5.1. Обслуживание трансформаторов тока

Трансформатор тока (ТТ) — это измерительный элемент, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении сдвинут относительно него по фазе на угол, близкий к нулю (СТ МЭК 50(321)—86).

ТТ является трансформатором, питающимся от источника тока, и предназначен для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации.

Номинальное значение тока вторичной обмотки ТТ составляет 1А, 5А.

ТТ является связующим звеном между элементами вторичной цепи (устройств РЗиА, приборов учета) и первичной цепи.

Первичная обмотка ТТ включается последовательно (в рассечку фазы) в цепь с измеряемым переменным током, а его вторичная обмотка уменьшает первичный ток до требуемого значения для питания элементов цепей управления и измерительных приборов учета электроэнергии.

Ток, протекающий по вторичной обмотке ТТ, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации.

Рабочий режим ТТ близок к режиму КЗ из-за малого сопротивления вторичной обмотки. Размыкание вторичной обмотки ТТ приводит к исчезновению размагничивающего действия вторичного тока, и тогда током намагничивания становится весь первичный ток. В таком режиме резко возрастает магнитная индукция в стали магнитопровода и многократно увеличиваются активные потери в стали, что приводит к ее перегреву, обгоранию изоляции обмотки и к повреждению трансформатора.

Кроме того, большой по величине магнитный поток наводит во вторичной обмотке значительную (до десятков кВ) ЭДС, что представляет опасность для изоляции вторичных цепей и для персонала.

Поэтому вторичные обмотки ТТ должны быть всегда замкнуты на реле, приборы или закорочены на испытательных зажимах.

При необходимости замены реле или прибора предварительно должна устанавливаться шунтирующая их перемычка.

Переносные измерительные приборы подключаются к вторичным цепям ТТ с помощью разъемных испытательных зажимов или испытательных блоков, которые позволяют включать и отключать приборы без разрыва вторичной цепи.

Основной мерой безопасного производства работ во вторичных токовых цепях в случае повреждения изоляции и попадания на вторичную цепь высокого напряжения является заземление одного из концов каждой вторичной обмотки ТТ.

В сложных схемах релейной защиты, например, в схеме токовой дифференциальной защиты, заземление допускается выполнять только на панели защиты, то есть только в одной точке схемы.

ТТ по конструкции бывают встроенными в проходные вводы силовых трансформаторов и баковых выключателей и накладными , надевающимися сверху на вводы силовых трансформаторов; у тех и других первичной обмоткой служит токоведущий стержень ввода.

В зависимости от рода установки и класса напряжения первичной обмотки ТТ выполняются с литой эпоксидной изоляцией, с бумажно-масляной изоляцией или с воздушной изоляцией.

ТТ с фарфоровой изоляцией (серии ТПФ) в последние годы вытесняются трансформаторами с литой эпоксидной изоляцией.

При напряжении 330 кВ и выше ТТ изготавливаются в виде двух ступеней (двух каскадов), что позволяет выполнить изоляцию каждой ступени на половину фазного напряжения.

Обслуживание ТТ заключается в надзоре за ними и обнаружении видимых неисправностей (обгорания контактов, трещин в фарфоре и др.) с одновременным контролем нагрузки первичной цепи. Допускается перегрузка ТТ по току первичной обмотки до 20 %.

Особое внимание следует обращать на нагрев контактов, через которые проходит ток первичной цепи. Если на нагретый контакт попадет масло у ТТ с бумажно-масляной изоляцией, то может возникнуть пожар. У таких ТТ проверяют уровень масла по маслоуказателю, отсутствие подтеков масла, цвет силикагеля в воздухоосушителе (при розовой окраске силикагель подлежит замене).

У ТТ с литой изоляцией под воздействием коммутационных и грозовых перенапряжений может произойти перекрытие по загрязненной и увлажненной поверхности изоляторов.

При обнаружении дефектов токоведущих частей и изоляции ТТ вместе с присоединением должен быть выведен в ремонт и подвергнут испытанию.

 

5.2. Обслуживание трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения (ТН) — это измерительный трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичное напряжение практически пропорционально первичному напряжению и при правильном включении сдвинуто относительно него по фазе на угол, близкий к нулю (СТ МЭК 50(321)—86).

ТН является трансформатором, питающимся от источника напряжения, и служит для преобразования высокого напряжения в низкое стандартных значений: 100; 100/√3; 100/3 с целью питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автоматики.

ТН (так же как и ТТ) отделяют (изолируют) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, обеспечивая их работоспособность и безопасность обслуживания.

Применение ТН позволяет изолировать логические схемы защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

По принципу устройства и схеме включения ТН практически не отличаются от силовых трансформаторов. Отличие состоит в малых мощностях, не превышающих десятков или сотен ВА. При малой мощности режим работы ТН близок к режиму ХХ трансформаторов. Размыкание их вторичных обмоток не приводит к опасным последствиям.

На напряжение до 35 кВ ТН включаются через предохранители, чтобы при повреждении ТН был отключен — во избежание развития аварии в сети. На напряжении 110 кВ и выше из-за крайне редких повреждений ТН предохранители можно не устанавливать.

Коммутация (включение и отключение) ТН производятся разъединителями.

Для защиты ТН от токов КЗ в его вторичных цепях устанавливают съемные трубчатые предохранители или автоматические выключатели максимального тока: трехполюсные (типа АП50-3М) и двухполюсные (типа АП50-2М) с электромагнитным расцепителем на номинальные токи от 2,5 до 50 А. Предохранители устанавливают в том случае, если ТН не питает быстродействующие защиты, поскольку эти защиты могут ложно действовать при недостаточно быстром перегорании плавкой вставки. Установка же автоматических выключателей обеспечивает эффективное срабатывание специальных блокировок, выводящих из действия отдельные виды защит при обрыве цепей напряжения.

Для безопасного обслуживания вторичных цепей при пробое изоляции и попадании высокого напряжения на вторичную обмотку один из ее зажимов или нулевая точка присоединяется к заземлению. При соединении вторичных обмоток в звезду заземляется не нулевая точка, а начало обмотки фазы В, что вызвано стремлением сократить на 1/3 число переключающих контактов во вторичных цепях, поскольку заземленная фаза может подаваться на реле помимо рубильников и вспомогательных контактов разъединителей.

При использовании ТН для питания оперативных цепей переменного тока допускается заземление нулевой точки вторичных обмоток через пробивной предохранитель, что необходимо для повышения уровня изоляции оперативных цепей.

При производстве работ непосредственно на ТН и его ошиновке действующими правилами безопасности предписывается создание видимого разрыва как со стороны ВН, так и со стороны вторичных цепей, чтобы избежать появления напряжения на первичной обмотке за счет обратной трансформации напряжения от вторичных цепей, питающихся от другого ТН. С этой целью во вторичных цепях ТН устанавливаются рубильники или применяются предохранители. Отключение автоматических выключателей, а также разрыв вторичных цепей вспомогательными контактами разъединителей не создают видимого разрыва цепи и поэтому считаются недостаточными.

На ПС применяются как однофазные, так и трехфазные двух-и трехобмоточные ТН. В основном это ТН с бумажно-масляной изоляцией, магнитопроводы и обмотки которых погружены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предохраняет от увлажнения и изолирует обмотки от заземленных конструкций. Кроме того, такое заполнение является охлаждающей средой.

В ЗРУ до 35 кВ используются ТН с литой эпоксидной изоляцией, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с маслонаполненными при установке в КРУ.

На ПС 110–500 кВ применяются каскадные ТН серии НКФ. В каскадном ТН обмотка ВН делится на части, размещаемые на разных стержнях одного или нескольких магнитопроводов, что облегчает ее изоляцию.

У ТН (типа НКФ-110) обмотка ВН разделена на две части (ступени), каждая из которых размещается на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода. Магнитопровод соединен с серединой обмотки ВН и находится по отношению к земле под потенциалом Uф /2, благодаря чему обмотка ВН изолируется от магнитопровода только на Uф /2, что существенно уменьшает размеры и массу трансформатора.

С другой стороны, ступенчатое исполнение усложняет конструкцию трансформатора, так как появляется необходимость в дополнительных обмотках.

Каскадные ТН на 220 кВ и выше имеют два и более магнитопровода. Число магнитопроводов обычно в 2 раза меньше числа ступеней каскада. Для передачи мощности с обмоток одного магнитопровода на обмотки другого служат связующие обмотки.

Наряду с обычными электромагнитными ТН для питания измерительных приборов и релейной защиты применяют емкостные делители напряжения, которые получили распространение на ЛЭП напряжением 500 кВ и выше.

На рис. 5.1 показана принципиальная схема включения емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500.

На схеме видно, что напряжение между конденсаторами распределяется обратно пропорционально емкостям:

U1/U2 = С2 /C1, (5.1)

где С1 и С2 — емкости конденсаторов;

U1 и U2 — напряжения на них.

Подбором емкостей обеспечивается получение на нижнем конденсаторе С2 требуемой доли общего напряжения Uф. Если к конденсатору С2 подключить понижающий трансформатор Т (рассчитан на напряжение до 15 кВ), то он будет выполнять те же функции, что и обычный ТН.

Емкостной делитель напряжения на рис. 5.1 состоит из трех конденсаторов связи типа СМР-166/√3–0,014 и одного конденсатора отбора мощности типа 0МР-15-0,017.

Первичная обмотка трансформатора Т имеет восемь ответвлений для регулирования напряжения. Заградитель L препятствует ответвлению токов высокой частоты в трансформатор Т во время работы высокочастотной связи, аппаратура которой подключена к конденсаторам через фильтр ФП. Реактор LR улучшает электрические свойства схемы при росте нагрузки. Балластный фильтр в виде резистора R служит для гашения феррорезонансных колебаний во вторичной цепи при внезапном отключении нагрузки.

Контроль исправности вторичных цепей основной обмотки ТН обычно производится при помощи трех реле минимального напряжения. При отключении автоматического выключателя или сгорании предохранителя эти реле подают сигнал о разрыве цепи.

Более совершенным является контроль с помощью комплектного реле, подключенного по схеме рис. 5.2 к шинам вторичного напряжения.

В этой схеме реле KV1 включено на три фазы фильтра напряжения обратной последовательности ZV, которое срабатывает при нарушении симметрии линейных напряжений, что имеет место, например, при обрыве одной или двух фаз. При размыкании его контактов срабатывает реле KV2, подающее сигнал о разрыве цепи напряжения. Это реле срабатывает также и при трехфазном симметричном КЗ, когда реле KV1 не работает. Таким образом обеспечивается подача сигнала при всех нарушениях цепей напряжения со стороны как НН, так и ВН. Для того чтобы исключить подачу ложного сигнала, устройство действует с выдержкой времени, превышающей время отключения КЗ в сети ВН.

Блокировка защит при повреждениях в цепях напряжения подает сигнал о возникшей неисправности и блокирует те защиты, которые могут при этом сработать, лишившись напряжения. Напряжение исчезает или искажается по фазе при перегорании предохранителей, срабатывании автоматических выключателей или обрыве фаз.

На линиях дальних электропередач 500 кВ и выше ТН устанавливаются на вводе линии. Питание цепей напряжения реле и приборов каждой линии производится от подключенного к ней ТН.

Обслуживание ТН и их вторичных цепей оперативным персоналом заключается в контроле за работой самих ТН и за исправностью цепей вторичного напряжения. В процессе надзора (осмотра) обращают внимание на общее состояние ТН, а именно:

наличие в них масла;

отсутствие течей и состояние резиновых прокладок;

отсутствие разрядов и треска внутри ТН;

отсутствие следов перекрытий на поверхности изоляторов и фарфоровых покрышек;

степень загрязненности изоляторов;

отсутствие трещин и сколов изоляции;

состояние армировочных швов.

ТН напряжением 6-35 кВ с малым объемом масла не имеют маслоуказателей и расширителей. Масло в них не доливают до крышки на 20–30 см. Оставшееся пространство выполняет роль расширителя. При обнаружении следов вытекания масла из таких расширителей необходимы срочный вывод ТН из работы, проверка уровня масла и устранение течи.

При осмотрах проверяется отсутствие щелей в уплотнениях дверей шкафов вторичных соединений, через которые могут проникнуть снег, пыль и влага; осматриваются рубильники, предохранители и автоматические выключатели, а также ряды зажимов.

В соответствии с действующими ПУЭ, номинальный ток плавкой вставки предохранителей должен быть в 3 раза меньше тока КЗ в наиболее отдаленной от ТН точке вторичных цепей.

На щитах управления и релейных защит необходимо контролировать наличие напряжения на ТН по вольтметрам и сигнальным устройствам.

При оперативных переключениях необходимо соблюдать последовательность операций не только с аппаратами высокого напряжения, но и с вторичными цепями напряжения устройств защиты и автоматики.

При исчезновении вторичного напряжения из-за перегорания предохранителей НН они подлежат замене, а отключившиеся автоматические выключатели следует включить, причем первыми должны восстанавливаться цепи основной обмотки, а потом — дополнительной.

К замене перегоревших предохранителей ВН приступают после выполнения операций с устройствами тех защит, которые могут сработать на отключение электрической цепи. Не рекомендуется установка новых предохранителей ВН без выявления и устранения причин их перегорания.

 

5.3. Обслуживание конденсаторов связи и отбора мощности и ВЧ заградителей

Конденсаторы связи и отбора мощности предназначены:

для комплектования делителей емкостных ТН;

обеспечения высокочастотной связи на частотах от 36 до 750 кГц в ЛЭП переменного тока 50 и 60 кГц;

телемеханики, защиты, измерения напряжения и отбора мощности.

Высокочастотные (ВЧ) заградители предназначены для обеспечения передачи сигналов противоаварийной автоматики, релейной защиты, телефонной связи, телемеханики, промодулированных высокой частотой (24—1000 кГц) по фазовому проводу или грозозащитному тросу высоковольтной (10—750 кВ) ЛЭП.

ВЧ заградитель необходим для исключения шунтирования ВЧ сигнала обмоткой фазового трансформатора.

Заградитель представляет собой ВЧ фильтр, который включается в рассечку провода высоковольтной ЛЭП для предотвращения потерь ВЧ сигнала.

Конденсаторы связи и отбора мощности применяются на ПС в измерительных устройствах типа НДЕ, в специальных устройствах отбора мощности от ЛЭП, а также для образования ВЧ каналов защит, телемеханики и телефонной связи по схеме провод ЛЭП — земля.

В основу использования линий высокого напряжения для одновременной передачи электрической энергии и ВЧ сигналов положено свойство конденсаторов изменять сопротивление в зависимости от частоты проходящего через них тока, что видно из следующей формулы:

Поэтому конденсатор, запирая токи при низких частотах, не препятствует прохождению токов ВЧ.

Конденсатор состоит из обкладок в виде тонких металлических лент с проложенными между ними слоями изолирующей бумаги. К этим лентам припаивают выводы и свертывают их в плоские секции — элементарные конденсаторы. Конденсатор заданной емкости для работы в установках с заданным номинальным напряжением получают параллельным и последовательным соединением определенного числа элементарных конденсаторов.

Собранный конденсатор помещают в фарфоровый корпус, наполненный трансформаторным маслом. В качестве выводов конденсаторов используются стальные крышки, закрывающие корпус с торца. Внутренняя полость корпуса с атмосферой не сообщается. Изменения давления масла в корпусе компенсируются сжатием или выпучиванием стенок специальных коробок расширителей, погруженных в масло. Масса воздуха в коробках расширителей постоянная. Воздух в расширителях не соединяется ни с маслом, ни с атмосферным воздухом.

Конденсаторы устанавливают на изолирующих подставках, служащих для предотвращения утекания токов ВЧ в землю, минуя аппаратуру ВЧ поста.

Применение конденсаторов и заградителей в схемах ВЧ каналов. При помощи конденсаторов к линиям ВН через фильтры подключают ВЧ посты, передающие и принимающие ВЧ сигналы.

Фильтры служат для отделения аппаратов НН от непосредственного контакта с конденсаторами и исключения влияния на них токов промышленной частоты.

Утечка токов ВЧ за пределы ЛЭП предотвращается заградителями, выполненными в виде резонансных контуров (силовых катушек индуктивности и регулируемых конденсаторов, размещаемых внутри катушек). Для токов резонансной частоты сопротивление заградителей очень большое, а для токов промышленной частоты оно очень мало, и эти токи беспрепятственно проходят на шины ПС.

Заградители подвешивают на гирляндах изоляторов (иногда устанавливают на опорах) и включают в рассечку провода линии, рабочий ток которой проходит через силовые катушки.

Осмотры конденсаторов связи и заградителей производят одновременно с осмотром аппаратов, установленных в РУ. Кроме того, при тяжелых метеорологических условиях (гололед, мокрый снег, сильный ветер) производятся внеочередные осмотры. При осмотрах обращают внимание на чистоту поверхности фарфоровых корпусов, отсутствие в них трещин, а также на отсутствие следов просачивания масла через уплотнения фланцев и торцевых крышек.

Течь масла через герметичные конденсаторы связи недопустима, поскольку даже при малой, но продолжительной течи в конденсаторе может иссякнуть избыточное давление и внутрь конденсатора попадет свежий воздух, что приведет к увлажнению масла и повреждению конденсатора.

При осмотре заградителей проверяют состояние контактов в местах присоединения к заградителю провода линии и спуска к линейному разъединителю, убеждаются в целости жил проводов и надежности механического крепления заградителя и подвесных изоляторов.

В силу своей значительной массы подвесные заградители раскачиваются при сильном ветре, что может привести к нарушению креплений и падению заградителей.

На практике часто имеют место нарушения контактных соединений, а также излом жил проводов вблизи контактных зажимов заградителей, что приводит к обрыву и перегоранию проводов.

Верхняя обкладка конденсатора связи находится под фазным напряжением, а нижняя заземлена через фильтр присоединения. Поэтому падение фазного напряжения происходит на сопротивлении всех элементов конденсатора и фильтра присоединения.

Если в последовательной цепи конденсатор — фильтр присоединения — земля произойдет обрыв, то в схеме появится опасное напряжение. Поэтому для безопасного производства ремонтных работ на фильтре без снятия напряжения с ЛЭП или при эксплуатации необходимо включать заземляющий разъединитель; при этом следует заземлить нижнюю обкладку конденсатора.

Любые работы на конденсаторах связи, находящихся под напряжением, а также касание изолирующей подставки или ее фланцев недопустимы даже при включенном заземляющем разъединителе.

 

5.4. Обслуживание разрядников и ограничителей перенапряжений

Разрядник — это устройство, содержащее два или несколько электродов, предназначенное для возбуждения разряда в определенных условиях (СТ МЭК 50(151)—78).

Вентильные разрядники (РВ) типов РВП, РВС, РВМ, РВМГ, РВМК применяются для ограничения перенапряжений, воздействующих на изоляцию ПС.

Основными элементами РВ являются искровой промежуток и последовательно включенный с ним нелинейный резистор. Искровой промежуток отделяет токоведущие части от заземления, а при появлении импульса перенапряжений срезает волну опасного перенапряжения, обеспечивая при этом гашение дуги тока, проходящего вслед за импульсным током, при первом прохождении его через нулевое значение.

Искровой промежуток разрядника на соответствующий класс напряжения набирается из блоков искровых промежутков. Последовательно с блоками искровых промежутков включают нелинейные резисторы из вилитовых, а у разрядников высших классов напряжения — тервитовых дисков, собранных в блоки. Диски обладают свойством изменять сопротивление в зависимости от значения приложенного к ним напряжения. С увеличением напряжения сопротивление их уменьшается, что способствует прохождению больших импульсных токов при небольшом падении напряжения на разряднике.

Сопротивление резисторов подбирают таким образом, чтобы они ограничивали сопровождающий ток промышленной частоты до 80—100 А.

Диски нелинейных резисторов во влажной атмосфере резко ухудшают свои характеристики. Поэтому все элементы РВ размещают в герметичных фарфоровых покрышках, герметичность которых обеспечивается тщательным армированием фланцев и уплотнением торцевых крышек озоностойкой резиной.

РВ работоспособны только при наличии надежного заземления нижнего фланца. При его отсутствии разрядник работать не будет.

Эффективность защиты с помощью РВ определяется расстоянием от них до защищаемого оборудования: чем ближе к защищаемому оборудованию они установлены, тем эффективнее их защита.

Наблюдение за работой РВ осуществляется по показаниям регистраторов срабатывания, которые включаются последовательно в цепь разрядник — земля, и через них проходит импульсный ток. При появлении в смотровом окошке регистратора срабатывания риски регистратор перезаряжают, то есть меняют плавкие вставки.

При осмотрах РВ обращают внимание на целостность фарфоровых покрышек, армировочных швов и резиновых уплотнений.

Грязь на поверхности покрышек искажает распределение напряжения вдоль разрядника, что может привести к его перекрытию.

Аналогичная картина может иметь место, если не покрашены головки и гайки болтов: вследствие этого на поверхности фланцевых покрышек могут появиться подтеки ржавчины.

Представляет опасность высокая трава вблизи разрядника, которая может зашунтировать его нижние элементы.

Повреждения могут быть и внутри разрядника, а именно: разрывы в цепях шунтирующих резисторов; увлажнение дисков последовательных резисторов и др.

В соответствии с требованиями правил безопасности при эксплуатации электроустановок все виды работ на разрядниках должны производиться с лестниц-стремянок; применение приставных лестниц недопустимо.

Заземлять присоединение разрядника следует стационарными заземлителями, а при их отсутствии — переносными заземлениями, устанавливаемыми вблизи разъединителей.

Ограничители перенапряжений (ОПН) предназначены для защиты электрооборудования электрических сетей переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью от грозовых и коммутационных перенапряжений в соответствии с их вольт-амперными характеристиками и пропускной способностью.

Конструктивно ОПН представляет собой высоконелинейное сопротивление (варистор), заключенное в высокопрочный герметизированный корпус. При возникновении волн перенапряжения сопротивление варисторов изменяется на несколько порядков (от десятков Ом до МОм) с соответствующим возрастанием тока от миллиампер при воздействии рабочего напряжения до тысяч ампер при воздействии волны перенапряжения. Этим объясняется защитное действие ОПН, а высоконелинейная вольтамперная характеристика варисторов позволяет реализовать низкий защитный уровень для всех видов перенапряжений и отказаться от использования искровых промежутков, характерных для традиционных разрядников, со всеми соответствующими преимуществами.

Отсутствие искрового промежутка обеспечивает постоянное подключение ОПН к защищаемому оборудованию.

Область применения ОПН чрезвычайно велика. Они применяются для защиты электрооборудования ПС открытого и закрытого типа, кабельных сетей, ВЛ, генераторов, СК и электродвигателей сетей собственных нужд электростанций и промышленных предприятий, батарей конденсаторов для компенсации реактивной мощности и фазокомпенсирующих устройств, оборудования электро-подвижного состава, устройств электроснабжения и контактной сети переменного и постоянного тока электрифицированных железных дорог, электрооборудования специализированных промышленных предприятий (химической, нефтяной, газовой промышленности и др.).

При отсутствии искровых промежутков через резисторы в нормальном режиме проходит малый ток проводимости, обусловленный напряжением сети.

Длительное прохождение тока проводимости приводит к старению оксидно-цинковой керамики. Поэтому при эксплуатации проверяется величина тока проводимости и не допускается его увеличение до значений, при которых может возникнуть тепловой пробой резисторов и выход ОПН из строя.

Резисторы ОПН для напряжений 35-500 кВ размещают в герметичных одноэлементных фарфоровых покрышках. Высота ОПН примерно равна высоте опорных изоляторов того же класса.

 

5.5. Обслуживание токоограничивающих реакторов

Токоограничивающий реактор — это электрический аппарат, предназначенный для ограничения ударного тока КЗ, а также для поддержания напряжения на шинах ПС при повреждении за реактором.

Реактор — это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь последовательно. В нормальном режиме на реакторе падение напряжения составляет порядка 3–4 %, что вполне допустимо. В случае КЗ большая часть падения напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока КЗ im рассчитывается по следующей формуле:

im = 2,54 / (100/Ар %), (5.3)

где Iн — номинальный ток сети;

Хр — реактивное сопротивление реактора.

Из формулы (5.3) видно, что чем выше реактивное сопротивление, тем меньше значение максимального ударного тока в сети.

При больших токах у катушек со стальными сердечниками происходит насыщение сердечника, что резко снижает реактивность, и, как следствие, реактор теряет свои токоограничивающие свойства. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников, несмотря на то что при этом для поддержания такого же значения индуктивности (реактивность прямо пропорциональна индуктивному сопротивлению катушки) их приходится делать больших размеров и массы.

Различают бетонные и масляные реакторы.

Бетонные реакторы, как правило, внутренней установки используются на напряжениях до 35 кВ. Бетонный реактор представляет собой концентрически расположенные витки изолированного многожильного провода, залитого в радиально расположенные бетонные колонки. Бетон выпускается с высокими механическими свойствами. Все металлические детали реактора изготавливаются из немагнитных материалов. В случае больших токов применяют искусственное охлаждение. Фазные катушки располагают так, чтобы при собранном реакторе поля катушек были расположены встречно, что необходимо для преодоления продольных динамических усилий при КЗ.

Масляные реакторы применяются в сетях напряжением выше 35 кВ. Масляный реактор состоит из обмоток медных проводников, изолированных кабельной бумагой, которые укладываются на изоляционные цилиндры и заливаются маслом. Масло служит одновременно и изолирующей, и охлаждающей средой. Для снижения нагрева стенок бака от переменного поля катушек реактора применяют электромагнитные экраны или магнитные шунты.

Электромагнитный экран — это расположенные концентрично относительно обмотки реактора короткозамкнутые медные или алюминиевые витки вокруг стенок бака. Экранирование происходит за счет того, что в этих витках возникает встречное электромагнитное поле, которое компенсирует основное поле.

Магнитный шунт — это пакеты листовой стали, расположенные внутри бака около стенок, которые создают искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, меньшим сопротивления стенок бака, что заставляет основной магнитный поток реактора замыкаться по нему, а не через стенки бака.

Для предотвращения взрывов, связанных с перегревом масла в баке, все реакторы на напряжение 500 кВ и выше в соответствии с действующими ПУЭ должны быть оборудованы газовой защитой.

При периодических осмотрах, а также при осмотрах после КЗ проверяют отсутствие повреждений обмоток и токопроводящих шин, бетонных стоек, витковой и фарфоровой изоляции. Особое внимание обращается на качество соединений контактных пластин с обмотками, на отсутствие нагрева в местах присоединения шин к реактору.

Периодически проверяется исправность вентиляции помещений, поскольку реакторы внутренней установки изготовляются для работы в сухих, хорошо вентилируемых помещениях. Недостаточная по объему или неправильно направленная вентиляция может привести к перегреву окружающего воздуха и обмотки реактора.

Опасность для бетонных стоек реактора представляет влага, которую бетон быстро впитывает, в результате чего его сопротивление снижается в 2–3 раза. В нормальных условиях работы такое снижение сопротивления для реактора не опасно, но при КЗ по отсыревшему бетону произойдет перекрытие между витками, поскольку на реакторе в это время будет большое падение напряжения с последующим возможным перекрытием реактора.

Сопротивление изоляции обмоток реактора относительно шпилек или верхних фланцев опорных изоляторов должно быть не менее 1 Мом; его проверяют мегаомметром 1000–2500 В.

Опорные изоляторы испытывают повышенным напряжением промышленной частоты.

Все испытания проводят одновременно с ремонтом оборудования присоединения.

В аварийных режимах бетонные реакторы могут допускать следующие кратковременные перегрузки:

 

5.6. Обслуживание силовых и контрольных кабелей

Кабельная линия электропередачи (КЛ) — это линия электропередачи, выполненная одним или несколькими кабелями, уложенными непосредственно в землю, кабельные каналы, трубы, на кабельные конструкции (ГОСТ 24291—90).

Кабельный ввод — это элемент конструкции, снабженный отверстиями, обеспечивающими ввод кабелей в низковольтное комплектное устройство (ГОСТ 22789—94), или это кожух, предназначенный для защиты концевых муфт кабеля (СТ МЭК 50(461)—84).

Кабельная обмотка (обмотка) — это покров из наложенных по винтовой спирали лент, нитей, проволок или прядей (ГОСТ 15845—80).

Кабельная оболочка (оболочка) — это непрерывная металлическая или неметаллическая трубка, расположенная поверх сердечника и предназначенная для защиты его от влаги и других внешних воздействий (ГОСТ 15845-80).

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в осветительных и силовых электроустановках для устройства КЛ.

Контрольные кабели предназначены для создания цепей контроля, сигнализации, дистанционного управления. Контрольные кабели содержат от 4 до 37 медных или алюминиевых жил с относительно небольшой площадью сечения (от 0,75 до 10 мм2) и, следовательно, могут быть использованы для передачи небольшой мощности. Их выпускают на переменное напряжение до 660 В или постоянное — до 1000 В.

ПС получают питание, как правило, по маслонаполненным КЛ 110–220 кВ. Питание потребителей электрической энергии от ПС обычно осуществляется по КЛ 6-10 кВ. Вторичные цепи управления, сигнализации, защиты и блокировки выполняются контрольными кабелями.

На территории ПС кабели прокладывают в земле, траншеях, туннелях, а при прокладке над землей — в лотках. Внутри зданий и сооружений кабели прокладывают по специальным конструкциям, в коробах и шахтах.

Кабель состоит из медных или алюминиевых токоведущих жил, изоляции (отделяющей токоведущие жилы друг от друга и от земли), защитной оболочки для защиты от внешних воздействий.

В зависимости от числа жил кабели бывают одно-, двух-, трех-, четырех- и пятижильные; контрольные кабели изготовляются многожильными при малом сечении жил.

Отрезки кабелей соединяют между собой при помощи соединительных муфт. В РУ концы кабелей оконцовывают концевыми муфтами или заделками.

Кабельные муфты обеспечивают полную изоляцию, герметизацию и защиту кабелей от механических воздействий. По своему назначению они бывают концевые, соединительные, ответвительные и переходные и используются при всех классах напряжения: низкого — до 1 кВ, среднего — от 6 до 35 кВ и высокого — свыше 35 кВ.

Изоляция кабеля выполняется из специальных сортов бумаги, пропитываемой минеральным маслом с канифолью. Изоляция контрольных кабелей может быть бумажной, резиновой, поливинилхлоридной и полиэтиленовой.

Поверх изоляции кабеля накладываются защитные оболочки, изготовляемые из свинца, алюминия и поливинилхлорида, для защиты от проникновения влаги и вредных веществ. От механических воздействий кабель защищен стальными лентами или проволоками, а от коррозии — битумными покровами.

В маслонаполненных кабелях (для кабелей напряжением 110 кВ и выше) масло находится под избыточным давлением. Применяются кабели низкого давления (0,0245—0,2394 МПа) в свинцовой оболочке с центральным маслопроводящим каналом и кабели высокого давления (1,08—1,57МПа), три фазы которых находятся в стальном трубопроводе с маслом.

Поддержание требуемых избыточных давлений в кабелях низкого давления обеспечивается маслом из баков давления, размещаемых в расчетных точках КЛ, а в кабелях высокого давления и КЛ в целом — автоматическими маслоподпитывающими установками.

За работой маслоподпитывающих устройств и герметичностью всей масляной системы необходимо систематическое наблюдение, осуществляемое с помощью устройств сигнализации давления масла, которое обеспечивает регистрацию и передачу сигналов о понижении или повышении давления масла сверх допустимых пределов.

В зависимости от рабочего напряжения и вида изоляции кабеля установлены следующие максимально допустимые температуры нагрева токоведущих жил:

Для маслонаполненных кабелей 110 и 220 кВ эта величина составляет 70 °C.

Длительно допустимые нагрузки силовых кабелей определяются в зависимости от температуры среды, в которой проложен кабель, и условий прокладки. Эти значения табулированы в действующих ПУЭ.

Могут допускаться кратковременные перегрузки кабелей. Так, для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, допускаются кратковременные перегрузки, приведенные в табл. 5.1.

Таблица 5.1

На время ликвидации послеаварийного режима для кабелей допускается перегрузка, указанная в табл. 5.2.

Таблица 5.2

В общем случае на время ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10 %, а для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией — до 15 % номинальной продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 суток, если нагрузка в остальные периоды времени этих суток не превышала номинальной.

Для маслонаполненных КЛ 110–220 кВ, проложенных в земле и засыпанных естественным грунтом, вынутым из траншеи, перегрузка допускается при условии, что температура жил не превышает 80 °C, при этом длительность непрерывной перегрузки не должна быть более 100 ч.

При осмотрах открыто проложенных кабелей проверяют отсутствие механических повреждений брони, вмятин, крутых изгибов, вспучивания оболочек, следов вытекания мастики, наличие антикоррозийных покрытий брони, защищенность соединительных муфт стальными или асбоцементными плитами на силовых кабелях, правильность раскладки кабелей на опорных конструкциях, состояние самих конструкций, концевых муфт и заделок, отсутствие нагрева наконечников жил и выплавлений алюминиевых шин в местах контактных соединений с наконечниками.

При осмотре кабелей в кабельных полуэтажах ПС проверяют также исправность цепей освещения и вентиляции, достаточность средств пожаротушения, состояние несгораемых перегородок и уплотнений кабелей в местах прохода их в другие помещения, отсутствие посторонних предметов и горючих материалов, наличие маркировки кабелей.

При осмотрах концевых муфт маслонаполненных кабелей проверяют отсутствие подтеков масла через уплотнения, подтеков на питающих маслопроводах, отсутствие трещин в местах паек, трещин и сколов фарфоровых покрышек, целостность заземляющих спусков.

Исправность концевых муфт проверяется на слух. В случае обнаружения звуков разряда или перекрытий в концевых муфтах КЛ должна выводиться в ремонт.

Проверяют уровень масла в маслоподпитывающих баках, исправность вентилей, отсутствие утечек масла из баков, правильность установки стрелок на электроконтактных манометрах — датчиках сигнализации о падении давления в кабеле в случае утечки масла. Снижение уровня масла в баках и отклонение стрелок манометра в сторону уменьшения давления при отсутствии повреждений концевых муфт свидетельствуют о появлении утечек масла из кабеля, что может привести к аварийному выходу кабеля из строя.

Для защиты брони и оболочек кабеля от разрушающего действия блуждающих токов и агрессивных почв маслонаполненные КЛ оборудуются установками катодной поляризации. От установки катодной защиты оболочкам кабелей сообщается отрицательный потенциал, что предотвращает их электролитическую и электрохимическую коррозию.

Для выявления и устранения слабых мест в изоляции кабеля проводят их профилактические испытания повышенным напряжением постоянного тока.

Широкое распространение получил метод испытания отключенных от сети и заземленных на время испытаний КЛ при помощи имеющихся на ПС стационарных испытательных установок, показанных на рис. 5.3.

Для испытаний с одной из фаз снимают заземление и к ней подключают испытательную установку. Две другие жилы кабеля остаются заземленными. Затем испытывается по такой же схеме изоляция всех жил.

Значения испытательных напряжений и время выдержки под напряжением для кабелей разных номинальных напряжений с бумажной пропитанной изоляцией должны быть следующими:

Состояние кабеля оценивается током утечки, а также характером его изменения и ассиметрией тока по фазам.

При удовлетворительном состоянии изоляции ток утечки в момент роста напряжения резко увеличивается за счет заряда емкости кабеля, а затем быстро спадает у кабелей 6-10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией до значения менее 300 мкА, у кабелей 20–35 кВ — до 800 мкА.

При наличии дефекта ток утечки спадает медленно и даже может возрасти.

Фиксирование тока утечки (запись) производится на последней минуте испытаний. Причем абсолютное его значение не может рассматриваться как браковочный показатель, поскольку оно зависит от длины КЛ, температуры кабеля, состояния концевых муфт и др.

Ассиметрия (разница значений токов утечки по фазам кабелей с неповрежденной изоляцией) должна быть не более 50 %.

Дефектная изоляция, как правило, пробивается в момент подъема напряжения, при этом испытательная установка автоматически отключается от броска тока.

Силовые и контрольные кабели имеют буквенные обозначение. В качестве примера дана расшифровка буквенного обозначения кабеля марки АВРГ:

Буква К, поставленная в начале марки или после обозначаемой жилы, обозначает контрольный кабель .