Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы эксплуатации электрооборудования. Учебное пособие.pdf
6. Эксплуатация аккумуляторных батарей
При срабатывании устройства сигнализации в случае снижения
уровня изоляции относительно земли в цепи оперативного тока должны
быть немедленно приняты меры к устранению неисправностей. При этом
производство работ без снятия напряжения в этой сети, за исключением
поисков места повреждения изоляции, запрещается [1].
Аккумуляторные установки должны эксплуатироваться в режиме постоянного подзаряда, причем дополнительные элементы батарей должны
иметь отдельные устройства подзаряда. Для определения фактической
емкости батарей производится их контрольная проверка путем разряда
определенным током группы ежегодно сменяемых элементов в количестве
не менее 10 %. Электрохимические процессы в свинцово-кислотных аккумуляторах определяются множеством факторов, важнейшим из которых
является плотность электролита, равная 1,2 г/см3 и нормированная при
температуре 20 оС. Если температура отличается от этого значения, плотность раствора кислот приводится к плотности при 20 оС по следующему
выражению:
где ρ
ρ20 = ρ
− плотность электролита при температуре 20 оС, г/см3; ρt − плот-
20
+ 0,0007(t – 20 oC),
t
ность электролита при температуре t, г/см3; 0,0007 − коэффициент изменения плотности при изменении температуры на 1 оС; t − температура электролита, oС.
Для проверки параметров электролита и его составляющих химической лабораторией проводится их анализ.
Температура в аккумуляторном помещении должна поддерживаться
не ниже +10 оС, на подстанциях без дежурного персонала допускается понижение температуры до +5 оС.
На дверях помещения аккумуляторной батареи должны быть надписи
«Аккумуляторная», «Огнеопасно», «Запрещается курить» или вывешены
соответствующие знаки безопасности согласно ГОСТ 12.4.026−76 о запрещении пользоваться открытым огнем и курить.
На электрических станциях и подстанциях эксплуатируются аккумуляторы двух типов − СК и СН, которые отличаются по конструкциям, устройству и характеристикам (табл. 14, 15).
Номинальной емкостью аккумулятора считается емкость при
10-часовом режиме разряда, равная произведению 36 на номер аккумулятора.
Наименьшее допустимое напряжение для батарей в режиме 3–10часового разряда 1,8 В, в режиме 0,25–1-часового разряда 1,75 В.
Аккумуляторы СК, используемые на электростанциях, имеют 17 типоразмеров: 1−6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32. Параметры любого типоразмера можно определить умножением показателей СК-1 на выбранный номер аккумулятора.
141
Основы эксплуатации электрооборудования
Таблица 14
Характеристики аккумулятора СК-1
Режим разряда (ч) 10 3 1 0,6 0,25
Разрядный ток (А) 3,6 9 18,5 25 32
Емкость (А·ч) 36 27 18,5 12,5 8
Таблица 15
Характеристики аккумулятора СН-36 (№1)
Режим разряда (ч) 0 5 3 1 0,5 0,25
Разрядный ток (А) 3,6 6,4 9,3 18,5 25 32
Емкость (А·ч) 36 32 28 18,5 12,5 8
На электростанциях используются 16 типоразмеров СН, имеющих
номера, аналогичные аккумуляторам типа СК. Параметры любого номера
можно определить умножением показателей CH-36 на выбранный номер
аккумулятора.
Эксплуатация аккумуляторных батарей проводится в соответствии
с инструкцией [19]. Батареи на электростанциях работают в режиме постоянного подзаряда. При таком режиме напряжение на каждом аккумулятор
типа СК должно быть (2,2±0,05) B, а типа СН – (2,18±0,04) В при температуре
воздуха до 35 оС.
После глубоких разрядов проводится заряд батарей одним из методов:
при постоянной силе тока; плавно убывающей силе тока; при постоянном
напряжении. Метод заряда устанавливается местной инструкцией и используется до достижения постоянных значений напряжения и плотности электролита в течение одного часа для аккумуляторов СК и двух часов – для СН.
Для определения фактической емкости АБ производятся контрольные разряды в трех- и десятичасовом режиме либо всей батареи, либо
ее части. На тепловых электростанциях такие испытания проводятся один
раз в 1−2 года, на ГЭС и подстанциях – по мере необходимости.
В процессе эксплуатации батарей осуществляются разные виды технического обслуживания: осмотры, профилактический контроль, профилактическое восстановление. В случае необходимости выполняются текущие или капитальные ремонты АБ.
После монтажа, ремонтов, замены электродов или электролита,
а также в заданные сроки при эксплуатации проводят инспекторские осмотры, в которых участвуют лицо, обслуживающее батарею, и лицо, ответственное за эксплуатацию электрооборудования предприятия. Во время
инспекторского осмотра проверяются: напряжение и плотность электролита во всех аккумуляторах; температура электролита в контрольных банках;
отсутствие дефектов электродов; уровень сульфатации; сопротивление
142
6. Эксплуатация аккумуляторных батарей
изоляции; правильность ведения журнала аккумуляторной батареи. По результатам инспекторских осмотров намечаются мероприятия по устранению дефектов, которые заносятся в журнал.
Следует отметить, что рассмотренные выше типы аккумуляторных
батарей, выпускаемых ранее отечественной промышленностью и установленных на станциях и подстанциях, к настоящему времени выработали
свой ресурс и подлежат замене для обеспечения современных требований
по надежности и пожаробезопасности.
Правильный выбор типа батареи и ее параметров должен соотноситься с величиной и характером изменившихся нагрузок в связи с применением новых коммутационных аппаратов, измерительной и защитной аппаратуры [20].
6.3. Эксплуатация необслуживаемых аккумуляторных батарей
Необслуживаемые АБ выполняются по нескольким технологиям.
Технология AGM − герметизированные аккумуляторы, электролит в которых абсорбирован в стекловолоконный наполнитель, служащий одновременно сепаратором. АБ способны отдавать высокие токи при коротком
режиме разряда. Компактны и экономичны.
Технология dryfit − необслуживаемые герметизированные аккумуляторы с желеобразным электролитом. Защищены от глубокого разряда.
Гарантировано отсутствие внутренних КЗ. Буферное и циклическое применение.
Классическая технология с жидким электролитом такова. Малообслуживаемые − доливка воды раз в 2−5 лет. Возможность оценки состояния АБ при измерении плотности электролита.
Технология рекомбинации водорода и кислорода в процессе заряда
батарей исключает или значительно уменьшает необходимость доливки
воды. Кислород, выделяющийся на положительной пластине аккумуляторного элемента, диффундирует через микроскопические поры сепаратора
к отрицательной пластине и в результате химической реакции внутри элемента преобразуется в воду.
По данным технологиям производятся несколько типов АБ различными зарубежными и российскими компаниями.
АБ типа GroE изготавливаются HAWKER OLDHAM (Франция)
и EXID TECHNOLOGIES (Германия), поставка в России. Основные области применения: тепловые, гидро- и атомные электростанции, распределительные подстанции, источники бесперебойного питания [9, 10]. Срок
143
Основы эксплуатации электрооборудования
службы 25 лет при окружающей температуре 25 ○С, эксплуатация в режиме постоянного подзаряда. Батарея набирается из отдельных элементов,
имеющих напряжение 2 В и нужную емкость. Каждый элемент изготавливается на заводе из кратного числа типовых пластин емкостью 25 А·ч
или100 А·ч. Емкость батареи – от 25 до 2600 А·ч. Частота доливки дистиллята – 1 раз в 3 года, напряжение постоянного подзаряда 2,25 В/элемент
при 20 ○С, рабочий диапазон температур – от – 20 ○С до + 40 ○С (рекомендуемая рабочая температура составляет 20 ○С).
Конструкция элемента включает следующие узлы:
1. Корпус из прозрачного ударопрочного пластика (Луран 378 Р), который позволяет хорошо контролировать состояние пластин и внутренние
части выводов.
2. Положительные пластины, отлитые под давлением из чистого
свинца (99,99 %). Ламельная конструкция (Планте) обеспечивает большую
площадь поверхности пластин.
3. Отрицательные пластины, намазные плоские решетчатые из свинцово-сурмяно-селенового сплава. Химический состав сплава обеспечивает
равенство срока службы отрицательных и положительных пластин.
4. Сепараторы между положительными и отрицательными пластинами двойные, микропористые, гофрированные. Они обеспечивают высокую
электропроводность и защиту от прорастания пластин.
5. Электролит – раствор серной кислоты плотностью 1,27 кг/л при
температуре 20 ○С.
Выводы изготовлены из свинцового сплава с медными вставками для
улучшения электропроводности. Конструкция обеспечивает газо- и кислотонепроницаемость выводов, позволяет применять сварное и болтовое соединение.
Межэлементные перемычки изготовлены из меди и покрыты свинцом для защиты от коррозии.
Фильтр-пробки керамические, предотвращающие возгорание газов
внутри банки. В каждой банке имеется одна пробка с воронкой, позволяющей проводить измерения плотности и температуры электролита, доливку дистиллята без снятия пробки.
АБ типа OCSM Classic применяются в производстве и распределении
электроэнергии, в атомной энергетике и других областях промышленности.
Батарея набирается из отдельных элементов, имеющих напряжение 2 В
и нужную емкость. Каждый элемент изготавливается на заводе из кратного
числа типовых пластин емкостью 80 А·ч, 115 А·ч или 145 А·ч. АБ имеют
хорошие разрядные характеристики при коротких и длительных режимах
разряда, а также ряд отличительных особенностей.
144
6. Эксплуатация аккумуляторных батарей
Уникальная конструкция отрицательного электрода, построенного
по технологии CSM (Copper Stretched Metal) – тянутая медь, которая позволила уменьшить внутреннее сопротивление и добиться высокого значения тока разряда, а также снизить вес аккумулятора. Используются трубчатые положительные электроды. Газовыделение низкое благодаря применению сплавов с содержанием сурьмы менее 3 %. АБ требуют минимального
обслуживания благодаря низкому газовыделению и большому запасу электролита. Номинальная емкость 160−3480 А·ч. Увеличена удельная емкость.
Работа надежна при циклическом режиме и режиме постоянного подзаряда.
Срок службы составляет 20 лет при температуре окружающей среды 20 ○С
(до остаточной емкости 80 %).
Автоматические зарядно-выпрямительные устройства серии HPT, HP
в сочетании с параллельно подключенными АБ образуют системы для бесперебойного питания постоянным током. Устройства электропитания и заряда
выполнены по принципу управляемого диодно-тиристорного преобразования
переменного напряжения в постоянное. Устройства имеют на входе трансформатор напряжения, на выходе – фильтр LC-типа. Контроль фаз позволяет
достигнуть высокой стабилизации напряжения на выходе с минимальными
потерями. Заряд и подзаряд АБ осуществляется при постоянном напряжении.
Устройства предназначены для систем постоянного тока электростанций
и распределительных подстанций объектов электроэнергетики. Конфигурация устройств HPT включает опции одноуровнего заряда батареи с рекомбинацией газа (базовая версия N), автоматического заряда для любых типов
батарей (базовая версия X), ручного выравнивающего заряда для обслуживаемых батарей (опция Е) и корректировку напряжения подзаряда в зависимости от температуры для аккумуляторов с рекомбинацией газов (опция Т).
Входное напряжение составляет 380 В, отклонение входного напряжения ±15 %. Рабочая температура от 0 до 40 ○С. Регулировка напряжения
заряда и подзаряда в пределах ±5 %. Для резервирования применяется параллельное подключение двух устройств. Выбор зарядно-подзарядного
устройства производят по току 10-часового разряда плюс постоянная нагрузка.
Базовые конфигурации подключения показаны на рис. 46–48.
Некоторые предприятия идут по пути приобретения и установки
(взамен старых) новых отечественных или импортных АБ закрытого (малообслуживаемого) типа GroE, Vb, Gmbh, Тюменского аккумуляторного
завода и других поставщиков. При этом из-за ограниченности средств
замена АБ осуществляется без одновременной замены зарядных и подзарядных устройств, щитов постоянного тока, кабелей и коммутационной
аппаратуры. Это приводит в некоторых случаях к снижению срока службы
батарей, ухудшению характеристик систем регулирования и качества электропитания цепей управления и защиты. При комплексной реконструкции
145
Основы эксплуатации электрооборудования
систем оперативного тока жесткая ошиновка в помещениях АБ заменяется
кабелями без проходной доски на щит постоянного тока. При этом обеспечиваются одинаковые условия заряда и разряда всех элементов батареи,
что упрощает требования к ее эксплуатации.
Рис. 46. Схема без до-
бавочных элементов
Рис. 47. Схема с добавочными
элементами для питания нагрузки
220 В и 220 В +20 %, а также для
заряда и подзаряда основных
и добавочных элементов батареи
Рис. 48. Схема с компен-
сирующими SID-диодами
для питания нагрузки,
чувствительной к повы-
шенному напряжению.
Напряжение на нагрузке
85−100 % от напряжения
батареи
В качестве зарядно-подзарядных устройств, взамен электромашинных агрегатов и вентильных преобразователей, применяются агрегаты импортного производства, а также отечественные аналоги – УЗП ЗАО «Конвертор» (г. Москва) вместе с устройством стабилизации напряжения
на шинах постоянного тока. Указанные агрегаты снабжены системой
микропроцессорного управления, мониторинга и диагностики АБ, интегрированные в АСУ ТП. Количество зарядно-подзарядных агрегатов, предназначенных для систем постоянного тока при проектировании новых
электроустановок, а также при проведении реконструкции, согласуется
с требованиями нормативных документов.
Контрольные вопросы
1. Каковы современные тенденции проектирования и реконструкции
систем аварийного электроснабжения на электрических станциях и подстанциях?
2. Каковы основные требования к организации эксплуатации аккумуляторных батарей?
146
7. Эксплуатация устройств релейной защиты и электроавтоматики
7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВ
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
И ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ
Основные положения эксплуатация устройств
релейной защиты и электроавтоматики
Современные электрические станции насыщены многочисленными
устройствами вторичной коммутации: релейной защиты, электроавтоматики,
сигнализации и информации, управления и регулирования. Основные правила
их эксплуатации регламентированы ПТЭЭС.
Силовое электрооборудование электростанций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от коротких замыканий и нарушений нормальных режимов устройствами релейной защиты, автоматическими выключателями или предохранителями и оснащено устройствами
электроавтоматики, в том числе устройствами противоаварийной автоматики и устройствами автоматического регулирования.
Устройства релейной защиты и электроавтоматики, в том числе противоаварийной автоматики, по принципам действия, уставкам, настройке
и выходным воздействиям должны соответствовать схемам и режимам
работы энергосистем и постоянно находиться в работе, кроме устройств,
которые должны выводиться из работы в соответствии с назначением
и принципом действия, режимом работы энергосистемы и условиями селективности.
В эксплуатации должны быть обеспечены условия нормальной работы
аппаратуры РЗиА и вторичных цепей (допустимые значения температуры,
влажности, вибрации, отклонений рабочих параметров от номинальных,
уровня помех и др.).
Все случаи срабатывания и отказа срабатывания устройств РЗиА,
а также выявляемые в процессе их эксплуатации дефекты тщательно анализируются и учитываются в установленном порядке службами РЗиА. Выявленные дефекты должны быть устранены.
О каждом случае неправильного срабатывания или отказа срабатывания устройств РЗиА, а также о выявленных дефектах схем и аппаратуры
вышестоящую организацию, в управлении или ведении которой находится
устройство, следует проинформировать.
147
Основы эксплуатации электрооборудования
На панелях РЗиА и шкафах двустороннего обслуживания, а также на
панелях и пультах управления на лицевой и оборотной сторонах должны
быть надписи, указывающие их назначение в соответствии с диспетчерскими наименованиями.
Установленная на панелях, пультах и в шкафах с поворотными панелями аппаратура имеет с обеих сторон надписи или маркировку согласно
схемам. Расположение надписей или маркировки однозначно определяет
соответствующий аппарат.
На панели с аппаратурой, относящейся к разным присоединениям
или разным устройствам РЗиА одного присоединения, которые могут проверяться раздельно, должны быть нанесены четкие разграничительные линии и должна быть обеспечена возможность установки ограждения при
проверке отдельных устройств РЗиА.
Необходимо, чтобы надписи у устройств, которыми управляет оперативный персонал, четко указывали назначение этих устройств.
Силовое электрооборудование и линии электропередачи могут находиться под напряжением только с включенной релейной защитой от всех
видов повреждений. При выводе из работы или неисправности отдельных
видов защит оставшимся в работе устройствам релейной защиты следует
обеспечить полноценную защиту электрооборудования и линий электропередачи от всех видов повреждений. Если это условие не выполняется,
должна быть осуществлена временная быстродействующая защита, или
введено ускорение резервной защиты, или присоединение должно быть отключено.
При наличии быстродействующих релейных защит и устройств резервирования в случае отказа выключателей (УРОВ) все операции по
включению линий, шин и оборудования после ремонта или нахождения
без напряжения, а также операции по переключению разъединителями
и воздушными выключателями должны осуществляться при введенных
в работу этих защитах; если на время проведения операций какие-либо
из этих защит не могут быть введены в работу или должны быть выведены
из работы по принципу действия, следует ввести ускорение на резервных
защитах либо выполнить временную защиту, хотя бы неселективную, но
с таким же временем действия, как и постоянная защита.
Сопротивление изоляции электрически связанных вторичных цепей
напряжением выше 60 В относительно земли, а также между цепями различного назначения, электрически не связанными (измерительные цепи,
цепи оперативного тока, сигнализации), должно поддерживаться в пределах каждого присоединения не ниже 1 МОм.
Сопротивление изоляции вторичных цепей, рассчитанных на рабочее
напряжение 60 В и ниже, питающихся от отдельного источника или через
148
7. Эксплуатация устройств релейной защиты и электроавтоматики
разделительный трансформатор, следует поддерживать не ниже 0,5 МОм.
Сопротивление изоляции измеряется мегомметром в первом случае на напряжение 1 000−2 500 В, а во втором случае − 500 В.
Измерение сопротивления изоляции цепей 24 В и ниже устройств
РЗиА на микроэлектронной базе производится в соответствии с указаниями завода-изготовителя. Если таких указаний нет, проверяется отсутствие
замыкания этих цепей на землю омметром на напряжение до 15 В.
При проверке изоляции вторичных цепей принимаются предусмотренные соответствующими инструкциями меры для предотвращения повреждения этих устройств.
При включении после монтажа и первом профилактическом контроле изоляция относительно земли электрически связанных цепей РЗиА
и всех других вторичных цепей каждого присоединения, а также между
электрически не связанными цепями, находящимися в пределах одной
панели, за исключением цепей элементов, рассчитанных на рабочее напряжение 60 В и ниже, должна быть испытана напряжением 1 000 В переменного тока в течение 1 мин.
Кроме того, напряжением 1 000 В в течение 1 мин необходимо испытать изоляцию между жилами контрольного кабеля тех цепей, где имеется
повышенная вероятность замыкания между жилами с серьезными последствиями (цепи газовой защиты, цепи конденсаторов, используемых как источник оперативного тока, вторичные цепи трансформаторов тока с номинальным значением тока 1 А и т. п.).
В последующей эксплуатации изоляция цепей РЗиА (за исключением
цепей напряжением 60 В и ниже) должна испытываться при профилактических восстановлениях напряжением 1 000 В переменного тока в течение
1 мин или выпрямленным напряжением 2 500 В с использованием мегомметра или специальной установки.
Вновь смонтированные устройства РЗиА и вторичные цепи перед вводом в работу должны быть подвергнуты наладке и приемочным испытаниям.
Разрешение на ввод новых устройств и их включение в работу выдается в установленном порядке с записью в журнале релейной защиты
и электроавтоматики.
В службе РЗиА на устройства РЗиА, находящиеся в эксплуатации,
должна быть следующая техническая документация:
● паспорта-протоколы;
● инструкции или методические указания по наладке и проверке;
● технические данные об устройствах в виде карт уставок и характе-
ристик;
● исполнительные рабочие схемы: принципиальные, монтажные или
принципиально-монтажные;
149
Основы эксплуатации электрооборудования
● рабочие программы вывода в проверку (ввода в работу) сложных
устройств РЗиА с указанием последовательности, способа и места отсоединения их цепей от остающихся в работе устройств РЗиА, цепей управления оборудованием и цепей тока и напряжения. Перечень устройств, на
которые рабочие программы не составляются, утверждается техническим
руководителем АО-энерго или энергообъекта.
Результаты технического обслуживания заносят в паспорт-протокол
(подробные записи по сложным устройствам РЗиА при необходимости
следует сделать в рабочем журнале).
В службах РЗиА энергосистем, ОДУ (ЦДУ ЕЭС России) должны
быть технические данные об устройствах, находящихся в управлении и ведении этой службы, в виде карт (таблиц) или журналов (характеристик),
принципиальных или структурных схем (технологических алгоритмов
функционирования).
Вывод из работы, изменение параметров настройки или изменение
действия устройств РЗиА оформляют в соответствии с порядком оперативно-диспетчерского управления.
При угрозе неправильного срабатывания устройство РЗиА выводят
из работы с учетом требования по обеспечению защиты силового оборудования без разрешения вышестоящего оперативно-диспетчерского персонала, но с последующим сообщением ему (в соответствии с местной инструкцией) и оформлением заявки.
Реле, аппараты и вспомогательные устройства РЗиА, за исключением
тех, уставки которых изменяет оперативный персонал, разрешается вскрывать только работникам служб РЗиА, электротехнической лаборатории
электроцехов электростанций (ЭТЛ), эксплуатирующим эти устройства,
или в исключительных случаях по их указанию оперативному персоналу.
Работы в устройствах РЗиА должен выполнять персонал, обученный
и допущенный к самостоятельной проверке соответствующих устройств.
На сборках (рядах) зажимов пультов управления, шкафов и панелей
не должны находиться в непосредственной близости зажимы, случайное
соединение которых может вызвать включение или отключение присоединения, короткое замыкание в цепях оперативного тока или в цепях возбуждения генератора (синхронного компенсатора).
При работе на панелях, пультах, в шкафах и в цепях управления
и РЗиА принимают меры против ошибочного отключения оборудования.
Работы должны выполняться только изолированным инструментом.
Выполнение этих работ без соблюдения исполнительных схем, заданных объемов и последовательности работ (типовая или специальная
программа) запрещается.
150