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

нее — не выше + 3 5 °С. Воздухоприготовительная установка может заканчиваться перепускными клапанами. Но при отсутствии индиви­ дуальных резервуаров у аппаратов, установленных в РУ, или при их недостаточной емкости предусматриваются воздухосборники рабочего

них поверхностей изоляции воздушных выключателей применение графита для смазки уплотняющих прокладок не допускается. В местах присоединения воздушных выключателей к распределительной сети устанавливаются фильтры для очистки воздуха от механических при­ месей. Участки воздухопроводов между распределительным шкафом и резервуаром выключателя выполняются из труб с коррозионноустой-

511

чивой внутренней поверхностью. Воздухопроводы между шкафом и пневматическим приводом разъединителей могут выполняться из сталь­ ных труб. Распределительные шкафы, в которых находятся запорный клапан, фильтр, обратный клапан и манометр, оборудуются электро­ подогревом.

Текущий уход за воздухоприготовительной установкой состоит

восновном в наблюдении за уровнем масла в кратерах компрессоров, периодической продувке спускных вентилей, в наблюдении за состоя­ нием фильтров, их очистке и восстановлении фильтрующей способности. Периодически производятся смена и восстановление адсорбента, про­ верка действия предохранительных клапанов, автоматики и сигна­ лизации. При капитальных ремонтах осуществляется очистка внутрен­ них полостей трубопроводов, клапанов и вентилей от следов загрязне­ ний. Проверяется плотность всех соединений для снижения утечки воздуха.

Вотносительно недалеком будущем в РУ ПО кВ и выше будут устанавливаться только воздушные выключатели бакового типа со стальными гасительными камерами. Временно эти выключатели будут работать при тех же давлениях воздуха (20 кгс/см'2), что и применяемые

внастоящее время воздушные выключатели с фарфоровыми гаситель­ ными камерами, но позднее предстоит их перевод на 45 кгс/см2 для по­ вышения отключающей способности выключателей.

13-7. Понятие об эксплуатационных свойствах схем электрических соединений РУ

Схема электрических соединений во многом определяет надеж­ ность работы устройства и удобства и безопасность производства пе­ реключений и ремонтных работ. Персоналу, эксплуатирующему РУ, полезно иметь представление о свойствах схемы, о тех возможностях, которые она дает, и об опасностях, которые возникают при неправиль­ ном производстве оперативных переключений.

Каждый элемент схемы может находиться в одном из трех состоя­ ний: в работе, ремонте, резерве. Резерв может быть горячий (быстро включаемый), когда все разъединители включены и достаточно вклю­ чить выключатель (или отделитель), чтобы ввести оборудование в ра­ боту. Резерв может быть холодным, когда перед включением необхо­ димы какие-либо действия с разъединителями или другими элементами оборудования, например, включение охлаждающих устройств, защиты, восстановление ошиновки и пр.

Сама схема может иметь также три состояния: нормальное, когда все элементы схемы включены или находятся в горячем резерве; ре­ монтное, когда какие-либо элементы находятся в ремонте, плановом или вынужденном (внеплановом); послеаварийное, когда после автомати­ ческого отключения одного или нескольких элементов схемы персонал еще не успел привести ее к нормальному или ремонтному состоянию.

Анализ схемы удобно вести, подразделяя ее на укрупненные эле­ менты. За такие элементы целесообразно принять «присоединения» и «сборные шины или узлы». Под присоединениями мы будем понимать автоматический отключающий аппарат (выключатель, отделитель и т. п.) со всем относящимся к нему оборудованием — разъединителями, изме­ рительными трансформаторами, соединительными шинами, релейной защитой и автоматикой. Понятие «сборные шины» не нуждается в оп­ ределении; «узлом» будем называть шины, объединяющие три эле-

5 1 2

мента — линию или трансформатор и два присоединения, как это имеет место в схемах типа «многоугольник» (кольцевых), в том числе типа «мостик», а также в схемах с двумя системами сборных шин при двух выключателях на цепь.

Полезно научиться характеризовать надежность схем самыми упрощенными методами, с тем чтобы это делать быстро в уме. Оценка надежности полезна для того, чтобы усвоить особенности схем и пра­ вильно выбирать оптимальный вариант рабочего и ремонтного ее состоя­ ния.

Описывая один из таких методов, используем термины, предписан­ ные ГОСТ 13377-67.

Всякое событие, повлекшее за собой потерю работоспособности элемента схемы, независимо от срока простоя (за исключением отклю­ чений и немедленных обратных включений действием АПВ) называется «отказом». Термин «отказ» заменил применявшийся раньше термин «авария», так как не всякий отказ вызывает аварию. Термин «повре­ ждение» будет использоваться для обозначения причины отказа эле­ мента.

Для характеристики надежности элемента или устройства в целом служит термин «параметр потока отказов» — вероятное число отказов в год на один объект (отказ/год). Термин «удельная повреждаемость» или «частота отказов» признан недопустимым. Обозначение для пара­ метра потоков отказов принято со.

Среднее время, необходимое для отыскания причины и устране­ ния одного отказа, называется средним временем восстановления Тв и измеряется в часах/отказ или в долях года/отказ.

Произведение аТв назовем вынужденным простоем, если Тв выра­ жено в часах, или коэффициентом вынужденного простоя, если Тв выражено в долях года.

Если Тв выражено в часах, коэффициент вынужденного простоя

где в-правой части Тв выражено в долях года.

Аналогично определяется коэффициент планового простоя:

средняя продолжительность одного планового ремонта, час/ремонт и долей года/ремонт.

Коэффициенты простоя отражают вероятность нахождения в дан­ ный момент времени элемента в вынужденном простое и в плановом ремонте соответственно. Эти коэффициенты являются безразмерными.

Нужно признать, что отказы электрооборудования РУ редки, поэтому для характеристики надежности схем достаточно учитывать отказы в нормальном состоянии схемы и совпадения ремонта одного из элементов (только одного!) схемы с отказом другого. Вероятность отка­ зов элементов в послеаварийных состояниях схемы определяться не будет, так как она очень мала. Однако такие события и не исключены и развития аварий по этой причине бывали.

Для характеристики надежности схемы важен ответ на вопрос, какое число отказов можно ожидать во время ремонта одного элемента из-за отказа какого-либо другого. Параметр потока отказов двух эле­

В тех случаях, когда оба элемента одинаковы (два одинаковых присоединения, две системы сборных шин одной и той же схемы и т. п.), параметр потока отказов двух элементов, отказ/год, равен:

Оба выражения учитывают как совпадение ремонта первого эле­ мента (вынужденного и планового) с отказом второго, так и совпадение ремонта второго с отказом первого (отсюда коэффициент 2).

Сущность написанных выражений нетрудно понять, основываясь на следующих рассуждениях: если за год в одном объекте вероятны (Oj отказов, то за время ремонта второго объекта, вынужденного и пла­

пользоваться значения показателей надежности, приведенные ниже. Эти значения следует считать только примерными, но они позволяют при сравнительной оценке схем выявить разницу в уровнях надеж­ ности, оценить порядок этой разницы и установить ее причины.

Оценка надежности в дальнейшем будет производиться только по одному показателю — параметру потока отказов (число отказов в год). Нас будет интересовать полный отказ РУ, отказ половины РУ (одной из двух секций шин) или отказ части РУ — группы присоединений.

Отметим, что отказ одного присоединения может повлечь за собой отказ всей системы сборных шин, к которой было подключено данное присоединение. Это будет в том случае, если придет в действие релей­ ная защита сборных шин, которая частично (до трансформаторов тока) охватывает и присоединения. Однако только часть отказов присоедине­ ния вызывает действие защиты шин. Например, выключатель может отключить к. з. на линии, оказаться после этого непригодным к работе, но защита шин не придет в действие. Повреждение в присоединении может произойти вне зоны защиты, после трансформатора тока и т. д.

В табл. 13-3 приведены значения характеристики отказов и коэф­ фициенты простоя для различных присоединений.

Из таблицы видно, что параметр потока отказов линейных присое­ динений больше, чем у прочих, из-за наличия АПВ, т. е. более трудных условий работы.

Коэффициент планового простоя сборных шин и узлов можно найти из выражения £р. ш0 + «£р.ш. п- гДе « — число присоединений к шинам или узлам, значения &р.щ0 (время подготовки работы) и &р.ш,п (продолжительность ремонта одного присоединения) приведены ниже.

Периодичность плановых ремонтов для шин всех напряжений

Следует заметить, что отказ присоединения в 50% случаев влечет за собой отключение сборных шин. Долю отказов присоединений, вызы­ вающих действия релейной защиты шин, обозначим через k3 и примем

5 1 4

этог коэффициент равным 0,5. Если сборные шины или кх секции имеют п одинаковых присоединений, то параметр потока отказов сбор­ ных шин равен, раз/год:

Из табл. 13-3 видно, что параметры потоков отказов линейных присоединений больше, чем у всех остальных (трансформаторных, шиносоединительных, секционных и т. д.). Различие объясняется тем, что работа линейных выключателей, действующих в цикле АПВ, очень тяжела — значительно тяжелее, чем у других выключателей.

Т а б л и ц а 13-3

Показатели надежности присоединений

Ха р а к т е р и ­

ст и к а о т к а зо в ,

в отказах присоединений), что на результаты расчетов они оказывают очень малое влияние, поэтому параметр потока отказов шин принимаем

Схема с одной несекционированной системой сборных шин является одной из наиболее распространенных схем в распределительных сетях

городских, сельских, промышленных и на электрических станциях для собственных нужд. Если в схеме имеется пл линейных присоедине­ ний и пг трансформаторных, то для параметра потока отказов всего РУ, отказ/год, на основании (13-5) получим следующее выражение:

Выражение (13-6) характеризует надежность схемы. Для примера определим Шру для схемы устройства 35 кВ с четырьмя линейными и

или один отказ в 20 лет. Для напряжения 110 кВ с такими же присоеди­ нениями при установке масляных выключателей получим <вру = 0,1,

а при воздушных — 0,13 отказов/год, или 1 отказ в 10 лет и в 7,8 лет соответственно.

Из (13-6) и из полученных цифр можно сделать следующие заклю­ чения: чем больше присоединений имеют шины, тем меньше их надеж­ ность; надежность снижается с повышением напряжения РУ, и при масляных выключателях она выше, чем при воздушных. Такие выводы можно было бы сделать и без расчетов надежности, но количественная оценка данной схемы будет использована при оценке других схем.

Сопоставление разных схем между собой позволяет создать отчет­ ливое представление о каждой из них. Количественные показатели для этой цели очень полезны, для разных схем они могут различаться в несколько раз, что позволяет уверенней оценить свойства каждой схемы.

Но не все свойства схем можно оценить количественными показа­ телями. Так, вероятность ошибочных действий в данной схеме зависит от сложности схемы, от того, насколько просто и надежно может быть выполнена блокировка от ошибочных операций и от необходимости про­ изводства переключений в цепях вторичной коммутации при изменениях схемы высокого напряжения. Поэтому для каждой из схем будет дана дальше качественная оценка их свойств.

Блокировка от ошибочных операций разъединителями является обязательной для всех РУ. В зависимости от сложности схемы она может быть механической, замковой и электромагнитной. Для схемы с одной системой шин блокировка по схеме и по выполнению выпол­ няется наиболее просто.

Наличие блокировки снижает вероятность ошибок, но не исключает их. Известны случаи, когда персонал не верит блокировкам, несмотря на ошибочность своих действий. Так, отключив выключатель, дежур­ ный может пытаться отключить разъединители другого присоединения, даже при наличии на нем четкой надписи. Дежурный может быть на­ столько уверен в правильности своих действий, что были случаи дебло­ кировки и последующей ошибки.

Поэтому оперативному персоналу, производящему переключения, запрещаются все виды деблокировки без разрешения вышестоящего начальника. О неисправности блокировки сообщается лицу, отдавшему распоряжение о переключениях. О деблокировке с разрешения началь­ ника делается запись в оперативном журнале. Деблокирующие устрой­ ства должны быть опломбированы.

Ошибочные операции в схемах вторичной коммутации могут при­ вести к ложному действию релейной защиты шин и в некоторых схемах привести к отказу сборных шин или их секции. В схеме с одной систе­ мой сборных шин обычно изменения в схемах вторичных цепей при

5 1 6

изменении схемы высоких напряжений не требуются, но на ее примере удобно показать сущность ошибок.

Предположим, что сборные шины имеют дифференциальную защиту, как это показано на рис. 13-14. Если все трансформаторы тока выбраны с одинаковыми коэффициентами трансформации, то через дифферен­ циальное реле ДР тока не проходит, так как сумма всех токов при от­ сутствии повреждений шин равна нулю.

Если одно из присоединений отключено для ремонта и на нем наложены временные заземления безопасности, как показано на ри­ сунке, то тем самым сопротивление трансформатора тока этого при­ соединения снижается до небольшой величины, реле ДР шунтируется и защита шин выводится из работы. Если во время ремонта присоеди­ нения произойдет повреждение шин, она не сработает. Между тем тре-

Рис. 13-14. Схема с одной системой сборных шин.

буется, чтобы защита шин всегда находилась в работе и чтобы пере­ ключения в цепи высокого напряжения велись при включенном поло­ жении этой защиты.

Следовательно, вторичную обмотку трансформаторов тока ремон­ тируемого присоединения необходимо отключить от схемы защиты, что выполняется при помощи тест-блоков. Значительная часть пере­ ключений в цепях высокого напряжения требует переключения во вторичных цепях защиты, как это показано дальше. Опыт свидетельст­ вует, что ошибки персонала при таких переключениях достаточно часты — персонал или забывает о необходимости переключений во вто­ ричных цепях, или производит их неправильно.

Ремонт сборных шин требует отключения всего устройства. При этом потребители, питающиеся по одиночным линиям, остаются без электроснабжения, у потребителей, питающихся по двум линиям, одна из которых отходит от другого устройства, надежность электро­ снабжения снижается.

Сборные шины отключаются выключателями, отключаются все линейные и шинные разъединители, приводы всех присоединений запираются на замок, на приводы выключателей вывешиваются пла­ каты «Не включать, работают люди», после проверки отсутствия напря­ жения на шины накладывается заземление. Ремонт шинных разъедини­ телей производится после наложения заземления между ними и вы­ ключателем.

5 1 7

Ремонт всех присоединений, в том числе выключателей, целесо­ образно проводить до или после ремонта шин, независимо от них, чтобы сократить продолжительность отключения всего устройства. При этом условии продолжительность ремонта сборных шин может быть определена как сумма времени, необходимого для подготовки операции, и времени, затрачиваемого на ремонт участка сборных шин, соответствующего одному присоединению, и шинного разъединителя. Коэффициент простоя сборных шин в плановом ремонте определится как

только совпадения отказов по всем причинам в одном РУ с плановыми

51 8

ремонтами в другом. Используя выражение (13-4) и полученные выше значения сопот, fep.n0T 11 6 в.пот- Для устройств ПО кВ с шестью присое­

динениями найдем: 2-0,155 (0,15 + 5,65)-10~3 = 1,8 -lO"3, или один раз в 550 лет, т. е. очень редко.

Схема с одной секционированной системой сборных шин может быть выполнена с секционированием разъединителем или выключа-

6)

Рис. 13-15. Примеры секционирования сборных шин в уста­ новках с одной системой сборных шин.

телем (рис. 13-15). Секционирование разъединителем несколько улуч­ шает свойства схемы, в первую очередь тем, что позволяет отключать для планового ремонта каждую из секций по очереди. При схеме рис. 13-15, а ремонт секционирующего разъединителя требует отключе­ ния двух секций одновременно, в схеме 13-15, б эта необходимость отпадает.

Для потребителей, питающихся от одной секции, число перерывов из-за отказов сборных шин остается таким же, как и без секционирова­

5 1 9

ния, коэффициент же планового простоя снижается почти в 2 раза — для ремонта секции требуется примерно в 2 раза меньше времени, чем для ремонта всей системы сборных шин.

Для потребителей, питающихся по двум цепям, с присоедине­ нием каждой к своей секции, перерывы в электроснабжении из-за пла­ новых ремонтов сборных шин устраняются. Вынужденные перерывы электроснабжения для таких потребителей становятся пренебрежи­ мо малыми, если работать в нормальном режиме с отключенными секционными разъединителями, так как для такой схемы справедлив расчет, сделанный выше для потребителей, питающихся от двух РУ устройств по двум цепям. Для отключения или включения секционных разъединителей необходимо сначала отключить выключатели одной из секций. Все остальные операции в этой схеме проводятся так же, как в схеме с несекционированными сборными шинами.

Свойства схемы еще улучшаются, если секционирование произве­ сти выключателем. В этом случае появляется возможность часть опе­ раций автоматизировать. Например, при отказе одной из секций сек­ ционный выключатель может подать на нее питание от сохранившейся в работе другой по принципу АВР (автоматическое включение резерва) или при помощи АПВ (включить, а если причина к. з. не самоустрани­ лась, снова отключить секцию). Опыт эксплуатации АПВ сборных шин показал эффективность этого мероприятия. Устойчивые цифры пока трудно назвать, но можно полагать, что около 60% отказов шин само­ ликвидируются.

На рис. 13-15, в, г показаны два варианта выполнения релейной защиты сборных шин. Первая схема используется в том случае, если

увыключателя есть встроенные трансформаторы тока, как, например,

уМКП. В этом случае показатели надежности у обеих секций оди­

наковы. Вторая схема применяется при выносных трансформаторах — при ней надежность секций несколько различна.

Предположим, что к. з. произошло между секционными разъедини­ телями секции или на стороне секционного выключателя, обращен­ ной к секции /. В этом случае сработает защита шин секции /, а сек­ ция II останется в работе. При к. з. на другой стороне выключателя сек­ ция / снова отключится, так как эта сторона входит в дифференциаль­ ную защиту секции / и не входит в защиту секции II. Секция II отклю­ чится на ступень выдержки времени позднее, поскольку к. з. после отключения секционного выключателя не ликвидируется. Отключение произойдет от УРОВ — устройства резервирования отключения выклю­ чателя. Сказанное выше показывает, что уровень надежности секции II несколько выше, чем секции I.

При работе с постоянно отключенным выключателем свойства схемы практически не меняются, так как это почти не отражается на показателях надежности секционного выключателя.

Одиночная секционированная схема широко применяется в настоя­ щее время для понижающих подстанций на стороне 10 кВ трансфор­ маторов с расщепленной обмоткой. В целях снижения токов к. з. схема работает с отключенными секцйонными выключателями при наличии у них АВР (рис. 13-16).

Схема с двумя системами сборных шин при одном выключателе на цепь по сравнению с рассмотренными выше схемами обладает тем свойством, что при ремонте сборных шин не требует отключения потре­ бителей и источников питания. Как и в схеме с секционированной одной системой шин, при отказе одной из систем шин в работе, как правило, остается другая, если включены обе системы шин.

520