Перенапряжение и молниезащита

При техническом осмотре  трансформаторов должны быть проверены: показания термометров и мановакууметров; состояние кожухов трансформаторов и отсутствие течи масла, соответствие уровня масла в расширителе по температурной отметке; состояние маслоохлаждающих и масло-сборных устройств, состояние изоляторов; состояние ошиновки и кабелей; состояние сети заземления; состояние термосифонных фильтров и влагопоглощающих патронов; состояние трансформаторного помещения.

При текущем ремонте выполняется  объем работ осмотра и, кроме  того: очистка изоляторов и бака, проверка измерительных и защитных устройств; проверка состояния всех уплотнений и спускного крана; проверка исправности мембраны выхлопной  трубы, спуск грязи из расширителя  и доливка масла; проверка исправности  заземления, покраска трансформатора и ошиновки (при необходимости), ревизия  вентиляторов обдува, электрические испытания.

); наличие течи масла  и состояние кожухов трансформаторов;  состояние ошиновки и кабелей,  отсутствие нагрева контактов;  состояние цепи заземления.

Текущий ремонт — проверка крепления трансформаторов, отсутствие следов перегрева токоведущих частей контактов и трансформаторного  железа; отсутствие течи масла, очистка  всех частей трансформатора; проверка исправности заземления; долив или смена масла; электрические испытания.

Технический осмотр — наружный осмотр всех узлов и сборок; проверка исправности ограждений и замков, проверка исправности заземления и  освещения.

Текущий ремонт — очистка  от пыли, грязи и копоти; удаление брызг металла с изоляционных деталей; проверка затяжки болтов, винтов и гаек; удаление старой смазки и  нанесение новой; проверка состояния  зазоров, зачистка подгоревших контактов, чистка дугогасительных камер; проверка механизма свободного расцепления; проверка работы блок-контактов и конечных выключателей дополнительных и максимальных расцепи-телей; проверка исправности заземления, проверка состояния проводок.

Текущий ремонт — наружный осмотр сетей заземления; измерение  сопротивления растекания контура  заземления, измерение сопротивления  металлической связи заземления между заземленным оборудованием и магистралью заземления.

Капитальный ремонт — выполняется  объем работ текущего ремонта  и, кроме того: проверка отдельных  стыков (с выборочным вскрытием грунта); замена отдельных участков сети заземления; окраска сетей и при необходимости  закладка нового заземления взамен старого; измерение полного сопротивления  петли «фаза — нуль» в установках напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали.

Измерение сопротивления  заземления опор с выборочным вскрытием  отдельных элементов заземления

Текущий ремонт — выполняется  объем работ осмотра и, кроме  того: проверка исправности корпуса  силовой сборки и его герметичности; исправности запоров; подтяжка креплений  элементов в сборке (панели); осмотр всей схемы; проверка исправности заземления; проверка отсутствия видимых повреждений  ошиновки, рубильников, автоматов, предохранителей, магнитных пускателей, кабелей, в  том числе контрольных; протирка и зачистка рабочих контактов; пров'ерка соответствия установок автоматов и предохранителей нагрузке.

При текущем ремонте должны выполняться: очистка от ныли, грязи  и копоти; удаление брызг металла  с изоляционных деталей; проверка состояния  зазоров, зачистка подгоревших контактов; чистка дугогасительных камер; проверка работы механизма свободного расцепления; проверка работы блок-контактов п конечных выключателей дополнительных и максимальных расцепителей; проверка исправности заземления.

Капитальный ремонт — проводятся все операции текущего ремонта, кроме  того: производится частичное вскрытие грунта и проверка контуров заземления, по необходимости производится усиление контура заземления; замена (по необходимости) снижающих проводов и штырей молниеприемников; замена неисправных вентильных и трубчатых разрядников; электрические измерения и испытания в полном объеме.

Конструктивное выполнение молниеотводов и заземлений.

При этом производятся: внешний  осмотр генератора, коммутационной ивспомогательной электроаппаратуры и кабелей распределительного устройства электростанции; измерения сопротивления изоляции обмоток генератора, возбудителя и кабелей; проверка положения и осмотр вала генератора и возбудителя; проверка зазоров в подшипниках и затяжки гаек крепления подшипников; проверка зазоров междужелезного пространства генератора и возбудителя; измерение сопротивления изоляции коммутационной аппаратуры и измерительных трансформаторов и опробование трехкратным включением и отключением на рабочее напряжение; проверка взаимного положения ротора и статора в аксиальном положении, а также центровки генератора с двигателем; проверка схемы первичной и вторичной коммутации; проверка защиты и автомата гашения поля; проверка состояния измерительных приборов, их опробование на щитах; проверка аппаратуры синхронизации и регулирования напряжения; испытание электрической прочности изоляции обмоток генератора, кабелей и распределительного устройства 6 и 10 кВ; измерение сопротивления рабочего и защитного заземления; проверка фа-зировки генераторов и присоединенных к ним трансформаторов и сетей; измерение омического сопротивления обмоток статора, ротора и возбудителя; опробование генератора и возбудителя при совместной работе на холостом ходу и при нагрузке; опробование генератора при работе в течение 72 ч с номинальной нагрузкой, с контролем нагрева его обмоток и железа; снятие характеристик холостого хода и короткого замыкания генератора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Перенапряжения при отключении конденсаторных батарей.

(вопрос 27)

В настоящее время батареи  конденсаторов широко применяются  в электрических системах.

При отключении конденсаторной батареи (рис. 7), так  же как и при отключении ненагруженной  линии, емкостный ток обрывается в момент максимума напряжения на конденсаторе и напряжение между  контактами выключателя изменяется в соответствии с кривой U₂ на рис. 3, б. Благодаря этому имеется вероятность повторного зажигания, которое сопровождается колебаниями с амплитудой 2U_ф. В процессе этих колебаний напряжение на батарее достигает 3U_ф.

Рисунок 3.1 Упрощенная схема отключения батарей конденсаторов

 

Современные конденсаторные батареи комплектуются обычно последовательно-параллельным соединением отдельных секций, каждая из которых защищается предохранителем. Поэтому в батареях практически  не бывает полных коротких замыканий, что позволяет применять выключатели  облегченного типа с очень большой  скоростью восстановления напряжения, исключающей возможность повторных  зажиганий.

Меры ограничения внутренних перенапряжений

 

Применение вентильных разрядников. Вентильный разрядник является аппаратом, который вступает в действие, когда напряжение в точке его установки превышает пробивное напряжение искровых промежутков, и ограничивает перенапряжения на изоляции до допустимого уровня.

Наибольшие перенапряжения возникают на разомкнутом конце  линии. Там же могут быть установлены  реакторы поперечной компенсации, конденсаторы связи, выключатели, разъединители, трансформаторы напряжения. Для их защиты вблизи линейного разъединителя со стороны линии устанавливают комбинированный вентильный разрядник c повышенной пропускной способностью. На него возлагается задача ограничения как коммутационных, так и грозовых перенапряжений.

При коммутационных перенапряжениях  амплитуда тока через разрядник  после пробоя его искрового промежутка обычно не превышает 1,5…2 кА, однако в силу значительной длительности перенапряжения энергия, рассеиваемая в нелинейном сопротивлении, на несколько порядков превосходит энергию грозового импульса. Условия гашения дуги в разрядниках при коммутационных перенапряжениях получаются более тяжелыми, чем при грозовых. На рис. 8 показаны кривые напряжения в точке подключения разрядника и тока через разрядник. Когда мгновенное значение напряжения на разряднике достигает пробивного напряжения искрового промежутка, происходит подключение его нелинейного сопротивления к фазному проводу (точка a). При прохождении напряжения и тока разрядника через нуль, искровой промежуток обрывает ток. В следующий полупериод разрядник может сработать вновь (точка b), если напряжение на нем растет быстрее, чем восстанавливающаяся прочность его искрового промежутка; при этом напряжение второго и всех последующих пробоев меньше, чем в первый полупериод.

Рисунок 3.2 Работа вентильного разрядника при коммутационных перенапряжениях:

1 – кривая  напряжения при переходном процессе; 2 – ток через разрядник

 

Напряжение, при котором  повторные пробои больше не происходят, должно быть меньше напряжения гашения U_гаш. Срабатывание разрядника должно прекратиться после затухания переходного процесса, но установившееся напряжение U_уст может значительно превышать фазное напряжение за счет емкостного эффекта или несимметрии. Обычно электрическую прочность искровых промежутков характеризуют напряжением гашения U_гаш.

Поэтому напряжение гашения  коммутационных разрядников должно быть значительно выше, чем у грозозащитных  разрядников, а коэффициент гашения  k_гаш = U_пр/U_гаш должен быть значительно ниже.

Для разрядников РВМК отношение U_гаш и пробивного напряжения искровых промежутков U_пр равно h = 0,7; в разрядниках РВМКП  
h = U_гаш/U_пр = 0,9. Надежное дугогашение гарантируется, если установившееся напряжение не превышает hU_пр.

В табл. 2 приведены  максимальные значения U_y,max в сетях 330…750 кВ, в которых коммутационные разрядники в состоянии погасить дугу. Если установившееся напряжение U_y,max превышает значения, приведенные в табл. 1, то разрядник будет срабатывать многократно, что обычно недопустимо. Поэтому для надежной работы разрядника снижают установившееся напряжение установкой реакторов поперечной компенсации, подключаемых наглухо или через искровой промежуток.

 

Таблица 2 - Допустимые значения установившегося напряжения.

Uном, кВ	Uпр/Uф.max	Uу.max/Uф.max
		h = 0,7	h = 0,9
330	2,5	1,4	1,8
500	2,3	1,3	1,7
750	2,0	1,15	1,5

 

Установка вентильных разрядников  для защиты от коммутационных перенапряжений производится по концам линий электропередачи, так как наибольшие перенапряжения возникают на разомкнутом конце. Пробивное напряжение искровых промежутков разрядника должно быть ниже уровня допустимых перенапряжений для установленного по концам линии оборудования и линейной изоляции с достаточной степенью надежности.

Применение  реакторов с искровым присоединением. Глухое присоединение реакторов, обеспечивающих снижение установившегося напряжения при коммутациях, имеет существенный недостаток. Он состоит в том, что глухое присоединение приводит к дополнительным потерям реактивной мощности в нормальных режимах передачи больших мощностей. Поэтому может быть применено включение реакторов через искровой промежуток, шунтированный выключателем (рис. 9).

Рисунок 3.3 Схема электропередачи с реактором, включенным  
через искровой промежуток

 

При возникновении  перенапряжений, превышающих уставку искрового промежутка U_пр , последний пробивается и подключает к линии реактор, обеспечивая соответствующее снижение U_у . Для ограничения теплового воздействия дуги на электроды промежуток между ними шунтируют выключателем, включающимся от сигнала релейной защиты, которая срабатывает при появлении тока в реакторе. Эффективность действия реактора, подключаемого через искровое присоединение с точки зрения ограничения коммутационных перенапряжений тем больше, чем меньше пробивное напряжение U_пр, искровых промежутков. Нижний предел пробивного напряжения искрового промежутка реактора выбирается по условию отстройки от срабатываний промежутка при повышении напряжения в режиме качаний. При этом учитывается разброс пробивных напряжений. Если принять возможное повышение напряжения при качаниях порядка (1,1…1,2) U_ф.мах и разброс пробивного напряжения искрового промежутка 0,2 U_пр (что отвечает открытому искровому промежутку), то нижний предел пробивного напряжения 0,2U_пр »(1,35…1,5) U_ф.max..

Эффективность действия реактора с искровым промежутком  зависит от характера переходного процесса. В табл. 3 приведены данные, показывающие влияние реактора на установившееся и максимальное напряжения.

 

Таблица 3 - Значения перенапряжений в линиях с реакторами

Uу.max/Uф.max		Umax/Uф.max
при отсутствии реактора	при наличии   реактора	глухое   присоединение	искровое   присоединение
1,5	1,3	1,81	1,92
1,9	1,6	2,83	2,92

 

Управление  моментом включения выключателя. Значение перенапряжений, возникающих при включении линии, зависит от фазы ЭДС j в момент включения. Для каждой частоты свободных колебаний электропередачи можно указать такой угол включения, когда возникающее перенапряжение будет минимально. Исключение представляет только случай резонанса (w = w₁), когда при любой фазе включения коэффициент k_уд  = 1.