2.8. Осмотры и контроль за работой

Осмотр компенсатора, находящегося в работе, дежурным персоналом производится не реже 1 раза в смену. Кроме того, периодические осмотры должны производиться инженерно-техническими работниками участков и служб подстанций.

При осмотре проверяется:

• режим работы компенсатора и температура активных частей машины;

• сопротивление изоляции цепи возбуждения и подшипников;

• вибрация подшипников;

• работа систем охлаждения и смазки;

• внешнее состояние компенсатора и системы возбуждения.

Контроль за режимом работы и температурой активных частей машины ведется по измерительным приборам. Их показания не должны выходить за допустимые пределы, отмеченные на шкалах этих приборов красной чертой. Логометры с переключателями должны быть снабжены таблицами максимальных значений измеряемых температур, которые достигаются при работе в номинальном режиме. Показания приборов, характеризующих состояние компенсатора, записывают в щитовую ведомость (или журнал) не реже 2 раз в смену. При отклонении теплового режима компенсатора от номинального проверяют показания прибора, а затем убеждаются в нормальном поступлении охлаждающей воды, открытии задвижек газоохладителей; проверяют напряжение, значение и симметрию тока нагрузки компенсатора. Если причину повышения температуры выявить и устранить не удается, необходимо разгрузить компенсатор и проконтролировать снижение температуры. В случае неэффективности принятых мер компенсатор отключают от сети.

Компенсаторы обладают различной мощностью при работе в емкостном и индуктивном квадрантах. В режиме недовозбуждения (индуктивный квадрант) мощность компенсатора обычно составляет не более 50% его номинальной мощности при неизменном значении температуры и постоянном давлении охлаждающего газа. При работе в индуктивном квадранте мощность ограничивается в связи с появлением местных нагревов лобовых частей обмотки и магнитных частей машины. Допустимая мощность в каждом отдельном случае устанавливается на основании результатов тепловых испытаний и указывается в эксплуатационной карте. Там же приводятся нагрузки компенсатора при разном давлении водорода, а также наибольшие допустимые в эксплуатации температуры обмоток статора, ротора и сердечника статора.

Согласно ГОСТ 609-75 температура обмоток, имеющих изоляцию класса В, и стали компенсаторов в установившемся номинальном режиме не должна превышать следующих значений, °С:

Обмотка статора при охлаждении:

воздушном ...............…………………....... 105

водородном при избыточном давлении:

5 кПа ....………………………................ 105

50 кПа ........…………………….............. 100

100 кПа ....………………….................. 95

200 кПа ....………………….................. 90

Обмотка ротора (независимо от вида охлаждающей среды и давления) ........................ 130

Сердечник статора (независимо от вида охлаждающей среды и давления) ........…….............. 105

Температура воды, поступающей в охладитель компенсатора, не должна быть выше 30С, а охлажденного газа 40С. Перепад температур охлаждающего газа, а также воды в газоохладителях при номинальной мощности компенсатора должен находиться в пределах 6,5 - 9,5С.

Компенсаторы рассчитаны на работу с номинальной мощностью при отклонении напряжения от номинального в пределах  5%. Повышение напряжения сверх номинального сопровождается увеличением потерь в стали, ее перегревом. Чтобы уменьшить нагрев стали, вызванный повышением напряжения, снижают токовую нагрузку до такого значения, при котором мощность компенсатора (кВА) не превышала бы номинальной. По условию нагрева активной стали работа компенсаторов с напряжением более чем 1,1 U_ном, как правило, не разрешается.

При напряжении менее 0,95 U_ном компенсатор не может длительно работать с номинальной мощностью, так как для этого необходимо увеличить ток статора, а он не должен быть выше 1,05 I_ном. Только в аварийных режимах при значительном понижении напряжения в энергосистеме разрешается кратковременная перегрузка компенсаторов по току статора и ротора. Продолжительность перегрузки нормируется кратностью тока статора, отнесенного к его длительно допустимому значению при данной температуре и давлении охлаждающего газа.

Длительность перегрузки в зависимости от кратности тока приведена ниже:

Продолжительность пере­грузки, мин .…... 60 15 6 5 4 3 2 1

Кратность перегрузки по току статора ..... 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,4 1,5 2,0

Ток ротора при перегрузке устанавливается соответствующим токовой нагрузке статора.

По истечении времени перегрузки следует принять меры к снижению нагрузки компенсатора до номинальной. К аварийным перегрузкам не разрешается прибегать повседневно в часы прохождения максимумов нагрузки.

К онтроль изоляции цепи возбуждения. Работа компенсатора с замыканием на землю в цепи возбуждения не допускается. Причиной столь жесткого требования является опасность появления второго замыкания на землю, вследствие чего может оказаться зашунтированной часть витков и даже целиком отдельные катушки ротора. Появляющаяся в этом случае магнитная асимметрия может привести к серьезным механическим повреждениям компенсатора. Известны, например, случаи тяжелых повреждений, когда компенсатор срывало с фундаментных болтов. Для своевременного выявления дефектов изоляции в эксплуатаии систематически (не реже 1 раза в смену) контролируется состояние изоляции цепей возбуждения относительно земли. Замеры производятся высокоомным вольтметром. При этом измеряется напряжение U между контактными кольцами ротора, а также напряжение U₁ и U₂ между каждым контактным кольцом и валом ротора. Сопротивления изоляции подсчитываются по формуле

где rs - внутреннее сопротивление вольтметра (80 - 100 кОм).

При хорошей изоляции цепей возбуждения напряжения U₁ и U₂ близки к нулю. Если одно из этих показаний окажется равным нулю, а другое - полному напряжению возбуждения, то это служит признаком наличия металлического замыкания на землю. В этом случае ком­пенсатор необходимо отключить от сети и вывести в ремонт для устранения дефекта.

Контроль изоляции подшипников. У компенсатора контролируется состояние изоляции стойки подшипника от фундаментной плиты. Нарушение изоляции ведет к образованию пути для прохождения через подшипники, вал и станину паразитных токов, появляющихся в стали ротора вследствие небольшой, но всегда имеющейся несимметрии магнитной системы машины. Эти токи могут привести к повреждению шейки вала и поверхности вкладышей подшипников.

Состояние изоляции проверяется путем измерения и сравнения между собой двух напряжений: между концами вала ротора и на изоляционной прокладке стойки. Для получения правильных результатов измерения последнего напряжения масляные пленки в подшипниках должны шунтироваться временной перемычкой, присоединяемой с помощью контактных щупов к валу и стойке подшипника. При хорошей изоляции оба напряжения должны быть равны. Если изоляция неисправна, напряжение на прокладке будет меньше напряжения на валу ротора. Для контроля состояния изоляции подшипников компенсаторов серии КСВ выполняются стационарные схемы измерения.

Контроль вибрации. Вибрация компенсатора может быть вызвана как механической неуравновешенностью ротора, так и несимметрией электромагнитных сил в машине. Механическая неуравновешенность ротора (его разбалансировка) возникает, например, при ослаблении креплений и перемещении отдельных вращающихся дета­лей, при износе подшипников, появлении трещин в узлах крепления полюсов и т. д. Вибрация, вызванная механическими причинами, почти не зависит от изменения нагрузки компенсатора и появляется уже на холостом ходу машины.

Несимметрия электромагнитных сил, действующих на ротор, может возникнуть в результате нарушения равномерности воздушного зазора в машине или появлении виткового замыкания в обмотке ротора. Вибрация, связанная с несимметрией электромагнитных сил, зависит от нагрузки компенсатора и возрастает с увеличением тока возбуждения. В эксплуатации наиболее часто вибрация возникает в результате воздействия обоих, указанных выше факторов.

Независимо от причины появления вибрации она сравнительно быстро вызывает износ отдельных деталей и приводит к разрушению компенсатора. Установлено, что вибрация подшипников у компенсаторов не должна превышать 80 мкм. При осмотре компенсатора его вибрационное состояние проверяется, как правило, на ощупь. В случае резкого повышения вибрации компенсатор разгружают и, если вибрация не прекращается, отключают от сети и затормаживают.

На компенсаторах серии КСВ предусмотрено дистанционное измерение вибрации. В схемах измерения используются индукционные датчики, прикрепляемые к подшипникам.

Проверка работы систем охлаждения и смазки. При осмотре обращается внимание на положение вентилей водяной и газовой систем охлаждения, а также системы смазки подшипников. Положение вентилей и кранов должно соответствовать режиму работы системы. Все вентили и краны должны быть пронумерованы и на них должны быть нанесены индексы: в системе смазки — М; в газовой системе, заполненной водородом, — В, углекислым газом — У. Индексы указываются перед номером вентиля и крана.

Проверяется уровень воды в брызгальных бассейнах, работа сопл, давление и температура воды в напорном и сливном коллекторах компенсатора. На ощупь проверяется температура двигателей циркуляционных насосов и уровень масла в подшипниках.

При наличии установок противонакипной магнитной обработки воды (типа ЭМА) проверяются напряжение и выпрямленный ток, и соответствие их установленным во время наладочных испытаний параметрам. Важен также контроль температуры полупроводниковых выпрямителей, так как их нормальная работа возможна только в строго определенном диапазоне температур.

В схемах охлаждения ртутных вентилей ионного возбуждения, где ртутные преобразователи охлаждаются по замкнутому циклу конденсатом, охлаждаемым в свою очередь технической водой в теплообменнике, проверяются циркуляция, давление и температура технической воды и конденсата, а также работа дистиллятора, теплообменника и конденсатного насоса. Системы охлаждения вентилей часто работают недостаточно надежно: засоряются шланги циркуляционной системы, а терморегуляторы типа РИД-ЦНИИ не обеспечивают поддержание необходимой температуры. Между тем температура охлаждающей вентили воды должна поддерживаться в определенном при наладке узком диапазоне (например, в диапазоне 38 - 42С). Снижение температуры воды может привести к погасанию катодной дуги, а превышение — к появлению обратных зажиганий и последующему повреждению вентилей. Перепад температуры воды на входе и выходе из вентилей не должен превышать 7°С.

При осмотре масляной системы проверяются (на ощупь и на слух) работа маслонасоса, давление и температура циркулирующего масла; уровень масла в маслобаке. Снижение уровня масла в баке до уровня сливного маслопровода вызывает подсос воздуха в маслосистему, срыв струи масла и отключение компенсатора.

Состояние газовой системы проверяется по давлению водорода, отсутствию утечек водорода на слух, а также путем контрольных замеров давления по манометру, проводимых через 1 ч при постоянном температурном режиме компенсатора. Отбирается проба газа из компенсатора и производится ее химический анализ на аппарате типа ВТИ-2. По результатам анализа проверяют, правильно ли работает автоматический газоанализатор. При неисправности автоматического газоанализатора он отключается, а состав газа контролируется химическим анализом, проводимым не реже 1 раза в смену.

Проверка состояния компенсатора и оборудования систем возбуждения. Работающий компенсатор прослушивается. Если компенсатор исправен, характер его шума не изменяется. У компенсаторов серии КС, подшипники которых доступны для внешнего осмотра, проверяется циркуляция масла и вращение латунных колец самосмазки. Осмотром устанавливается, не загрязнены ли выступающие края изоляционных прокладок под стойками подшипников и не зашунтированы ли прокладки металлическими предметами.

Осматривается щеточный аппарат. Щетки на кольцах ротора и коллекторе возбудителя не должны иметь искрения, так как при постепенном усилении оно может привести к круговому огню на коллекторе и к.з. между кольцами ротора. Вероятность возникновения кругового огня и перекрытия коллекторных пластин особенно возрастает в режиме форсировки возбуждения. Среди причин, вызывающих искрение щеток на кольцах ротора, могут быть названы следующие:

• недостаточное нажатие всех или части щеток;

• плохая подгонка (не по всей поверхности) щеток к кольцам;

• подгар рабочей поверхности колец;

• заклинивание щеток в щеткодержателях;

• применение щеток разных марок или различных по характеристикам;

• срабатывание щеток до максимально допустимой величины;

• вибрация щеток из-за биения поверхности колец вследствие неравномерной выработки или вибрации конца вала ротора.

Искрение на коллекторе возбудителя помимо указанных выше причин может произойти также вследствие возвышения миканитовых прокладок над поверхностью коллекторных пластин, из-за неудовлетворительной наладки коммутации, при витковых замыканиях в обмотках главных и дополнительных полюсов, некачественной пайки в петушках коллектора. Часто искрение щеток вызывается их перегрузкой. Дополнительное нажатие на них пружинами еще больше увеличивает перегрузку и искрение. Поэтому следует добиваться равномерного нажатия пружин на все щетки и увеличивать нажатие лишь там, где оно недостаточно. Нормальным считается давление 1,5 - 2,0 Н/см².

Безыскровой работе щеток способствуют винтовые канавки на их рабочей поверхности, а при отсутствии канавок — диагональные проре­зи, наносимые ножовочным полотном на глубину 6 - 8 мм.

Многолетняя практика показала, что на коллекторах возбудителей хорошо работают электрографитированные щетки марок ЭГ-2 и ЭГ-14, а в водородной среде на кольцах компенсаторов серии КСВ — щетки марки ЭГ-4. Некоторое повышение давления водорода и увеличение его влажности улучшает работу щеточного аппарата. При работе электрических машин поверхности их коллекторов и колец покрываются тонким темным слоем так называемой политуры, представляющей собой пленку закиси меди, покрытую частицами графита. Медные поверхности, получившие политуру, изнашиваются медленнее, чем свежеотполированная медь. Поэтому при ремонте без надобности никогда не следует удалять политуру шлифовкой.

При осмотре электромашинных возбудителей проверяется работа системы смазки подшипников и нагрев возбудителя. Допустимая температура нагрева обмоток возбудителей 70°С, стали и коллектора 80С.

При ионной системе возбуждения ведется надзор за работой и охлаждением вентилей, отсутствием течей в системе охлаждения, а также за состоянием всех вспомогательных устройств, размещенных в шкафах управления ртутными вентилями. Следует контролировать значения токов рабочей I_раб и форсировочной I_форс групп вентилей. Отношение токов I_форс / I_раб должно быть равно 0,5 - 0,6. Заме­тим, что наиболее долговечная работа ртутных вентилей наблюдается при непрерывной работе, частые отключения и включения их вредны.

Частыми неисправностями анодных выключателей серии ВАБ являются приваривания контактов. Отказ в отключении выключателя из-за сваривания контактов в случае обратного зажигания приводит к отключению компенсатора. Профилактической мерой в данном случае является проверка положения контактов анодных выключателей при каждом плановом отключении компенсатора от сети.

Допустимые перегрузки ионных возбудителей соответствуют сле­дующим кратковременным перегрузкам ротора по току:

Кратность перегрузки I_р / I_р,раб ........... 2,0 1,5 1,2

Продолжительность, с .....………........ 20 60 240

Контроль за работой систем бесщеточного возбуждения (БЩВ) ведется по измерительным приборам и сигнальной аппаратуре, размещенной на панели автоматического регулятора возбуждения (АРВ). При осмотре проверяется положение сигнальных устройств, реле, переключателей, а также состояние и охлаждение тиристоров. Для их нормальной работы необходим свободный приток охлаждающего воздуха.

Система БЩВ снабжена защитой от внутренних к.з. в цепях ротора и защитой тиристорного преобразователя от сверхтоков. При неисправ­ности в системе возбуждения сигналы передаются на щит управления. При получении любого сигнала неисправности в системе возбуждения персонал обязан согласно местной инструкции принять меры к выяснению причины и устранению неисправности. Во всех случаях потери компенсатором возбуждения и неуспешных попыток его восстановления компенсатор следует отключать от сети, так как, потребляя реактивную мощность, он увеличивает потери в сети и понижает напряжение на шинах подстанции.