книги из ГПНТБ / Грудинский, П. Г. Техническая эксплуатация основного электрооборудования станций и подстанций

Рис. 11-12. Расположение термопар на выемной ча­ сти и на баке трансформатора при сушке в своем баке.

Рис. 11-13. Схема присоединения аппаратов при сушке в собствен­ ном баке, под вакуумом.

/ — бачок для слива остатков масла из трансформатора; 2 — фильтр для очистки подсасываемого воздуха; 3 — бак трансформатора; 4 — вакуумметр; 5 — охладительная колонка; 6 — вентили вакуум-насоса; 7 — вакуум-насос

ется, собирается схема нагрева в соответствии с принятым способом нагрева. На выемной части и на стенках бака устанавливаются термо­ пары, как показано на рис. 11-12. Выемная часть опускается в бак, измерительные провода выводятся под крышкой или через какое-нибудь другое отверстие между двумя резиновыми прокладками, крышка возможно лучше герметизируется, утепляется.

Рис. 11-14. График сушки трансформатора в своем баке под ва­ куумом.

/ — сопротивление изоляции обмотки ВН; 2 — сопротивление изоляции обмотки НН; 3 — температура изоляции обмотки ВН; 4 — температура изоляции обмотки НН; 5 — температура верхнего ярма; 6 — температура нижнего ярма магнитопровода; 7 — вакуум.

Подготавливаются схемы для измерения сопротивления изоляции и других показателей, для чего концы всех обмоток выводятся через временные вводы. Собирается схема всего оборудования, как показано на рис. 11-13. Проверяется герметичность бака, для чего в баке сту­ пенями по 100 мм рт. ст. через каждые 15 мин создается вакуум 740— 750 мм рт. ст. Бак считается герметичным, если натекание не превы­ шает 20 мм рт. ст.

После окончания всех подготовительных работ и проверок включа­ ется схема подогрева бака, магнитопровода и дна, температура в баке доводится до 100 °С в течение 20—30 ч. После этого создается вакуум 200 мм рт. ст., который поддерживается 2 ч, а затем постепенно сни­ мается. После этого измеряется количество выделившегося конденсата.

432

Нагрев продолжается при атмосферном давлении до тех пор, пока темпе­ ратура магнитопровода и избляции не достигнет 95— 105 °С при тем­ пературе в баке 100— 105 °С. При сушке трансформаторов 330—500 кВ на это требуется не менее 80 ч. Температура стенок и дна бака не должна превышать 115 °С. Температура регулируется отключением схемы на­ грева. При подъеме температуры через каждые два часа прогрева созда­ ется на 30 мин вакуум 250—300 мм рт. ст. с подсосом нагретого воздуха в бак. После снятия вакуума измеряется количество выделившегося конденсата.

После достижения магнитопроводом и изоляцией температуры 95— 105 °С равномерными ступенями в 100 мм рт. ст. за каждые 15 мин поднимается вакуум до 400 мм-рт. ст., держится так в течение 1 ч, затем снова поднимается по 200 мм рт. ст. через 15 мин и доводится до оста­ точного давления, допустимого по условиям прочности бака.

Установленный режим поддерживается до тех пор, пока не прекра­ тится выделение влаги в охладительной колонке и не установится по­ стоянное значение сопротивления изоляции (а для трансформаторов 330—500 кВ и tg6) при постоянной температуре. Такой режим должен продолжаться не менее 6 ч (для трансформаторов 330—500 кВ 48 ч), после чего сушку можно считать законченной.

Во все время сушки ведется запись результатов измерений, кото­ рые производятся через 1—2 ч, и составляется график, подобный изоб­ раженному на рис. 11-14.

Сушку следует производить с подсосом окружающего или нагре­ того воздуха, объем которого должен составлять не менее 50% объема трансформатора в час.

По окончании сушки подогрев отключается, но вакуум не сни­ мается и вакуум-насос не останавливается, пока активная часть не охла­ дится до 80—85 °С. Тогда в бак заливается чистое масло, нагретое до 45—60 °С и отвечающее всем требованиям норм. Заливку ведут через верхний кран бака со скоростью не более 3 т/ч. После заливки до уровня верхнего ярма устанавливается вакуум, который поддерживается для трансформаторов ПО кВ 3 ч, для 220 кВ — 5 ч, для 330—500 кВ — 10 ч. Затем вакуум снимается и трансформаторы выдерживаются в масле без вакуума при напряжении ПО кВ 3 ч, при более высоких 5 ч.

Трансформаторы постепенно охлаждаются до температуры 50 °С, после чего производится выемка и осмотр выемной части. Продолжи­ тельность ревизии должна быть возможно меньшей.

Глава двенадцатая

Эксплуатация оборудования распределительных устройств высокого напряжения

12-1. Общие сведения о работе выключателей

Выключатель является аппаратом, в значительной мере определяющим надежность эксплуатации распределитель­ ного устройства высокого напряжения, стоимость и безо­ пасность его обслуживания. Большую часть времени вы-

433

ключатель находится во включенном положении и, сле­ довательно, нагревается под действием тока нагрузки. На выключатель воздействуют перенапряжения, прихо­ дящие с линий, особенно воздушных, или возникающие в той установке, где работает выключатель, в результате коммутационных операций или повреждений. Однако как ни важна способность выключателей работать в допустимых пределах нагрева и противостоять перенапряжениям, опре­ деляющей характеристикой является его коммутирующая способность в нормальных и аварийных условиях, при отключении к. з. Большая часть повреждений самих вы­ ключателей и распределительных устройств возникает из-за отказа в выполнении этих функций.

Чем выше номинальное напряжение распределитель­ ного устройства, тем обычно больше мощность к. з. и тем труднее работа выключателя. На надежность работы вы­ ключателей большое влияние оказывает число отключений к. з. и особенно число автоматических повторных вклю­ чений линий электропередачи. Наиболее часто поврежда­ ются (отказывают) поэтому линейные выключатели.

Отключающая способность выключателя остается прак­ тически постоянной, а токи к. з. электрической сети, в которой установлен выключатель, из года в год обычно растут. Это обусловливает необходимость периодической проверки соответствия отключающей способности выклю­ чателя изменившимся условиям в целях его своевременной реконструкции или смены.

До недавнего времени проверка соответствия выключателя усло­ виям его работы в месте установки производилась в основном по пол­ ному току отключения. Однако при одном и том же полном токе отклю­ чение будет тем тяжелее, чем больше апериодическая /„составляющая этого тока (рис. 12-1). ГОСТ 687-70 на выключатели устанавливает пре­ дельнее соотношение между периодической I^ и апериодической со­

ставляющими тока, при котором гарантируется отключающая способ­ ность выключателя (рис. 12-2).

Из этого рисунка можно заключить, что чем выше быстродействие выключателя, тем тяжелее его работа, так как содержание апериодиче­ ской составляющей при этом больше. На электростанциях работа вы­ ключателя тяжелее, чем на подстанциях, поскольку вблизи генераторов апериодическая составляющая затухает медленнее. Выключатель, удовлетворяющий требованиям отключения по полному току к. з., может оказаться не удовлетворяющим требованиям по содержанию апериодической составляющей. .

В таких случаях приходится заменить его другим, с большей от­ ключающей способностью и, следовательно, более дорогим. В эксплуа­ тации при проверке выключателей можно учесть время действия релей­ ной защиты, поскольку, как видно из рис. 12-2, с увеличением вфемени содержание постоянной составляющей в токах к..з. снижается.

4 3 4

На условия отключения выключателем тока к. з. влияют не только величина этого тока и содержание в нем апериодической составляющей, но и восстанавливающееся напряжение. На рис. 12-3, а представлена схема замещения при к. з. в непосредственной близости к вводам вы­ ключателя, а на рис. 12-4 дана диаграмма изменений напряжения на ду­ говом промежутке в момент гашения дуги.

Дуга переменного тока гасится при переходе тока через нулевое значение, если к этому времени баланс между энергией, поступающей в дугу, и энергией, поглощаемой окружающей средой, является резко отрицательным. В дуговом промежутке в этом случае останется лишь небольшое количество ионизирован­

в емкости Сс (рис. 12-3, а). Эта емкость разряжается через дуговой про­ межуток, причем разряд из-за наличия индуктивности Lc имеет колеба­ тельный характер (12-4). При определенном соотношении между Сс и Lc частота может быть высокой и восстанавливающееся напряжение будет возрастать быстрее, чем прочность воздушного промежутка — дуга может снова загореться.

Следует заметить, что основное значение имеет соотношение между емкостью и индуктивностью. При очень большой емкости в ней будет запасено больше энергии, поступление которой в дуговой промежуток, казалось бы, в большей мере может поддержать дугу. Но при большой емкости снижается частота колебаний свободного тока, большая энергия будет поступать как бы замедленно, скорость нарастания свободной со­ ставляющей напряжения будет меньшей и условия гашения дуги бла­

4 3 5

несколько линий, емкость Сс будет значительной и условия гашения дуги благоприятными. Если такой же ток к. з. отключается транс­ форматорным выключателем, и емкость Сс обусловлена только емкостью трансформатора и выключателя, то условия гашения дуги будут более жесткими, так как скорость восстановления напряжения больше. Если дуговой промежуток зашунтирован гасительным сопротивлением (низко­ омный шунт), колебательного процесса не возникает.

На рис. 12-3, б дана схема замещения для случая, когда между ме­ стом к. з. и контактами выключателя, отключающего это к. з., оказы­ ваются включенными индуктивность и емкость (к. з. за трансформатором

© -G D — r-j-— □ —

Q - W --1— ^

V

Рис. 12-3. Упрощенные схемы и схемы замеще­ ния для к. з. вблизи выключателя (а) и при к. з. за линией, реактором, трансформатором и т. п. (б).

реактором, линией). Образуется второй колебательный контур с индук­ тивностью Lj, и емкостью Ся, который может неблагоприятно повлиять на гашение дуги. Такие условия, например, могут создаться при отклю­ чении к. з., находящегося на линии на расстоянии от нескольких сотен метров до нескольких километров от выключателя (неудаленное к. з.). При этом ток к. з. может быть меньше номинального, а скорость восста­ новления напряжения получится высокой из-за колебательного проресса на отключаемой линии и выключатель не сможет отключить к. з. Такие явления были отмечены на подстанциях 110—500 кВ: при токах

4 3 6

к. з. выше 15 кА скорость восстановления напряжения превышала 3 кВ/мкс и была выше допустимой для данного выключателя.

К неудаленным к. з. воздушные выключатели более чувствительны, чем масляные. У воздушных выключателей в первые моменты после прохождения тока через нуль электрическая прочность воздушного промежутка нарастает медленнее, чем у масляных. Примерный вид зависимости восстановления электрической прочности от времени для тех и других выключателей показан на рис. 12-5.

Указанное явление можно объяснить тем, что в воздушных выклю­ чателях основным фактором гашения дуги является замена ионизированной плазмы свежим возду­ хом, а не охлаждение дуги воздушным потоком. Вследствие этого контакты воздушного выключателя после прохожде­ ния тока через нуль при от-

ности дугового промежутка воздушных выключателей равна пример­

но 1 кВ/мкс.

У масляных выключателей деионизация, определяющая скорость восстановления электрической прочности межконтактного простран­ ства, происходит за счет охлаждения дуги, разложения масла и повы­ шения давления в гасительной камере. Последнее может достигать десятков атмосфер, что резко затрудняет ионизацию и увеличивает электрическую прочность дугового промежутка. У масляных выключа­ телей для гашения дуги, восстановившейся после первого прохождения тока через нулевое значение, условия гашения при следующем нуле­ вом значении тока становятся более благоприятными, так как рас­ стояние между контактами увеличивается, а давление в промежутке возрастает. У воздушных выключателей условия гашения восстано­ вившейся дуги ухудшаются, так как давление воздуха снижается.

4 3 7

Одним из эффективных средств улучшения условий гашения дуги в воздушных выключателях является сни­ жение скорости восстановления напряжения путем приме­ нения шунтирующих сопротивлений, включаемых между контактами выключателя (г на рис. 12-3, а). В ряде случаев производится модернизация ранее выпущенных выклю­ чателей путем установки таких сопротивлений.

Напомним, что в некоторых случаях работа выключа­ теля может явиться источником перенапряжений, опасных и для самого выключателя. Так, гашение дуги при зна­ чении тока, не равном нулю, влечет за собой переход электромагнитной энергии, запасенной в элементах с само­ индукцией, в энергию электростатического поля. Чем мень­ ше емкость участка сети, где произошел быстрый разрыв тока, тем больше может быть перенапряжение. Так, при от­ ключении ненагруженных трансформаторов перенапряже­ ния могут достигнуть ЗЦфпри глухом заземлении нейтрали трансформатора и (4—5) и фпри изолированной нейтрали.

Перенапряжение может возникнуть при отключении ненагруженной тупиковой линии, когда волна, отразив­ шаяся от конца линии, вызовет пробой межконтактного промежутка выключателя и ряд последовательных под­ зарядов линии. Например, при отключении ненагруженной линии перенапряжения обычно не выходят за пределы 3,5 1/ф.

Эксплуатационный персонал должен иметь общее пред­ ставление о физической сущности указанных явлений для того, чтобы сознательно анализировать причины по­ вреждений выключателей. Необходимо сопоставлять не только значения токов к. з. в месте установки выключа­ теля и его отключающую способность, но и соотношения между периодической и апериодической составляющими тока к. з.; сопоставлять скорость восстановления напря­ жения при различных видах к. з. со скоростью восстанов­ ления, допустимой для данного выключателя. В значитель­ ном числе случаев у установленных выключателей ряд необходимых данных в паспортах отсутствует. Но в энер­ госистемах имеются службы, располагающие необходимыми сведениями.

12-2. Контактная система масляных выключателей

Контакты выключателей являются элементом выклю­ чателя, постоянно находящимся в работе. От состояния рабочих поверхностей контактов и давления, с которым

438

они прижимаются друг к другу, зависит их температура. Повышение температуры влечет за собой прогрессирующее окисление и разрушение контактных поверхностей, что приводит к нагреву и разложению масла в масляных выклю­ чателях, выделению углерода, отложению его на вводах с последующим их перекрытием.

ГОСТ 8024-69 установил превышения температуры кон­ тактов при температуре окружающего воздуха +35° С в зависимости от материала, из которого сделаны контакты.

Основным показателем состояния контактов является их переходное сопротивление. Положительные результаты измерения сопротивления контактов позволяют в ряде случаев увеличить против нормированного промежуток времени между ремонтами со вскрытием выключателя. В заводских инструкциях указываются допускаемые зна­ чения переходных сопротивлений контактов после приемки или ремонта выключателей и в эксплуатации. Для ряда выключателей такие показатели приведены в табл. 12-2.

Измерение переходного сопротивления контактов проще всего производится на постоянном токе методом ампер­ метра — вольтметра (рис. 12-6). Испытания показали, что ре­ зультаты измерения практически не зависят оттока, проте­ кающего через контакты при испытании. Выбор значения испытательного тока производится в соответствии с распо­ лагаемым источником. Однако увеличение тока позволяет провести измерения с большей точностью, так как отсчеты по приборам облегчаются.

Измерения при помощи двойного моста и микроомметра дают примерно такие же результаты, как измерения по методу амперметра — вольтметра.

439

Выключатели 6—10 кВ

В ряде конструкций выключателей контактная система одной фазы состоит из групп контактов, включенных последовательно и параллельно. Повышение сопротивления одного или нескольких контактов в такой системе может заметно не отразиться на сопротивлении всей системы в целом, между тем надежность работы ее будет снижена. Поэтому целесообразно кроме сопротивления всей системы проверять состояние групп и отдельных контактов, если контакты доступны для измерения. Так как сопротивления

4 4 0