Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник ТЭО ЭОС Макаров.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
5.44 Mб
Скачать

10.5. Обслуживание измерительных трансформаторов, конденсаторов связи, разрядников и ограничителей перенапряжений

Трансформаторы тока. Трансформаторы тока (ТТ) применяют 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 (рис. 10.16).

При помощи ТТ первичный ток уменьшают до значений, наи­более удобных для питания измерительных приборов и реле. Обычно вторичные токи не превышают 1 или 5 А.

Первичные обмотки ТТ включают в рассечку электрической цепи, а вторичные замыкают на нагрузку (приборы, реле). Размы­кание вторичной обмотки ТТ может привести к аварийному ре­жиму, при котором резко возрастают магнитный поток в сердеч­нике и ЭДС на разомкнутых зажимах. При этом максимальное зна­чение ЭДС может достигнуть нескольких киловольт. При магнитном насыщении увеличиваются активные потери в магнитопроводе, что приводит к его нагреву и обгоранию изоляции облаток. Неиспользуемые в эксплуатации вторичные обмотки закорачивают при помощи специальных зажимов.

Первичные обмотки ТТ изолируют от вторичных на полное рабочее напряжение. Однако на случай повреждения изоляции при­нимаются меры, обеспечивающие безопасность работ во вторич­ных цепях. Для этого один из концов вторичной обмотки ТТ за­земляют. В сложных схемах релейной защиты (например, в схеме токовой дифференциальной защиты шин) заземление допускает­ся производить только в одной точке схемы (на панели защиты).

По своей конструкции трансформаторы тока выпускают:

для наружной установки;

внутренней установки;

встроенные в проходные вводы силовых трансформаторов и баковых выключателей;

накладные, надевающиеся сверху на вводы силовых трансфор­маторов.

У встроенных и накладных ТТ первичной обмоткой служит токоведущий стержень ввода.

В зависимости от рода установки и класса рабочего напряже­ния первичной обмотки ТТ выполняют:

с литой эпоксидной изоляцией (серии ТПЛ, ТПОЛ, ТШЛ);

бумажно-масляной изоляцией в фарфоровом корпусе (серии ТФН, ТРИ);

воздушной изоляцией (серии ТШВ или встроенные ТВ).

Обслуживание трансформаторов тока заключается в надзоре за ними и выявлении видимых неисправностей. При этом контроли­руют нагрузку первичной цепи и устанавливают, нет ли перегруз­ки. Перегрузка ТТ по току первичной обмотки допускается до 20 %.

Очень важно следить за нагревом и состоянием контактов, че­рез которые проходит первичный ток. В случае нагрева контактных шпилек у маслонаполненных ТТ и попадания на них масла оно может воспламениться и привести к пожару.

При осмотре обращают внимание на отсутствие признаков внешних повреждений (обгорание контактов, трещин в фарфо­ре), так как ТТ подвержены термическим и динамическим воз­действиям при прохождении через них сквозных токов КЗ.

Важное значение имеет состояние внешней изоляции ТТ. Бо­лее 50 % случаев повреждений ТТ с литой изоляцией происходит в результате перекрытий по загрязненной и увлажненной поверх­ности изоляторов.

У маслонаполненных трансформаторов тока проверяют уровень масла по маслоуказателю, отсутствие подтеков масла, цвет сили-кагеля в воздухоосушителе (голубой цвет — силикагель годен, крас­ный — испорчен). При обнаружении дефектов токоведущих час­тей и изоляции ТТ должны выводиться в ремонт.

Трансформаторы напряжения (ТН). ТН служат для преобразо­вания высокого напряжения в низкое стандартных значений (100,

1 00/л/З , 100/3 В), используемое для питания измерительных при­боров и различных реле управ­ления, защиты и автоматики. Они так же, как и ТТ, изолируют (от­деляют) измерительные прибо­ры и реле от ВН, обеспечивая безопасность их обслуживания.

По принципу устройства, схе­ме включения и особенностям работы электромагнитные ТН практически не отличаются от силовых трансформаторов. Одна­ко по сравнению с последними мощность их не превышает де­сятков или сотен вольт-ампер. При малой мощности режим ра­боты ТН приближается к режи­му холостого хода. Размыкание вторичной обмотки ТН не при­водит к опасным последствиям..

На напряжении 35 кВ и ниже ТН, как правило, включаются через предохранители или авто­матические выключатели для того, чтобы при повреждении ТН они не стали причиной раз­вития аварии. Перегорание пре­дохранителей или срабатывание выключателей контролируется сигнальными устройствами. Для безопасности персонала один из выводов вторичной обмотки ТН обязательно заземляют.

На подстанциях применяют однофазные (рис. 10.17), трех­фазные двух- и трехобмоточные

ТН. К ним относятся масляные трансформаторы напряжения, магнитопроводы и обмотки которых погружены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предохраняет от ув­лажнения и изолирует обмотки от заземленных конструкций. Оно играет роль охлаждающей среды.

В закрытых РУ напряжением до 35 кВ успешно используют ТН с литой эпоксидной изоляцией. Они обладают рядом существен­ных преимуществ по сравнению с маслонаполненными при уста­новке в КРУ. На подстанциях напряжением 110... 500 кВ применя­ют каскадные ТН типа НКФ (рис. 10.18). На рис. 10.19 и 10.20 по­казаны схемы включения ТН.

На линиях напряжением 500... 750 кВ применяют делители на­пряжения, принципиальная схема одного из них (НДЕ-500) по­казана на рис. 10.21. Напряжение между конденсаторами распре-

д еляется здесь обратно пропорци­онально их емкости и определяет­ся по формуле

где U1 и U2 — напряжение конден­саторов; С1 и С2 — емкость кон­денсаторов.

. Емкость конденсаторов С2 вы­бирают так, чтобы напряжение на ней находилось в пределах 10... 15 кВ. Дальнейшее понижение на­пряжения до стандартного значе­ния 100 и 100/3 В производится обычными ТН. Реактор (Р) улуч­шает электрические свойства схе­мы при увеличении нагрузки. Заг­радитель (3) препятствует прохож­дению токов высокой частоты в трансформаторе (Т). Мощность трансформатора емкостного дели­теля НДЕ-500 при классе точнос­ти 1 равна 300 В • А (максимальная мощность 1200 В А). Конденсато­ры устройств НДЕ-500 и НДЕ-750 используются также для образова­ния каналов высокочастотной за­щиты, телемеханики и телефонной связи по проводам линий элект­ропередачи.

Обслуживание ТН и их вторич­ных цепей осуществляется персоналом и заключается в надзоре за работой самих ТН и контроле за исправностью цепей вторичного напряжения. Надзор за работой производится во время осмотров оборудования. При этом обращают внимание на общее состояние ТН, наличие в них масла, отсутствие разрядов и треска внутри ТН, отсутствие следов перекрытий на поверхности изоляторов и фарфоровых покрышек, степень загрязненности изоляторов, от­сутствие трещин и сколов изоляции, а также состояние армировочных швов. При обнаружении трещин в фарфоре ТН должны быть отключены и подвергнуты детальному осмотру и испыта­нию.

Трансформаторы напряжения на 6...35 кВ с небольшим объ­емом масла не имеют расширителей и маслоуказателей. Масло в них не доливают до крышки на 20...30 мм. Образовавшееся про­странство над поверхностью масла выполняет роль расширителя.

Рис. 10.20. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник (о), звезду при изолированной нейтрали пер­вичной обмотки (б}3 звезду при заземленной нейтрали первичной об­мотки (в), звезду и разомкнутый треугольник (г)

Обнаружение следов вытекания масла из таких ТН 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 могут проникнуть снег, пыль и вла­га, осматривают рубильни­ки, предохранители и авто­матические выключатели, а также ряды зажимов.

В процессе эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие вставки пре­дохранителей были правиль­но выбраны. Надежность действия предохранителей обес­печивается в том случае, если

номинальный ток плавкой вставки меньше в 3...4 раза тока КЗ в наиболее удаленной от ТН точки вторичных цепей. Ток КЗ должен измеряться при включении ТН в работу или определяться расчет­ным путем. Набор предохранителей на соответствующие токи дол­жен всегда храниться в шкафах вторичных соединений.

На щитах управления и релейных щитах необходимо система­тически контролировать наличие напряжения от ТН по вольтмет­рам и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, зво­нок). В нормальном режиме работы реле защиты и автоматики дол­жны получать питание от ТН той системы шин, на которую вклю­чена данная электрическая сеть.

В случае исчезновения вторичного напряжения из-за перегора­ния предохранителей НН их следует заменить, а отключившиеся автоматические выключатели — включить, причем первыми не­обходимо восстановить цепи основной обмотки, а вторыми — до­полнительной. Если эти операции не принесут результата, следу­ет принять меры к быстрейшему восстановлению питания защит и автоматики от другого трансформатора согласно указаниям ме­стной инструкции.

К замене перегоревших предохранителей ВН приступают после выполнения необходимых в этом случае операций с устройствами тех защит, которые могут сработать на отключение электрической цепи. Без выяснения и устранения причины перегорания предохра­нителей ВН установка новых предохранителей не рекомендуется.

Конденсаторы и заградители. В основу использования линий ВН 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, обладающий емкостью 0,014 мкФ, при частоте тока 50 Гц имеет сопротивление хст = 106/(2гс/с) = = 106/(2-3,14-50-0,014) = 227480 Ом, то при частоте, например, 200 кГц, его сопротивление уменьшится в 4000 раз и составит все­го лишь 56,86 Ом. Таким образом, конденсатор запирает токи низ­ких частот, но не препятствует прохождению токов высоких частот.

К онденсаторы и заградители применяются в схемах высокочас­тотных каналов. При помощи конденсаторов связи (рис. 10.22) к проводам линий ВН подключают ВЧ посты, передающие и при­нимающие ВЧ сигналы (рис. 10.23). Подключение ВЧ постов осу­ществляют через фильтры присоединений (ФП), предназначен­ные для отделения аппаратов НН от непосредственного контакта с конденсаторами и исключения влияния на них токов промыш­ленной частоты. Высокая частота свободно трансформируется из одной обмотки в другую ФП 1 и через кабель 2 направляется к ВЧ посту.

Утечка токов ВЧ за пределы линий электропередачи предотв­ращается заградителями 3 (рис. 10.24), выполненными в виде ре-

з онансных контуров. Заградители включают в себя силовые катуш­ки и регулируемые конденсаторы С, размещаемые внутри катушек. Для токов резонансной частоты сопротивление заградителей очень велико, а для токов промышлен­ной частоты оно ничтожно, и эти токи почти беспрепятственно про­ходят на шины подстанции. Заг­радители подвешивают на гирлян­дах изоляторов (реже устанавли­вают на опорах) и включают в рассечку провода линии. Через си­ловые катушки заградителей про­ходит рабочий ток линии.

Осмотры конденсаторов и за­градителей выполняют одновре­менно с осмотром всех аппаратов, установленных в РУ. Кроме того, при тяжелых метеорологических условиях (гололед, мокрый снег, сильный порывистый ветер) проводят внеочередные осмотры. Ос­матривая конденсаторы связи и отбора мощности, обращают вни­мание на чистоту поверхности фарфоровых корпусов, на отсут­ствие следов просачивания мас­ла через уплотнения фланцев и торцевых крышек, а также на отсутствие трещин в фарфоро­вых корпусах.

Конденсаторы связи пред­ставляют собой герметичные аппараты, течь масла из кото-

Р ис. 10.23. Схема включения филь­тра присоединения:

1 — фильтр присоединения; 2 — ка­бель для подключения полукомплек­та высокочастотной аппаратуры ВЧ поста; 3 — разрядник; 4 — заземля­ющий нож; 5— конденсатор связи; б— заградитель

рых недопустима. Даже при очень небольшой, но продолжитель­ной течи избыточное давление в конденсаторе может иссякнуть, внутрь конденсатора начнет проходить свежий воздух, что приве­дет к увлажнению масла и выходу конденсатора из строя. Поэтому необходимо как можно раньше выявлять течи и принимать меры к их устранению.

При осмотре заградителей следует также убедиться в хорошем состоянии контактов в местах присоединения к заградителю про­вода линии и спуска к линейному разъединителю, в целости про­водов, а также в надежности механического крепления заградителя и подвесных изоляторов.

Подвесные заградители имеют значительную массу и раскачи­ваются при сильном ветре. В связи с этим возможны случаи нару­шения креплений и падения заградителей.

Большое число повреждений вызывается нарушением контакт­ных соединений, а также изломом проводов вблизи контактных зажимов заградителей. В случае излома провод в ослабленном се­чении обрывается или перегорает при прохождении сквозных то­ков КЗ и даже номинальных токов.

Испытания. Дефекты аппаратов, ухудшающие их электриче­ские характеристики и работоспособность, но не обнаруженные в ходе внешнего осмотра, выявляют профилактическими испыта­ниями. Испытания измерительных трансформаторов обычно про­водят при капитальном ремонте РУ, но не реже одного раза в 6...8 лет. Трансформаторы тока с конденсаторной бумажно-мас-

ляной изоляцией испытывают ежегодно в течение первых двух лет эксплуатации, а затем один раз в 3 ...4 года. Трансформаторы тока с бумажно-масляной изоляцией напряжением 220...750 кВ конт­ролируют под рабочим напряжением постоянно.

Конденсаторы связи испытывают по мере необходимости и в зависимости от результатов осмотра.

Обслуживание разрядников и ограничителей перенапряжения. Электрическое оборудование может оказаться под повышенным (по сравнению с номинальным) напряжением при грозе и ком­мутации электрических сетей. Для ограничения перенапряжений, воздействующих на изоляцию подстанций, применяют вентиль­ные разрядники и ограничители перенапряжений. В эксплуатации находятся различные типы разрядников — РВП, РВС, РВМ, РВМК, РВМГ. Обязательными элементами вентильного разряд­ника являются искровой промежуток и последовательно вклю­ченный с ним нелинейный резистор. В нормальных условиях рабо­ты электроустановки искровой промежуток отделяет токоведущие части от заземления и при появлении импульса перенапряжений срезает волну опасного перенапряжения, обеспечивая при этом надежное гашение дуги сопровождающего тока (тока промыш­ленной частоты, проходящего вслед за импульсным током) при первом прохождении его через нулевое значение.

Искровой промежуток разрядника на соответствующий класс напряжения набирается из блоков искровых промежутков. На рис. 10.25 показан блок искровых промежутков 2, помещенных в фарфоровый цилиндр 7. У разрядников серии РВС каждый еди­ничный искровой промежуток создается двумя штампованными латунными шайбами 3, разделенными тонкой миканитовой или электрокартонной прокладкой 4. Дробление горящей дуги на ко­роткие дуги в единичных искровых промежутках повышает дуто-гасящие свойства разрядника. Для равномерного распределения напряжения промышленной частоты по единичным искровым про­межуткам блок шунтирован подковообразным тиритовым1 резис­тором 5. Разрядники серий РВМ, РВМГ и РВМК имеют искровые промежутки с магнитным гашением дуги.

В вентильных разрядниках последовательно с блоками искро­вых промежутков включают нелинейные резисторы. Они состоят из вилитовых, а разрядники высших классов напряжения — из тервитовых дисков, собранных в блоки.

Диски обладают свойством изменять сопротивление в зависи­мости от значения приложенного к ним напряжения. С увеличе­нием напряжения сопротивление их уменьшается, что способствует прохождению больших импульсных токов молнии при не­большом падении напряжения «а разряднике. Сопротивление ре­зисторов подбирают таким образом, чтобы они ограничивали со­провождающий ток промышленной частоты 80... 100 А.

Диски нелинейных резисторов невлагостойки и во влажной ат­мосфере резко ухудшают свои характеристики. Поэтому все эле­менты вентильных разрядников размещают в герметичных фар­форовых покрышках. Герметичность покрышек обеспечивается тща­тельным армированием фланцев и уплотнением торцевых кры­шек озоностойкой резиной.

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.

Эффективность защиты несильными разрядниками определя­ется расстоянием их от защищаемого оборудования: чем ближе (считая по соединительным шинам) к защищаемому оборудованию они установлены, тем эффективнее их защита. Поэтому их устанавливают как можно ближе к наиболее ответственному обо­рудованию (например, к трансформаторам).

Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН). Для защи­ты подстанций от перенапряжений все большее применение на­ходят ОПН (рис. 10.26). Они отличаются от вентильных разряд­ников только отсутствием искровых промежутков и материалом нелинейных резисторов. Резисторы ОПН, изготовленные на ос­нове оксидно-цинковой керамики, ограничивают коммутацион­ные перенапряжений до уровня 1,8 U* и атмосферные — до уровня 2...2,4£V

Конструкция ОПНИ-500 в отличие от ОПН-500 позволяет кон­тролировать его изоляцию под рабочим напряжением. После сра­батывания аппарата и снижения перенапряжения до Щ сопро­вождающий ток, проходящий через резисторы, уменьшается до нескольких миллиампер, что и позволяет отказаться от последо­вательных искровых промежутков.

При отсутствии искровых промежутков через резисторы в нор­мальном режиме проходит небольшой ток проводимости, обус­ловленный рабочим напряжением сети. Длительное прохождение тока проводимости ведет к старению оксидно-цинковой керами­ки. Поэтому в эксплуатации систематически проверяют значение тока проводимости и не допускают его увеличения до значений, при которых возможен тепловой пробой резисторов и выход ОПН из строя.

Резисторы ОПН напряжением 35... 500 кВ размещают в герме­тичных одноэлементных фарфоровых покрышках. Высота ОПН близка к высоте опорных изоляторов того же класса напряжения.

Обслуживание разрядников и ОПН. Наблюдение за их работой ведется по показаниям регистраторов срабатывания. Они включа­ются последовательно в цепь «прибор—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 отличаются по устройствам от регистраторов типа РВР и допускают до 1000 срабатываний.

При осмотрах вентильных разрядников и ОПН обращают вни­мание на целость фарфоровых покрышек, армированных щвов и резиновых уплотнений.

Поверхность фарфоровых покрышек должна быть всегда чис­той, так как разрядники и ОПН не рассчитаны на работу в загряз­ненной атмосфере.

Грязь на поверхности покрышек искажает распределение на­пряжения вдоль разрядника, что может привести к его перекры­тию даже при номинальном рабочем напряжении.

Если головки и гайки болтов фланцевых соединений не покрасить, на поверхности фланцевых покрышек могут появить­ся подтеки ржавчины, образующие проводящие ток дорожки, что может привести к перекрытию разрядника по поверхности. Такие разрядники следует отключать и очищать их поверхность.

Опасность для разрядников представляет также высокая трава, которая может зашунтировать его нижние элементы. В случае за­грязнения изоляции разрядника его необходимо отключить и про­тереть, а траву выкосить. Эффективным способом уничтожения травы также является химическая обработка почвы в зоне уста­новки разрядников.

Опыт эксплуатации показывает, что внутри разрядников могут возникать следующие повреждения: разрывы в цепях шунтиру­ющих резисторов, увлажнение дисков последовательных резисто­ров и др. Такие повреждения обычно выявляются в ходе профи­лактических испытаний. 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 и ОПН должны производиться с лестниц-стремянок. Использование приставных лестниц может привести к поломке фарфоровых покрышек особенно у разрядни­ков типа РВС.