- •Содержание
- •ЭКОНОМИКА ЭНЕРГЕТИКИ
- •Формирование оптимального портфеля капиталовложений энергетического объединения
- •Об организации подрядных торгов (конкурсов)
- •ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
- •Влияние дисперсного состава пыли природного твердого топлива на ее взрывоопасные свойства
- •Организация и проведение опытного сжигания непроектного топлива
- •О восстановлении ресурса рабочих лопаток и дисков паровых турбин
- •Совершенствование вакуумных деаэраторов
- •Пассивация и консервация барабанных котлов по методу “гидразинной выварки”
- •Соревнование операторов КТЦ Мосэнерго
- •ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ
- •Эффективность выбора мероприятий по снижению потерь энергии в электрических сетях энергосистем
- •О мерах безопасности при работах на воздушных линиях под наведенным напряжением
- •ОБОРУДОВАНИЕ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ
- •Повреждаемость и контроль зубцовых зон запеченных крайних пакетов стали сердечников статоров турбогенераторов
- •Номенклатура и технические возможности ОАО “Новая сила”
- •О ближнем резервировании на подстанциях с выключателем 110 кВ в цепи трансформатора
- •ОБМЕН ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ОПЫТОМ
- •Влияние качества электрической энергии на уровень ее потерь в сетях
- •Контроль опорных трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением в энергосистемах Украины
- •ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВО ЗА РУБЕЖОМ
- •Энергокомпания Токио
54 |
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
|
|
|
|
ОБМЕН ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ОПЫТОМ
Влияние качества электрической энергии на уровень ее потерь в сетях
Галанов В. П., Галанов В. В., инженеры
ОАО Бурятэнерго
О том, что снижение параметров качества элек трической энергии приводит к дополнительным потерям электрической энергии, известно давно. Вместе с тем, считается, что при изменении пока зателей качества в нормированных пределах мож но пренебречь их влиянием на потери энергии в сетях энергосистем [1].
Насколько такое положение соответствует фак тическому соотношению дополнительных и основных потерь, видно по приведенным далее результатам обработки измерений параметров электрической энергии, полученных с помощью ИВК “ОМСК” для пяти ВЛ 220 кВ системообразу ющей сети АО Бурятэнерго.
|
|
|
|
|
Ò à á ë è ö à 1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель качества электроэнергии, % |
|
||||
¹ ÂË |
|
|
|
|
|
|
|
KUA |
|
KUB |
KUC |
K2U |
|
K0U |
|
|
|
|
|||||
ÂË-1 |
1,56 |
|
1,72 |
1,98 |
1,02 |
|
0,20 |
ÂË-2 |
1,54 |
|
1,74 |
2,11 |
1,06 |
|
0,26 |
ÂË-3 |
1,39 |
|
1,55 |
1,82 |
1,04 |
|
0,19 |
ÂË-4 |
1,37 |
|
1,55 |
2,00 |
0,99 |
|
0,19 |
ÂË-5 |
1,50 |
|
1,46 |
2,10 |
1,10 |
|
0,19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ò à á ë è ö à 2
|
|
|
Ток в линиях, А |
|
|
||
¹ ÂË |
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
I2 |
I0 |
InA |
InB |
InC |
||
|
|||||||
ÂË-1 |
96,38 |
14,01 |
12,22 |
9,73 |
10,02 |
9,30 |
|
ÂË-2 |
139,02 |
14,82 |
1,18 |
15,63 |
11,67 |
13,50 |
|
ÂË-3 |
63,15 |
4,93 |
0,61 |
5,77 |
6,18 |
5,56 |
|
ÂË-4 |
50,85 |
4,02 |
0,58 |
5,24 |
5,00 |
4,60 |
|
ÂË-5 |
153,83 |
18,15 |
11,69 |
4,63 |
5,23 |
5,59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ò à á ë è ö à 3
|
|
Дополнительные потери, % токов |
|||
¹ ÂË |
|
|
|
|
|
I2 |
|
I0 |
In |
Суммарные |
|
|
|
||||
ÂË-1 |
2,37 |
|
1,62 |
1,01 |
5,00 |
ÂË-2 |
1,35 |
|
0,01 |
0,99 |
2,35 |
ÂË-3 |
0,67 |
|
0,01 |
0,91 |
1,59 |
ÂË-4 |
0,73 |
|
0,014 |
1,04 |
1,78 |
ÂË-5 |
1,46 |
|
0,59 |
0,13 |
2,18 |
Всего |
1,44 |
|
0,50 |
0,44 |
2,38 |
|
|
|
|
|
|
Измерения проводились поочередно в рабочие сутки июня – характерного месяца минимальных нагрузок потребителей. Средние значения контролируемых показателей качества, приведенные в òàáë. 1, различаются между собой не очень значи тельно, как и режимы загрузки рассматриваемых ВЛ в период измерений, что позволяет выполнить суммирование и обобщение результатов. Измере ния на каждой ВЛ проводились в течение суток с интервалом между каждым последующим измере нием в 1 мин.
Âòàáë. 2 приведены средние значения токов прямой, обратной и нулевой последовательностей
èтоков высших гармоник в каждой фазе.
Âòàáë. 3 приведены рассчитанные значения
дополнительных потерь энергии от токов обрат ной и нулевой последовательностей и высших гар моник в процентах потерь, соответствующих сим метричному режиму без высших гармоник.
В абсолютных единицах дополнительные поте ри за год в обследованных ВЛ составляют более 520 тыс.кВт·ч, что примерно равно годовому по треблению среднего сельского населенного пункта или небольшого промышленного предприятия.
Если по показателям искажения синусоидаль ности напряжений имели место выходы за нормируемые значения, то показатели искажения сим метрии напряжений не превышали нормируемые ГОСТ 13109-97 [2] значения. Вместе с тем, обу-
словленные токами |
I2 |
è I0 |
(èç òàáë. 3 |
1,44 + |
+ 0,50 = 1,94%) çà |
ãîä |
îíè |
составляют |
более |
420 òûñ.êÂò·÷. |
|
|
|
|
Вывод
При значениях показателей качества электро энергии, не превышающих или незначительно превышающих нормированные, токи искажений оказываются весьма существенными и их влияние на потери электроэнергии должно учитываться в расчетах.
Список литературы
1.Потери электроэнергии в электрических сетях энергосис тем / Под ред. Казанцева В. Н. М.: Энергоатомиздат, 1983.
2.ÃÎÑÒ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Издатель ство стандартов, 1998.
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
55 |
|
|
|
|
Контроль опорных трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением в энергосистемах Украины
Шинкаренко Г. В., êàíä. òåõí. íàóê
Донбасская электроэнергетическая система
Опорные трансформаторов тока (ТТ) 330 – 750 кВ и вводы силовых трансформаторов (ВСТ) 110 – 750 кВ, которые контролируются под рабо чим напряжением, оснащаются устройствами при соединения и подключения (УПР и УПД). УПР включается в рассечку шинки заземления измери тельного вывода – вывода от наружной обкладки изоляции или экрана ТТ или ВСТ и предназначено для его защиты от перенапряжений и выдачи в УПД тока, пропорционального току утечки. Под током утечки понимается ток в цепи измеритель ного вывода, поступающий на вход УПР. Он складывается из тока изоляции, протекающего внутри изоляции под действием приложенного напряже ния, и тока влияния, вызываемого рядом расположенными и находящимися под напряжением влия ющими электроустановками. Перенапряжения на входе УПД могут возникнуть при:
скачках напряжения в электрической сети и операциях с разъединителем, через который ТТ присоединяется к электрической сети;
обрыве кабеля, соединяющего УПР с УПД. Устройство подключения имеет постоянную
электрическую связь с УПР и предназначено для подключения переносных устройств измерения.
В энергосистемах Украины применяются два основных метода контроля под рабочим напряже нием. С помощью первого, называемого мостовым, контролируется изменение разности танген сов угла диэлектрических потерь изоляции двух одноименных фаз электрических установок разных присоединений [1]. При использовании вто рого метода, называемого неравновесно-компенса- ционным [1], проверяется нормированный ток I *
– отношение суммы предварительно выравненных токов на выходе УПР трех фаз ТТ или ВСТ I к току УПР одной из фаз, например, с минимальным током утечки, принимаемым за базовый Iá. Кроме этого, распространена разновидность второго ме тода, когда измеряется только I .
Далее виды контроля, реализуемые перечисленными методами, для краткости названы соот ветственно дифференциальным, балансировоч- ным и упрощенным балансировочным контролем (ДК, БК и УБК). Кроме этого, вводятся понятия:
группа объединенных трансформаторов тока или вводов – группа ТТ или ВСТ, используемая
для получения одного измерения, применяемого при оценке состояния;
начальные измерения – измерения при перио дическом ДК или БК, которые проводятся первый раз при конкретной схеме ОРУ и температуре окружающего воздуха.
Пятнадцать подстанций и ОРУ электростанций Украины напряжением 330 – 750 кВ оборудованы централизованными системами (ЦС) автоматиче ского и полуавтоматического БК и УБК, к которым подключены 216 фаз ТТ 750 кВ и 291 фаза ТТ 330 кВ. Около 1000 фаз ТТ 330 кВ на территории Днепровской, Центральной, Юго-Западной и Дон басской электроэнергетических систем (ЭС) поставлены под периодический ДК. Число контролируемых ВСТ существенно меньше. Три комплекта устройств собственной разработки для непрерывного БК ВСТ 110 – 330 кВ внедрены в Донбасской ЭС. На 58 трехфазных группах ВСТ 110 – 330 кВ на территории Центральной и Юго-Западной ЭС осуществляется периодический УБК.
В энергосистемах Украины нашли применение схема УПР, которая показана на ðèñ. 1 [1], и ее мо дификация, не содержащая разрядника FV1. Отсутствие FV1 резервируется использованием раз рядников во входных цепях переносных и стационарных устройств измерения. В качестве FV1 при меняется в основном газоразрядный элемент типа Р-350. Он имеет статическое напряжение пробоя 310 – 390 В и не нормируется на динамическое на пряжение пробоя, которое в 5 – 6 раз больше [2], поэтому при высокочастотных перенапряжениях, вызываемых обычно коммутациями разъедините лей на ОРУ и зависящих от соотношения емкостей главной изоляции и изоляции наружных слоев контролируемого ТТ или ВСТ, работает часто не
К измерительному |
|
|
|
выводу ТТ или ВСТ |
|
Ê ÓÏÄ |
|
FV1 |
FV2 |
R1 |
R2 |
Рис. 1. Схема устройства присоединения
56 |
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
|
|
|
|
Ê ÓÏÐ ôàçû À(B,C)
|
a(b,c) |
|
|
S |
|
|
0a(0b,0c) |
|
|
à) |
|
Ê ÓÏÐ ôàçû |
|
|
A |
Ra |
|
|
||
B |
Rb |
|
b |
||
|
||
C |
Rc |
|
a – c |
||
|
||
|
S |
|
|
0 |
á)
Рис. 2. Однофазная (à ) и трехфазная (á ) схемы подключе
íèÿ
разрядник, а искровой промежуток FV2, что неод нократно подтверждалось результатами ревизий УПР. При периодическом контроле ТТ или ВСТ применяются резисторы R1 è R2 типа С5-35, ПЭВ25 или ТВО-20 с суммарным сопротивлением 1 – 1,5 кОм. В случае непрерывного контроля в по давляющем числе случаев – только ТВО-20. Это связано с тем, что УПД, применяемые при перио дическом ДК или БК, имеют однофазный или трехфазный коммутационный элемент S (ðèñ. 2), с помощью которого R1 è R2 постоянно зашунтированы и не подвергаются высокочастотным перена
пряжениям. Они кратковременно расшунтируются только при измерениях. В это время на ОРУ не разрешаются операции с разъединителями и вво дится запрет автоматического повторного включе ния, что сводит к минимуму появление высокого напряжения на входе УПР. При непрерывном БК резисторы R1 è R2 не шунтируются и вследствие этого подвергаются частому воздействию высоко- частотных перенапряжений, хотя и ограниченных по уровню искровым промежутком. Проволочные резисторы С5-35 и ПЭВ-25, как показал опыт экс плуатации, такого воздействия часто не выдерживают. Поэтому на подстанциях и электростанциях Украины, где применяется непрерывный БК, произошел массовый переход на более надежные резисторы с объемным проводящим слоем типа ТВО-20. Схема УПР с нелинейным ограничителем перенапряжений ОПН-0,4, рекомендуемая [3], на Украине не используется. Вместо FVl, R1 è R2 це лесообразно применять полупроводниковые огра ничители напряжения или специальные разрядни ки, выдерживающие длительное протекание тока утечки, обладающие в закрытом состоянии большим сопротивлением и нормированные на дина мическое напряжение пробоя [2].
Для периодического ДК используется однофаз ное УПД (ðèñ. 2, à ). Каждая фаза УПД может раз мещаться в отдельном корпусе, прикрепленном к железобетонной стойке соответствующей фазы ТТ. Во многих случаях три фазы УПД устанавли ваются в одном корпусе, смонтированном на желе зобетонной стойке ТТ фазы Â. В УПД, размещенных в групповых шкафах (ГШ) и значительно удаленных от ТТ, имеются разрядники, которые защи щают от перенапряжений, возникающих при КЗ на
Общие сведения об эксплуатации централизованных систем контроля изоляции ТТ 330 – 750 кВ в Минэнерго Украины
|
Число фаз ТТ в системе |
Эксплуатация системы |
|||
Наименование объекта |
|
|
|
|
|
330 ê |
750 ê |
Начало |
Окончание |
||
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Славянская ГРЭС |
36 |
– |
1972 |
1979 |
|
Кураховская ГРЭС |
45 |
– |
1974 |
1992 |
|
Углегорская ГРЭС |
21 |
– |
1974 |
1984 |
|
Запорожская АЭС |
3 |
51 |
1986 |
1995 |
|
Чернобыльская АЭС |
– |
30 |
1987 |
1990 |
|
Южно-Украинская АЭС |
– |
24 |
1988 |
– |
|
Хмельницкая АЭС |
– |
33 |
1994 |
– |
|
Подстанция: |
|
|
|
|
|
Красноармейская-330 |
12 |
– |
1976 |
1995 |
|
Донбасская-750 |
21 |
6 |
1977 |
1987 |
|
Западно-Украинская-750 |
39 |
33 |
1982 |
1990 |
|
Винницкая-750 |
24 |
18 |
1982 |
– |
|
Днепропетровская-330 |
18 |
– |
1991 |
– |
|
Днепродзержинская-330 |
24 |
– |
1991 |
– |
|
Прометей-330 |
12 |
– |
1991 |
– |
|
Днепровская-750 |
36 |
21 |
1993 |
– |
|
|
|
|
|
|
Электрические станции, |
2001, |
¹ 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
57 |
Ê ÓÏÐ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ôàçû ÒÒ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RÒÀ |
K |
|
|
|
FVç.a |
FVa |
wô |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÒÀ |
|
|
|
|
|
|
|
K1 |
K2 |
K1 |
|||
|
|
Ra |
|
|
|
|
|
|
ÒÀ |
||||
A |
|
переключателюК |
измеренияканалов |
|
|
Ib |
|
|
|
|
|
||
|
|
Ê ÓÏÐ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
R |
|
FVç.a |
FVa |
|
Ra |
wô |
|
|
|
|
|
|
|
|
ôàçû ÒÒ |
|
|
|
|
|||||
|
|
wô |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
FVç.b |
FVb |
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
wâë |
I1 |
I2 |
Il |
|
|
|
Rb |
|
|
|
|
|
|
|
||||
B |
|
|
|
|
|
FVb |
TAb |
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
FVç.b |
Rb |
wô |
|
|
CÒÍ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
FVç.c |
FVc |
wô |
|
|
B |
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
Rc |
|
|
|
FVç.c |
FVc |
|
Rc |
wô |
|
R |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
w |
К переключателю |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
каналов измерения |
||
Рис. 3. Используемая на практике схема канала измере |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ния устройства измерения централизованной системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
контроля ТТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОРУ. Трехфазное УПД, показанное на ðèñ. 2, á, на чало внедряться в Донбасской ЭС для периодиче ского БК вводов силовых трансформаторов. В ЭС, где применяется УБК, внедрены трехфазные УПД, у которых нет клеммы b, предназначенной для по лучения нормированного тока, а ток УПР ВСТ фазы B суммируется с токами УПР ВСТ остальных фаз не через переносное устройство измере ния, а внутри УПД.
Èç таблицы видно, что ЦС, смонтированные 15 – 25 лет назад, в настоящее время почти все выведены из работы. Отбраковок ТТ с помощью ЦС практически не было. Отсутствие положительных результатов применения при больших материальных затратах на монтаж и текущую эксплуатацию требует детального критического анализа принци пов функционирования ЦС.
Возьмем в качестве примера централизован ную систему контроля ТТ, которая внедрялась в разных модификациях на подстанциях 750 кВ фирмой ОРГРЭС (Москва). ЦС осуществляет непрерывный БК, при котором ее устройство изме рения постоянно включено в работу. Устройство измерения размещается в релейном зале, имеет отдельные каналы измерения, число которых соот ветствует числу контролируемых групп объединенных ТТ, и соединяется со всеми УПР с помо щью коаксиальных кабелей. УПД не применяется. Канал выполняет функции выравнивания и сум мирования токов УПР и нормирования. Его выход подключается к переключателю, выход которого присоединяется к измерителю нормированного тока. Измеритель имеет в своем составе реле с ре гулируемой уставкой для организации внешней сигнализации при возрастании нормированного тока до заданного предельного значения. Выравнивание токов УПР осуществляется переменными резисторами Ra, Rb, Rc (ðèñ. 3). Токи УПР поступа ют на соответствующие первичные обмотки wô разделительного трансформатора тока TA. Ïåðå-
Рис. 4. Модернизированная схема канала измерения
менный резистор R используется для процедуры нормирования.
При внедрении ЦС предполагалось, что после действия ее сигнализации дефектные ТТ будут выводится из работы для устранения неисправности или замены. На практике уставки сигнализации предельно загрублены и выбраны с учетом макси мально возможных колебаний I *, не связанных с ухудшением изоляции ТТ. Анализ работы ЦС на энергообъектах Украины показал, что для ТТ 330 кВ значения I * могут достигать 0,025, а для ТТ 750 кВ – 0,02, что существенно превышает уровни, которые соответствуют развивающемуся дефекту, равные соответственно 0,005 – 0,015 и 0,005 – 0,01 [3]. В связи с этим квалифицированный персонал служб или лабораторий изоляции вынужден постоянно контролировать работу ЦС, для чего на ряде подстанций организована еже дневная или еженедельная запись в журналы уче та значений I *.
В Минэнерго Украины отбраковка периодиче ски контролируемых под рабочим напряжением фаз ТТ 330 кВ составляет ориентировочно 0,008 1 год на фазу. При такой отбраковке действующие ЦС помогут зафиксировать возникновение дефек тов в ТТ 330 кВ от 1 (ПС Прометей-330) до 3 (ПС Днепровская-750) paз за 10 лет эксплуатации. В таких условиях трудно требовать от квалифицированных специалистов тщательного рутинного по иска причин появления I *. Показанная на ðèñ. 3 схема канала измерения может найти распростра нение только после ее модернизации, направлен ной на устранение причин нестабильной работы. Принципиальные технические решения, которые могут быть реализованы различным образом и по зволяют сделать непрерывный БК пригодным для эксплуатации, показаны на ðèñ. 4.
58 |
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
|
|
|
|
|
W1 |
TV1 |
W3 |
|
|
|
|
|
QS8 |
|
QS18 |
QS1 |
I |
QS10 |
QS11 |
|
|||
Q1 |
|
|
Q5 |
|
TA1 |
|
TA4 |
|
|
TV2 |
|
QS2 |
|
QS12 |
|
QS3 |
QS9 |
QS13 |
QS19 |
|
TA2 |
|
TA5 |
Q2 |
|
Q4 |
Q6 TV5 |
QS4 |
|
QS14 |
|
QS5 |
|
QS15 |
|
|
TA3 |
TV4 |
TA6 |
|
|
||
Q3 |
|
|
Q7 |
QS6 |
|
|
QS17 |
QS7 |
II |
QS16 |
QS20 |
|
|
|
|
TV3 |
|
LR1 |
T |
W2
Рис. 5. Схема ОРУ подстанции
Одной из самых существенных причин изме нения I *, не связанных с возникновением дефекта в изоляции, является отключение присоединения, к которому подключена группа объединенных ТТ. Выравнивание токов УПР осуществляется при на ходящихся под напряжением влияющих электро установках. Поэтому после отключения группы объединенных ТТ в соответствующем канале из мерения начинают протекать токи УПР, содержа щие только составляющие, которые пропорциональны токам влияния и не выравнены. Следует учи- тывать также, что наведенные на незаземленной ошиновке ТТ напряжения создают в УПР остаточ- ные токи изоляции, которые также не выравнены. Поэтому первая модернизация заключается в сле дующем. Последовательно с одним из входов ка нала измерения, например, в фазе Â, включается второй разделительный трансформатор тока ÒÀb, к вторичной обмотке которого присоединяется реле Ê. Оно находится в сработанном состоянии, когда группа объединенных ТТ включена и по фазе Â протекает ток УПР. При отключении ТТ ток резко уменьшается, реле Ê переходит в несработанное состояние, его контакт K1 размыкается и блокиру ет поступление сигнала к переключателю каналов измерения.
Второй причиной колебаний нормированного тока является небольшое изменение напряжения нулевой последовательности U0 на шинах под станции при коммутациях мощных высоковольтных линий, обладающих несимметрией фазных
параметров. Это характерно для ВЛ 750 кВ. Ком пенсация изменений U0 может быть осуществлена с помощью дополнительной обмотки w0 трансфор матора ÒÀ, которая подключается к цепи 3U0 TH через конденсатор ÑÒÍ [4]. Емкость этого конден сатора подбирается в соответствии с выражением
Ñ ÒÍ |
nТНдоп |
|
wô |
|
Iá |
, |
ðàá |
|
w0 |
U ðàá |
|||
|
|
|
ãäå nТНдоп – коэффициент трансформации между обмоткой высокого напряжения и вторичной до
полнительной обмоткой ТН; ðàá è Uðàá – угловая частота и фазное напряжение электрической сети в момент измерения базового тока Iá в обмотке wô.
Один из вариантов выбора CÒÍ заключается в следующем. Сопротивление резистора в цепи ба зового тока полностью выводится и после этого не регулируется. Остальные резисторы вводятся на 10 – 15% номинального значения. Обмотка w за корачивается. Затем измеряется получившийся ток Iá и по приведенной формуле находится CÒÍ. По сле подключения CÒÍ производятся выравнивание токов УПР и процедура нормирования с использо ванием тока Iá [5].
Третьей существенной причиной изменения нормированного тока является отключение влияю щих электроустановок или участка влияния ОРУ, когда в токах УПР исчезают составляющие, пропорциональные соответствующим токам влияния. Под участком влияния (УВ) понимается элемент ОРУ, ограниченный со всех сторон коммутационными аппаратами (выключателями и разъедините лями), отсоединяющими источники напряжения, и не имеющий внутри других коммутационных ап паратов. Компенсация таких изменений может быть осуществлена второй дополнительной об моткой wâë, к которой подключаются через контакты реле K1, K2, … искусственные источники тока I1, I2, …, фаза и модуль которых подобраны таким образом, что при включении УВ и замыкании со ответствующего контакта происходит компенса ция скачка нормированного тока [5]. Наличие или отсутствие напряжения на УВ может контролиро ваться по характерным признакам. Условно можно выделить два вида УВ:
с электрическим аппаратом, позволяющим контролировать наличие или отсутствие напряже ния;
без элементов проверки напряжения.
Íà ðèñ. 5 показан фрагмент ОРУ, собранного по полуторной схеме и имеющего типичные УВ. Участки влияния с ТН без собственного разъеди нителя, ТТ, вводами реакторов и силовых транс форматоров относятся к первому типу. У ТT изме ряется уровень тока утечки в каждой фазе. Показа телем снятия напряжения будет скачкообразное снижение фазных токов утечки. Таким образом, можно контролировать УВ, заключенный, напри-
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
59 |
|
|
|
|
мер, между выключателем Q1 и разъединителем QS2 (Q5 è QS12 ). Контроль напряжения на УВ, заключенных между выключателем Q4 и реактором LR1, разъединителем QS20 и силовым трансфор матором Ò осуществляется с помощью измерения токов утечки вводов реактора или силового транс форматора. Отключение напряжения на линиях электропередачи W1 è W2 проверяется по скачко образному снижению вторичных фазных напряже ний ТН TV1 è ÒVÇ.
Необходимым и достаточным условием для принятия решения об отсутствии напряжения на УВ второго типа является отключенное положение всех его коммутационных аппаратов. При вклю ченном разъединителе со стороны смежного УВ первого типа в качестве измерительного элемента можно использовать принадлежащие им ТT, ТН или вводы. Если смежный УВ также относится ко второму виду, то наличие или отсутствие напряже ния на нем проверяется по положению собственных коммутационных аппаратов.
Рассмотрим УВ, ограниченный разъединителя ми QS2, QS3, QS8 è QS9. Если разъединитель QS2 включен, то напряжение на этом участке можно проверять одновременно с участком влияния пер вого типа, ограниченным выключателем Q1 и разъединителем QS2, используя трансформатор тока ÒÀ1. Для этой же цели можно применить трансформатор тока ÒÀ2 и трансформатор напря жения TV1 при включенных разъединителях QS3 è QS8 соответственно. В качестве другого примера возьмем УВ между выключателем Q2 и разъеди нителем QS4. Если оба коммутационных аппарата отключены, то напряжения на УВ нет. При вклю ченном Q2 проверка напряжения осуществляется с помощью ТТ ÒÀ2. Åñëè Q2 отключен, то при включенном разъединителе QS4 отсутствие напря жения подтверждается отключенными разъедини телями QS5 è QS7. Если один из них включен, то для контроля используется ТТ ÒÀÇ èëè ÒÍ ÒVÇ. Трансформатор TV4 позволяет проверять напряже ние на собственной ошиновке. Если он не в ремон те и его разъединитель QS16 включен, то появля ется возможность контроля напряжения на шинах II. Ðåëå K1, K2, …, по сути дела, являются выходными реле логических схем, с помощью которых анализируется состояние УВ первого и второго ти пов.
При атмосферных осадках, когда на поверхно сти фарфоровых покрышек ТТ образуется тонкая пленка воды, изменяющая I *, сигнализация ЦС должна вручную выводиться из работы.
Реализация всех технических решений, направленных на повышение стабильности работы ЦС, предпочтительна на основе промышленных ЭВМ.
Наиболее результативным в энергосистемах Украины оказался периодический ДК трансформа торов тока 330 кВ, с помощью которого ежегодно
S |
“Ñõñ.ñ” |
“Ñ0ñ.ñ” |
S |
1 |
FV1 |
FV1 |
2 |
|
|
|
3 |
|
SA |
|
|
|
TA |
|
“ ” |
|
R4.2 |
R4.1 |
“Ä” |
|
“Cx” |
“C0” |
|
|
“Cx” |
“C0” |
4 |
|
|
||
|
|
|
“ ” |
|
ÍÈ |
|
“Ý” |
|
Ñ4 |
|
|
|
R3 |
|
“Ä” |
|
R4 |
|
Рис. 6. Устройство измерения для периодического диффе ренциального контроля:
1 – устройство подключения проверяемого ТТ; 2 – устройство подключения эталонного ТТ; 3 – схема согласования; 4 – мост переменного тока Р5026
отбраковывается около 6 – 8 фаз. Большая эффек тивность периодического ДК связана с тем, что он проводится:
квалифицированным персоналом специализированных высоковольтных лабораторий;
при одной и той же схеме включения влияю щих электроустановок;
в сухую погоду.
Кроме того, ДК по принципу действия не реа гирует на появления несимметрии фазных напря жений (на напряжение нулевой последовательно сти) на шинах ОРУ, к которым подключены контролируемые ТТ.
В энергосистемах Украины процедура измере ний при ДК практически ничем не отличается от принятой в [3], т.е. при начальных измерениях один из двух объединенных ТТ включается в схе му моста Шеринга в качестве проверяемого, у ко торого тангенс угла диэлектрических потерь равен tg x, а второй – эталонного ТT, имеющего tg 0. Мост переменного тока в этом случае измеряет тангенс дифференциального угла
tg ä tg x – tg 0.
Подбор объединенных ТТ при ДК зависит от схемы ОРУ. На Украине приняты перечисленные далее варианты.
60 |
|
|
|
|
|
|
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
||||
Входное устройство |
Выходное устройство |
|
ния, обозначенным номером 2, – эталонным. При |
||||||||
|
|
wáàç |
|
|
|
Ê öåïè |
переводе SA в другое, вспомогательное положе |
||||
|
S1 |
TA |
|
CÒÍ |
ние, роли ТТ меняются. С помощью СС определя |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
3U0 ÒÍ |
ется тангенс результирующего угла p, включаю |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Ióò.ìèí |
|
|
|
|
T |
|
|||||
|
wñð |
wê |
|
|
щего в себя дифференциальный угол ä и угловую |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ióò.ñð |
|
|
|
S2 |
R |
~200 Â |
погрешность СС c.c. Для исключения c.c исполь |
||||
|
wìàêñ |
wèçì |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
зуется методика Всеукраинского института транс |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ióò.ìàêñ |
wíîðì |
Ó |
|
ÈÏ |
|
форматоростроения, в соответствии с которой |
|||||
|
|
|
|
tg p tg ð(1) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
tg ä |
, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||
Рис. 7. Схема комплекта устройств для непрерывного ба |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
лансировочного контроля вводов |
|
|
ãäå tg p è tg p(1) – тангенсы результирующего угла |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
при основном и вспомогательном положениях пе |
||||
1. В качестве эталонного выбирается ТТ с ми- |
реключателя SA. |
|
|
|
|||||||
нимальным тангенсом угла диэлектрических по |
В процессе контроля ТТ под рабочим напряже |
||||||||||
терь, а проверяемыми становятся поочередно все |
нием оценивается приращение тангенса диффе |
||||||||||
близко расположенные ТТ. При таком подборе од |
ренциального угла |
|
|
|
|||||||
новременное изменение тангенса дифференциаль |
tg ä = tg ä – tg ä(í), |
||||||||||
ного угла у всех проверяемых ТТ свидетельствует |
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||
о возникновении дефекта изоляции эталонного |
ãäå tg ä(í) – начальное значение tg ä. |
||||||||||
ÒÒ. |
|
|
|
|
|
|
Тогда тангенс угла |
диэлектрических потерь |
|||
2. В качестве первой группы объединенных ТТ |
|||||||||||
изоляции ТТ: |
|
|
|
||||||||
используются два рядом расположенных ТТ, затем |
|
|
|
||||||||
проверяемого |
|
|
|
||||||||
после измерения в качестве второй группы объе- |
|
|
|
||||||||
tg x = tg 10(í)x + tg ä; |
|||||||||||
диненных ТТ используются также соседние ТТ, |
|||||||||||
однако один из них берется из первых объединен- |
эталонного |
|
|
|
|||||||
ных ТТ, т.е. каждая очередная группа объединен- |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
ных ТТ включает в себя один ТТ из предшествую- |
tg 0 = tg 10(í)0 – tg ä, |
||||||||||
щей группы. В этом случае более надежно выби- |
|||||||||||
ãäå tg 10(í)x è tg 10(í)0 – начальные значения тан |
|||||||||||
рается ТТ с дефектной изоляцией из группы и вы- |
|||||||||||
являются |
изменения |
дифференциальных |
углов, |
генса угла диэлектрических потерь проверяемого |
|||||||
так как они подтверждаются двумя следующими |
и эталонного ТТ, измеренные МПТ при напряже |
||||||||||
друг за другом измерениями. |
|
|
íèè 10 êÂ. |
|
|
|
|||||
Применяются разные схемы измерения tg ä. |
Более достоверные результаты можно полу |
||||||||||
Но они практически все используют принципиаль- |
чить, если вместо tg 10(í)x è tg 10(í)0 использовать |
||||||||||
ные технические решения, предложенные в [1]. |
значения тангенса угла диэлектрических потерь, |
||||||||||
Одна из схем показана на ðèñ. 6. Она включает в |
полученные при номинальном напряжении ТТ с |
||||||||||
себя мост переменного тока (МПТ) и схему согла |
использованием установки для снятия кривых |
||||||||||
сования (СС), оформленную в виде самостоятель |
ионизации [6]. |
|
|
|
|||||||
ного прибора и включающую в себя сопротивле |
В Днепровской ЭС при превышении tg x èëè |
||||||||||
ния шунта R4.1 è R4.2 и промежуточный ТТ ÒÀ, |
tg 0 значения 0,006 для ТТ типа ТФУМ (ТФКН) и |
||||||||||
обеспечивающий гальваническую развязку цепей |
0,005 для ТТ типа ТФРМ (ТРН) переходят на уча- |
||||||||||
заземления проверяемого и эталонного ТТ [1]. Но- |
щенный контроль с периодичностью не реже 1 |
||||||||||
выми элементами в СС являются: переключатель |
раза в месяц. Плановая периодичность – 3 раза в |
||||||||||
SA, меняющий назначение контролируемых ТТ; |
год, а именно, весной, летом и осенью. В случае, |
||||||||||
защитные разрядники FV1 è FV2; внутренний и |
åñëè tg x èëè tg 0 превысят значение 0,008 для |
||||||||||
защитный экраны. Клеммы “Ä”, “Ý” è “ ” ÌÏÒ è |
ÒÒ òèïà ÒÔÓÌ (ÒÔÊÍ) è 0,007 äëÿ ÒÒ òèïà |
||||||||||
СС объединяются. Внутренний экран СС позволя |
ТФРМ (ТРН), то ТТ выводятся из работы для про |
||||||||||
ет зашунтировать паразитные емкостные токи от |
ведения дополнительных измерений, по результа |
||||||||||
влияющих электроустановок на клемму “Ä” ÌÏÒ. |
там которых принимается окончательное решение |
||||||||||
Другие точки объединения внутренних экранов |
о пригодности к дальнейшей эксплуатации. |
||||||||||
МПТ и СС во избежание электромагнитных наво |
Схема комплекта устройств для непрерывного |
||||||||||
док не предусматриваются. |
|
|
БК вводов силовых трансформаторов, разработан |
||||||||
При основном положении переключателя SA, |
ная в Донбасской ЭС, показана на ðèñ. 7, ãäå îáî- |
||||||||||
указанном на ðèñ. 6, ТТ, устройство подключения |
значены как Ióò.ìèí, Ióò.ñð è Ióò.ìàêñ – минимальный, |
||||||||||
которого обозначено номером 1, получается про- |
средний и максимальный токи УПР вводов. Схема |
||||||||||
веряемым, а другой ТТ с устройством подключе |
содержит входное устройство, содержащее сумми- |
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
61 |
|
|
|
|
рующий трансформатор тока ÒÀ и усилитель Ó, на выходе которого формируется выпрямленное на пряжение в пределах 0 – 100 В, пропорциональное суммарному току Ièçì во вторичной измерительной обмотке wèçì. Устройство присоединения с током
Ióò.ìèí подключается ко всем виткам wáàç первичной обмотки TA. Для токов Ióò.ñð è Ióò.ìàêñ подбираются отпайки с витками wñð è wìàêñ, при которых в изме
рительной вторичной обмотке wèçì получается минимальный ток Ièçì. Подбирать отпайки можно с точностью до одного витка при wáàç = 1000.
Суммирующий трансформатор тока ÒÀ содер жит специальную обмотку wê, которая использует ся для компенсации колебаний напряжения нуле вой последовательности U0 на шинах ОРУ, перио дической проверки работоспособности всего ком плекта устройств БК и определения ввода с изменившимся током утечки. Входное устройство размещается рядом с силовым трансформатором. Усилитель Ó и обмотка wê с помощью контрольно го кабеля соединяются с выходным устройством, устанавливаемым в релейном зале или на щите управления. В состав выходного устройства вхо дят: измерительный прибор ÈÏ; схема компенса ции колебаний U0, содержащая конденсатор CÒÍ, подключенный к цепи 3U0 ТН; схема проверки ра ботоспособности комплекта, включающая в себя разделительный сетевой трансформатор Ò и балластный резистор R.
При нажатии кнопки S2 к обмотке wê кратко временно подключается цепь проверки. Ток в об мотке wèçì возрастает, что при отсутствии неисп равностей фиксируется ÈÏ. Шкала ÈÏ нормиру ется для получения I *, для чего накладка S1 ñ òî êîì Ióò.ìèí переводится на нормирующую отпайку wíîðì первичной обмотки ÒÀ. Остальные токи от ключаются. В состав ÈÏ входит реле для сигнали зации об опасном возрастании I *. Использование повышенного выпрямленного напряжения на выходе Ó позволяет обеспечить эффективное подав ление помех промышленной частоты в жилах кон трольного кабеля.
При опасном уровне I * параллельно обмотке wê можно временно подключать выход переносно го источника тока, регулируемого по фазе и моду лю. Изменяя фазу и модуль, компенсируют Ièçì, ис пользуя для контроля напряжение на выходе Ó. Показания фазометра, подключенного к источнику тока, дадут угол Ièçì и, следовательно, позволят определить фазу дефектного ввода. Принадлеж ность Ièçì конкретному вводу определяется попа данием угла в зону, примыкающую к вектору тока соответствующего устройства присоединения в сторону опережения на 5 – 10° и отставания на 90°.
В устройстве измерения для периодического БК, разработанном в Донбасской ЭС, заложены схемные решения (ðèñ. 8), предложенные в [3]: ре-
Ê ÓÏÐ |
Устройство |
ôàçû ÒÒ |
подключения |
A |
Ra |
B |
Rb |
|
|
C |
Rc |
|
S |
|
Устройство |
|
|
|||
|
измерения |
|
“3U0” |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
“b” |
FVb |
R |
b1 |
S2 |
Rd2 |
R3U0 |
|
|
|
||||
“a-c” |
FVa-c |
|
|
R |
S1.2 |
ÈÏ |
|
|
S1.3 |
Rd1 ~ |
|
||
|
|
|
|
|||
“0” |
|
S1.1 |
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
ÔÍ× |
Рис. 8. Устройство измерения для периодического балан сировочного контроля
зистор R ; в цепи которого суммируются токи УПР; делитель напряжения на резисторах Rd1 è Rd2, необходимый для операции нормирования; фильтр низких частот ÔÍ× для подавления тре тьей гармоники, существующей в I *; переключа тель S1, предназначенный для перевода схемы из режима измерения в режим нормирования; измерительный прибор ÈÏ. Кроме этого, в схему устройства измерения добавлены: вход “b”, к кото рому присоединяется резистор Rb1; защитные раз рядники FVb è FVà-ñ. Резистор Rb1 выбирается равным R и при нормировании шунтируется контак том S1.3. Такое шунтирование позволяет сохра нить неизменным значение тока УПР фазы  в ре жиме нормирования. На ðèñ. 8 положение переключателя S1 показано для режима измере ния.
В устройстве измерения предусматривается возможность определения напряжения в цепи 3U0 ТН. Для этой цели предусмотрены клеммы “3U0”. Переключатель S1 должен быть в положении из мерения, а накладка S2 разомкнута. Резистор R3U выбирается с учетом возможности измерения на0 пряжения промышленной частоты с предельным значением 2 В.
Измерение нормированного тока с помощью устройства ðèñ. 8 осуществляется следующим об разом. После присоединения разъема устройства измерения к УПД переключатель S1 переводится в положение, соответствующее режиму нормирова ния. В этом случае вход “a-c” замыкается с входом “0” и отсоединяется от резистора R , резистор Rb1 шунтируется, а вход ÔÍ× подключается к выходу делителя напряжения на резисторах Rd1 è Rd2. Затем размыкается рубильник S УПД и через рези стор R начинает протекать ток УПД фазы B, который после выравнивания равен базовому току. С помощью скользящего контакта резистора R на шкале ÈÏ выставляют предельное значение, кото рое соответствует k-й доле тока утечки любого объединенного ТТ в группе, так как после выравнивания токи всех УПР, в том числе и УПР фазы Â, стали одинаковыми. Далее переключатель S1 переводят в режим измерения. При этом резистор
62 |
Электрические станции, 2001, ¹ 5 |
|
|
|
|
Rb1 дешунтируется, вход ÔÍ× подключается непо средственно к скользящему контакту R , à ïî R начинает протекать сумма токов УПР. На шкале ÈÏ будет отображаться нормированный ток.
Периодический БК может организовываться и проводиться на подстанциях и ОРУ электростан ций, на которых напряжение на обмотках разо мкнутого треугольника каждого ТН при нормальных и ремонтных схемах ОРУ не превышает 0,5 В. При этом ток I * при отсутствии дефектов в изоля ции вводов не превысит значения 0,005, что не выходит за пределы нормы [3].
Достоверные случаи отбраковки изоляции вво дов с помощью БК в энергосистемах Украины не зафиксированы.
Выводы
1.Наиболее эффективно в энергосистемах Украины используется дифференциальный конт роль с использованием мостового метода, который позволил своевременно вывести из эксплуатации десятки дефектных трансформаторов тока 330 кВ.
2.Непрерывный балансировочный контроль с использованием неравновесно-компенсационного метода в существующем виде непригоден для экс плуатации и требует доработки.
3.Периодический балансировочный контроль
âэнергосистемах Украины используется в подав
ляющем числе случаев для вводов силовых транс форматоров и наиболее эффективен на подстанци ях, на шинах которых колебания напряжения нуле вой последовательности незначительны и не вызывают изменений нормированного тока выше 0,005.
Список литературы
1.Ñâè Ï. Ì. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1992.
2.Электронные приборы для зашиты РЭА от электрических перегрузок Черепанов В. П., Хрулев А. К., Блудов И. П. М.: Радио и связь, 1994.
3.Методические указания по контролю изоляции электро оборудования под рабочим напряжением. М.: РАО “ЕЭС
России”, 1996.
4. Шинкаренко Г. В. Повышение стабильности работы устройств контроля изоляции трансформаторов тока и вво дов силовых трансформаторов под рабочим напряжением.
– Энергетика и электрификация, 1997, ¹ 3.
5.Шинкаренко Г. В. Настройка устройств контроля изоляции трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением. – Энергетика и электрифика ция, 1997, ¹ 4.
6.Шинкаренко Г. В., Вольпов К. Д., Боржковский Л. С. Испо льзование нетрадиционных методов и установок для про верки измерительных трансформаторов 110 – 750 кВ в условиях эксплуатации. – Энергетика и электрификация, 1995, ¹ 6.