом сосредоточения контрольных кабелей на подстанциях являются кабельные полуэтажи. Конструктивными частями кабеля любого напряжения являются: токоведущие жилы; изоляция, отделяющая токоведущие жилы друг от друга и от земли; защитные оболочки, накладываемые поверх изоляции кабеля для защи- ты от внешних воздействий. Токоведущие жилы изготовляются из медных или алюминиевых проволок. По числу жил силовые кабели бы- вают одно-, двух-, трех- и четырехжильные. Распространение получили одно- и трехжильные силовые кабели. Кон- трольные кабели изготовляются многожильными при небольшом сечении жил. Изоляция кабелей выполняется из специальных сортов бумаги, пропитываемой вязким изоляционным соста- вом (минеральное масло с канифолью) у кабелей до 35 кВ и невязким особым минеральным маслом у кабелей 110— 220 кВ. В эксплуатации находятся кабели до 10 кВ со сплошной полиэтиленовой изоляцией жил. Изоляция кон- трольных кабелей может быть бумажной, резиновой, поливинилхлоридной и полиэтиленовой. Защитные оболочки накладываются поверх изоляции кабеля. Их изготавливают из свинца, алюминия и поли- винилхлорида. Они защищают кабель от проникновения влаги и вредных веществ. От механических воздействий кабель защищается стальными лентами или проволоками, от коррозии — битумными покровами. При сооружении кабельных линий отдельные отрезки кабелей соединяют между собой при помощи соедини- тельных муфт. В РУ концы кабелей оконцовывают концевыми муфтами или заделками. Допустимые нагрузки. Нагрузка кабельных линий рассчитывается по условию допустимых температур нагрева токоведущих жил. Максимально допустимые температуры установлены в зависимости от рабочего напря- жения и вида изоляции кабеля: Номинальное напряжение, кВ .......…………….... 6 10 20-35 Температура нагрева жил, °С: из бумажной пропитанной изоляции ........ 65 60 50 из пластмассовой изоляции ........………... 65 65 65 Для маслонаполненных кабельных линий 110 кВ длительно допустимая температура нагрева жил 70°С, а для кабелей 220 кВ - 65 С. Проверка температуры нагрева жил силовых кабелей может производиться измерением температуры их ме- таллических оболочек с учетом перепада температуры от металлических оболочек до жил. Однако на подстанциях температура жил кабелей, как правило, контролируется редко. Длительно допустимые (эксплуатационные) нагрузки силовых кабелей определяются в зависимости от темпе- ратуры среды, в которой проложен кабель, и условий прокладки (в земле, трубах, блоках и т. д.). Значения эксплуа- тационных нагрузок отмечаются на шкалах щитовых приборов, по которым ведется контроль за нагрузкой. Осмотры. При осмотрах открыто проложенных кабелей проверяют: отсутствие механических повреждений брони, вмятин, крутых изгибов, вспучиваний оболочек, следов вытекания мастики; наличие антикоррозионных по- крытий брони; защищенность соединительных муфт стальными или асбестоцементными трубами (соединительные муфты на контрольно-сигнальных кабелях трубами не защищают); правильность раскладки кабелей на опорных конструкциях и состояние самих конструкций; состояние концевых муфт и заделок; отсутствие нагрева нако- нечников жил и выплавлений алюминиевых шин в местах контактных соединений с наконечниками. 76 При осмотрах кабелей в кабельных полуэтажах подстанции проверяют также: исправность цепей освещения и вентиляции, наличие и достаточность средств пожаротушения, состояние несгораемых перегородок и уплотнений кабелей в местах прохода их в другие помещения, отсутствие посторонних предметов и особенно горючих материа- лов, наличие маркировки кабелей. При осмотрах концевых муфт маслонаполненных кабелей обращают внимание на отсутствие подтеков масла через места уплотнений, а также подтеков на питающих маслопроводах; отсутствие трещин в местах паек, трещин и сколов фарфоровых покрышек; целость заземляющих спусков. Исправность концевых муфт определяется на слух. В случае обнаружения звуков разряда или перекрытий в концевой муфте кабельная линия должна выводиться в ре- монт в возможно короткий срок. Проверяют уровень масла в маслоподпитывающих баках; исправность вентилей, отсутствие утечек масла из баков; правильность установки стрелок на электроконтактных манометрах — датчиках сигнализации о падении давления в кабеле в случае утечки масла. Снижение уровня масла в баках и отклонение стрелок манометров в сторону уменьшения давления при отсутствии повреждений концевых устройств свидетель- ствует о появлении утечек масла из кабеля на его трассе. Об этом необходимо немедленно сообщить главному ин- женеру предприятия электросетей, так как это угрожает аварийным выходом кабеля из строя. Маслонаполненные кабельные линии оборудуются установками катодной поляризации для защиты брони и оболочек кабеля от разрушающего действия блуждающих токов и агрессивных почв. От установок катодной защиты оболочкам кабелей сообщается отрицательный потенциал, что предотвращает их электролитическую и электрохи- мическую коррозию. Внешний осмотр установок катодной защиты должен производиться не реже 1 раза в месяц. При этом прове- ряют исправность проводки от источника питания, плотность подсоединения дренажных кабелей, отсутствие нагре- ва контактов селеновых выпрямителей, загрязнений установки. Профилактические испытания позволяют выявить и своевременно устранить слабые места в изоляции ка- белей. Основным методом является испытание повышенным напряжением постоянного тока. Испытание перемен- ным током требует применения мощных испытательных установок, поскольку кабели обладают большой зарядной реактивной мощностью. Подчеркнем, что повышенное напряжение постоянного тока не оказывает вредного воздействия на хорошую изоляцию, так как при этом не появляется опасная начальная ионизация, в то же время ослабленные места в изоля- ции доводятся до пробоя энергией, развивающейся в месте повреждения. Наибольшее распространение получил метод испытания отключенных от сети кабельных линий при помощи имеющихся на подстанциях стационарных испытательных установок с кенотронной лампой (аппараты типа АИИ- 70) или с полупроводниковыми вентилями. Последние более предпочтительны, так как не дают рентгеновского из- лучения (возникающего при работе кенотронной лампы), чрезмерные дозы которого оказывают вредное влияние на организм человека. С помощью испытательных установок производится однополупериодное выпрямление переменного тока вы- сокого напряжения промышленной частоты. Испытание производится по схеме, представленной на рис. 4.9. Для испытаний кабельную линию отключают и заземляют. Затем с одной из фаз снимают заземление и к ней подключа- ют испытательную установку. Две другие жилы в это время остаются заземленными. По такой схеме поочередно испытывают изоляцию всех жил. При этом проверяется как междуфазная, так и поясная изоляция кабеля. Значения испытательных напряжений и время выдержки под напряжением для кабелей разных номинальных напряжений следующие: Номинальное напряжение кабеля, кВ ... 6 10 20 35 Испытательное напряжение, кВ …… 30-50 50-75 80-100 150-175 Время выдержки, мин .....…………… 5 5 5 5 Подъем напряжения до максимального испытательного ведется пятью - шестью ступенями. Состояние изоля- ции оценивается не только значением тока утечки, но главным образом характером его изменения и асимметрией тока по фазам. При удовлетворительном состоянии изоляции ток утечки в момент подъема напряжения на каждой степени резко возрастает за счет заряда емкости кабеля, а потом быстро спадает: у кабелей 6 - 10кВ до значения менее 300 мкА, у кабелей 20 - 35кВ до 800 мкА. При наличии дефекта ток утечки спадает медленно и даже может возрасти. Запись тока утечки производится на последней минуте испытаний. Абсолютное его значение не может рассматриваться как браковочный показатель, так как оно зависит от длины кабельной линии, температуры кабеля, состояния концевых муфт и других условий. Асимметрия, т. е. разница значений токов утечки по фазам кабелей с неповрежденной изоляцией, должна быть не более 50%. Дефектная изоляция обычно пробивается в момент подъема напряжения. При этом от броска тока автомати- чески отключается испытательная установка. Периодичность профилактических испытаний кабельных линий городских сетей 6 - 35 кВ - не реже 1 раза в год. Автоматизированные участки сетей, работающие без повреждений более 5 лет, могут испытываться 1 раз в 3 года. После ремонта кабеля обязательно проведение внеочередных испытаний. Профилактические испытания кабельных линий производятся дежурным персоналом по распоряжению дис- петчера. При испытаниях необходимо строгое соблюдение правил техники безопасности. В частности, в момент по- дачи на кабель высокого напряженияв РУ и у кенотронной установки не должны находиться лица, не имеющие прямого отношения к испытаниям. |