6.2. Обслуживание шин и контактных соединений
Шинопровод — это токоведущие элементы, расположенные в металлической оболочке, служащие для соединения главных цепей составных частей в соответствии со схемой соединения и конструктивным исполнением РУ (ГОСТ 14695—80).
Контактное соединение — это контакт электрической цепи, предназначенный только для проведения электрического тока и не предназначенный для коммутации электрической цепи при заданном действии устройства (ГОСТ 14312—79).
В РУ из экономических соображений применяются в основном шины из алюминия и его сплавов. Медные шины находят применение, как правило, в установках с большими токами и в специальных установках.
Шины различаются по форме поперечного сечения: прямоугольные (плоские полосы), трубчатые (квадратного и круглого сечения), а также шины корытного профиля, которые по своим свойствам близки к трубчатым шинам.
В РУ наружной установки 35 кВ и выше применяются шины из гибких многопроволочных проводов. При токах более 1000 А применяют пучки из двух, трех и большего числа проводов на фазу. В ряде случаев шины выполняют трубами из алюминия.
Площадь поперечного сечения шин выбирают по значению рабочего тока и току КЗ. При КЗ температура нагрева алюминиевых шин не должна превышать 200 °C.
Контактные соединения шин, электрических аппаратов и кабелей являются их неотъемлемыми частями. Причинами многих аварий на ПС были неудовлетворительные состояния контактных соединений, в том числе и на шинах, а также подвижных частей и гибких связей разъединителей, в частности из-за неплотного касания, загрязнения и окисления контактных поверхностей.
В местах плохого контакта вследствие повышенного активного сопротивления выделяется большое количество теплоты с последующим перегревом и расплавлением металла соприкасающихся поверхностей. Поэтому контакты и их поверхности требуют постоянного наблюдения и ухода.
При осмотре и проверке шинопроводов тщательно проверяют контактные соединения, крепления опорных и проходных изоляторов.
Шины прямоугольного сечения соединяют внахлестку двумя болтами при ширине шин до 60 мм и четырьмя болтами — при ширине шин 80 мм и более. Длина участка болтового соединения должна составлять не менее двойной ширины соединяемых шин.
Ремонт контактных соединений сводится к очистке поверхностей бензином, ацетоном или уайтспиритом от смазки и грязи, удалению ржавчины со стальных и оксидной пленки с алюминиевых шин. Болты затягивают до отказа, но так, чтобы под ними не сминался материал шин и не повреждалась резьба болтов. Сильно затянутое болтами соединение алюминиевых контактов с течением времени ослабевает, так как алюминий под воздействием большого давления вытесняется из зоны высокого давления и дает невосстанавливаемую усадку.
Контактное соединение считается удовлетворительным, если щуп размером 0,05×10 мм входит в межконтактное пространство (между шинами) не более чем на 5 мм.
Количество теплоты, выделяющееся в контактном соединении, пропорционально квадрату тока и значению переходного сопротивления. При длительном прохождении тока температура нагрева контактов не должна превышать значений, приведенных в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Контактные соединения выполняют таким образом, чтобы переходное сопротивление участка цепи, содержащей контакт, было меньше сопротивления участка целого провода той же длины. Благодаря этому температура нагрева контакта меньше температуры целого проводника. Отношение этих величин характеризует дефектность контакта.
Дефектность контактных соединений определяют падением напряжения на участке цепи, содержащем контактное соединение, при прохождении по контакту рабочего тока или измерением переходного сопротивления контакта.
Дефектность контактного соединения определяется следующими отношениями:
Если состояние контакта хорошее, то
и наоборот.
Состояние контактных соединений коммутационных аппаратов оценивается абсолютными значениями их сопротивлений, которые не должны превышать допустимых (нормируемых) значений.
По своему назначению контакты разделяются нанеразъемные, разъемные и подвижные.
По исполнению контакты бывают болтовыми, сварными, прессуемыми, обжимными, переходными (с алюминия на медь).
Более надежными в эксплуатации по сравнению с болтовыми справедливо считаются сварные, прессуемые и обжимные контакты.
Контактные пары из алюминия имеют тот недостаток, что уже при обработке контактные поверхности окисляются, и получить надежный контакт без удаления оксидной пленки невозможно. С целью повышения качества и свойств алюминиевых контактных соединений осуществляют их меднение, лужение, серебрение и т. д.
Для защиты контактов масляных и воздушных выключателей от повреждения дугой к ним припаивают тонкие металлические накладки, изготовленные из порошка тугоплавкого вольфрама и хорошо проводящих металлов (серебра или меди).
На переходное сопротивление контактов значительное влияние оказывает чистота обработки их поверхностей и сжимающие силы. С увеличением нажатия чистота обработки сказывается меньше. Большие сжимающие силы обеспечивают более низкие переходные сопротивления. Чтобы не превысить критических значений сил, болты зажимов затягивают ключом с регулируемым моментом.
Измерение температуры и контроль нагрева контактных соединений обязательны при прохождении максимальных токов нагрузки.
Измерение температуры нагрева контакта производится переносным электротермометром или при помощи термосвеч.
Переносной электротермометр предназначен для измерений на токоведущих частях напряжением до 10 кВ и представляет собой компактный неравномерный мост, в одно плечо которого включен медный термометр сопротивления, а в диагональ — микроамперметр. Для питания моста применяется батарейка. При измерении головку датчика температуры прибора прижимают к контакту и через 20–30 с считывают значение температуры со шкалы прибора. Электротермометр имеет погрешность 2,5 % в обе стороны.
При помощи термосвеч определяется степень нагрева контактов. Комплект состоит из пяти свечей с температурами плавления 50, 80, 100, 130 и 160 °C.
Закрепленной на изоляционной штанге специальным держателем свечой касаются отдельных частей контакта. При температуре нагрева этой части, близкой к температуре плавления материала свечи, конец ее плавится. Расплавляемые свечи применяют поочередно в порядке возрастания их температур плавления.
Нагрев контактных соединений контролируют при помощи термопленочных указателей многократного действия в ЗРУ и термоуказателей однократного действия с легкоплавким припоем — на ОРУ.
Термопленочные указатели в виде узких полосок наклеивают на металлические части контактных соединений. В интервале температур 70-100 °C термопленка изменяет свой цвет с красного на черный. При охлаждении контакта черный цвет вновь становится красным. Если контакт нагревается до температуры более 120 °C и его температура удерживается на этом уровне в течение 1–2 ч, термопленка приобретает грязновато-желтую окраску и после охлаждения контакта уже не восстанавливает своего первоначального красного цвета. По изменению цвета пленки судят о степени нагрева контактов.
Указатели нагрева с легкоплавким припоем применяют в местах, не доступных для контроля нагрева контактов при помощи термопленок. Два конца медной проволоки соединяют припоем с различным содержанием олова, свинца и висмута. Температура плавления таких припоев может быть получена от 95 до 160 °C. Один конец спаянной проволоки закрепляют непосредственно на контактном зажиме, а другой, загнутый в колечко, служит указателем.
При нагреве контакта, а вместе с ним и указателя до температуры, превышающей температуру плавления припоя, указатель отпадает, что свидетельствует о недопустимом нагреве контакта.
Для выявления перегрева контактов используются тепловизоры и инфракрасные радиометры.
Радиометр представляет собой прибор, фокусирующий тепловое излучение на чувствительный элемент, передающий соответствующий выходной сигнал на стрелочный индикатор. Наводка объектива радиометра на контактное соединение производится через оптический окуляр. При измерении прибор устанавливается на расстоянии 2-20 м от токопроводящей части.
С помощью радиометров выявляют неисправные контактные соединения разъединителей, токопроводов, наконечников кабелей, выводов силовых трансформаторов и другого оборудования.