5.3.2 Выбор трансформаторов тока

На отходящих ЛЭП примем к установке трансформатор тока типа ТЛМ-10-400-0,5/10Р-ХЛЗ.

Расчётные и каталожные данные сведём в таблицу 39.

Таблица - 39 Расчётные и каталожные данные трансформатора тока

Тип приборов и распределение нагрузки по фазам аналогичны приборам на трансформаторах тока, установленных на отходящих линиях 35 кВ (см. таблицу 34). Определим сопротивление приборов:

Номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности: Z_2ном = 0,4 Ом.

Сопротивление контактов: r_к = 0,05 Ом, так как в цепи 3 прибора. Допустимое сопротивление проводов:

r_пр=0,4-0,2-0,05 = 0,15 Ом.

Сечение соединительных проводов:

.

Принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм² по условию механической прочности.

Схема включения приборов аналогична схеме включения приборов к трансформатору тока на отходящих линиях 35 кВ.

На стороне НН трансформатора примем к установке трансформатор тока типа ТЛМ-10-800-0,5/10Р-ХЛЗ.

Расчётные и каталожные данные сведём в таблицу 40.

Таблица - 40 Расчётные и каталожные данные трансформатора тока

Тип приборов и распределение нагрузки по фазам аналогичны приборам, подключенным к трансформатору тока на СН силового трансформатора.

Определим сопротивление приборов:

Номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности: Z_2ном = 0,4 Ом.

Сопротивление контактов: r_к = 0,1 Ом, так как в цепи 4 прибора.

Допустимое сопротивление проводов:

r_пр=0,4-0,24-0,1 = 0,06 Ом.

Сечение соединительных проводов:

Принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм² по условию прочности.

Схема включения приборов аналогична схеме подключения приборов к трансформатору тока на стороне СН силового трансформатора, изображённой на рисунке 10.

На секционной перемычке примем к установке трансформатор тока типа ТЛМ-10-400-0,5/10З-ХЛЗ.

Тип приборов и распределение нагрузки по фазам аналогичны приборам подключенным к трансформатору тока, установленному на секционной перемычке на стороне 35 кВ.

Определим сопротивление приборов:

Номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности: Z_2ном = 0,4 Ом.

Сопротивление контактов: r_к = 0,05 Ом, так как в цепи 1 прибор. Допустимое сопротивление проводов:

r_пр=0,4-0,02-0,05 = 0,33 Ом.

Сечение соединительных проводов:

Принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм² по условию механической прочности.

Схема включения прибора аналогична схеме включения приборов к трансформатору тока на секционной перемычке 35 кВ.

5.3.3 Выбор трансформаторов напряжения

На шинах ЗРУ 10 кВ выбираем трансформатор напряжения ЗНОЛ.06-10.

Приборы и их суммарная мощность, подключаемые к данному трансформатору напряжения аналогичны приборам подключенным к трансформатору напряжения на шинах СН 35 кВ.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения:

Мощность трансформатора:

; .

Следовательно, выбранный трансформатор напряжения будет работать в заданном классе точности.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами принимаем контрольный кабель АКРВГ с сечением жил 2,5 мм² по условию прочности.

5.3.4 Выбор КРУ

К установке принимаем комплектное распределительное устройство серии КУ-10. Данное КРУ комплектуется шкафами ШВГ-10 16 630 ХЛЗ.

5.3.5 Выбор трансформатора собственных нужд

Состав потребителей собственных нужд подстанций зависит от типа подстанции, мощности трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, типа электрооборудования. Наиболее ответственными потребителями собственных нужд являются оперативные цепи, система связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов, аварийное освещение, система пожаротушения.

Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по нагрузкам собственных нужд, с учетом коэффициентов загрузки, процентным отношением от мощности силовых трансформаторов [2].

. (50)

По условиям надежного электроснабжения потребителей собственных нужд к установке приняты два трансформатора TМ-160/10/0,4 УХЛ с коэффициентом загрузки 0,2.

Для защиты ТСН выберем предохранитель по максимальному току трансформатора:

(51)

По максимальному току трансформатора выберем предохранитель ПКТ 101- 10-16-31,5.

Таблица 41 - Расчётные и каталожные данные предохранителя

5.4 Выбор аккумуляторных батарей

На данной подстанции применяется постоянный оперативный ток. Это связано с установкой двух выключателей на высокой стороне с приводом от постоянного тока, В аварийных ситуациях постоянный ток напряжением 220 В можно получить от аккумуляторных батарей. На подстанции установлены аккумуляторы фирмы «Hawker GmBH» серии «Varta».

Определить количество аккумуляторов в батарее можно по формуле:

(52)

К установке принято 19 штук.

6 Испытания электрооборудования

Интенсивное развитие энергетики, повышение требований к качеству электрооборудования и надежности электроснабжения потребителей требуют нового подхода к вопросам совершенствования организационных форм и технологии наладочных работ, сокращения сроков освоения проектных мощностей энергоблоков, повышения эффективности наладочных и эксплуатационных испытаний.

Решение указанных задач во многом определяется уровнем механизации и технической оснащенности наладочного и эксплуатационного персонала Минэнерго. Поскольку приборы и устройства, выпускаемые промышленностью, при наладке и испытаниях электрооборудования часто по объему и номенклатуре не обеспечивают выполнение указанных выше задач, энергопредприятия вынуждены заниматься вопросами разработки и изготовления испытательной аппаратуры. Разработки однотипных средств наладки, ведущиеся организациями различных ведомств, не координируются. Ограничен не только обмен технической документацией и взаимное использование разработок, но и планомерная информация о ведущихся и законченных разработках, о выпускаемых средствах измерений и наладки.

6.1 Общее положение по применению

При наладочных и эксплуатационных проверках электрооборудования выбор параметров испытательных устройств и приборов, определение условий их применения осуществляются исходя из допустимой погрешности измерения, класса изоляции и конструктивных особенностей испытуемого электрооборудования, уровня испытательных напряжений, транспортабельности измерительных устройств и других факторов.

Несовершенство измерительных схем может приводить к систематическим и случайным погрешностям измерений. Основными причинами систематических погрешностей могут быть:

погрешности измерительных приборов, вызываемые конструктивными недостатками, неисправность их или неправильная градуировка;

дополнительные индуктивные или емкостные связи между элементами схем испытательных устройств; паразитные электродвижущие силы. Случайные погрешности, возникающие при эксплуатационных измерениях, вызываются:

воздействием температуры на испытуемую изоляцию и испытательные устройства;

дополнительными паразитными емкостными связями испытуемых объектов;

влиянием внешних электромагнитных полей на измерительные устройства и объект испытания; ошибками наблюдателя при отсчете; погрешностями метода.

Систематические погрешности заключены в самих измерительных устройствах, а также зависят от выбора последних в соответствии с требованиями к совершенству измерения (чувствительности, погрешности и т. д.).

По характеру проявления систематические погрешности могут быть постоянными или переменными; при этом последние, в свою очередь, можно подразделить на прогрессирующие, периодические или изменяющиеся по сложному закону. Прогрессирующие погрешности -- те, которые в процессе измерения изменяются, например, за счет нестабильности режима цепи.

Причины, вызывающие случайные погрешности, весьма различны, например: возникновение ЭДС при окислении или нагревании соединений в схеме измерительной установки; проводимость изоляции схемы, шунтирующей чувствительные элементы (гальванометры и т. д.). В испытательных устройствах специфичными являются: влияния электрического и магнитного полей, емкостные связи между различными участками схемы, между схемой и окружающими предметами, наконец, между схемой измерения и электростатическим и электромагнитным полями. Как показывает практика измерений в условиях действующих электроустановок, эти влияния вносят значительные искажения, создают невоспроизводимость результатов измерения, приводят к зависимости полученных .результатов от местоположения испытательного устройства относительно полей влияния.

Значения паразитных емкостных внутренних и внешних связей определяются геометрическими размерами и пространственным расположением отдельных частей схемы и испытуемого оборудования. Емкостные связи в первую очередь оказывают шунтирующее действие на отдельные элементы измерительной схемы и объекта, и при воздействии внешнего поля влияния приводят к появлению паразитных токов, протекающих, главным образом, в схеме измерительного устройства. Основными способами исключения случайных погрешностей являются: электростатическое экранирование схемы и фиксирование потенциала схемы по отношению к земле (заземление), а также уравнивание действия токов (компенсация и т. п.). Электростатическое экранирование устраняет связь схемы (емкостную .или через резистор) с внешними предметами, заменяет ее фиксированной емкостью и утечками схемы на экран.

Уровень испытательного напряжения изоляции электрооборудования и продолжительность его приложения не должны превышать значений, установленных ГОСТ ами и «Нормами испытания электрооборудования». В тех случаях, когда испытание электрической прочности изоляции производится переменным и выпрямленным напряжением, испытание выпрямленным напряжением должно предшествовать испытанию напряжением переменного тока. Это дает возможность по вспомогательным характеристикам, например по сопротивлению изоляции или току утечки, судить о ее состоянии.

Для получения результатов измерения, в наибольшей степени характеризующих истинное состояние изоляции испытуемого объекта, необходимо: подавать испытательное напряжение на тот электрод объекта, который и в эксплуатации находится под напряжением; не допускать приближения посторонних предметов, искажающих электрическое поле испытуемого объекта.

Как правило, электроды, к которым прикладывается напряжение, должны быть металлическими частями (элементами), прилегающими к изоляции. Испытания электрооборудования с подачей повышенного напряжения от постороннего источника тока должны осуществляться о соблюдением Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок.

6.2. Испытание изоляции приложенным напряжением

Высоковольтные испытания производятся напряжением переменного тока промышленной частоты и напряжением постоянного тока, полученного путем преобразования (выпрямления) переменного.

Испытательное напряжение превышает рабочее и его приложение создает в испытываемой изоляции повышенную напряженность электрического поля. Это позволяет обнаруживать дефекты, вызвавшие недопустимое для дальнейшей эксплуатации объекта снижение электрической прочности изоляции.

При испытании приложенным напряжением постоянного тока предусмотрено также измерение тока проводимости изоляционной конструкции. Значение тока проводимости дает дополнительную информацию о состоянии изоляции и для некоторых ее видов является диагностическим параметром.

Для исключения дополнительных повреждений изоляции объекта, заведомо подлежащего ремонту, испытанию приложением напряжения должны предшествовать осмотр и оценка технического состояния другими (неразрушающими) методами контроля. Испытания приложенным напряжением не допускаются: при наличии видимых дефектов изоляции, из-за которых требуется ее замена или ремонт;

при браковке оборудования по данным других испытаний; при несоответствии качества масла эксплуатационным нормам (дня изоляции, работающей в масле);

при загрязнении и увлажнении наружных поверхностей изоляционных конструкций, выполненных из органических материалов (за исключением специально оговоренных случаев, например, при испытаниях изоляции обмоток электрических машин). Испытания должны производиться в условиях, по возможности воспроизводящих эксплуатационные. Для этого необходимо подавать испытательное напряжение на тот электрод объекта, который в эксплуатации находится под напряжением, а также не допускать приближения посторонних предметов, искажающих электрическое поле испытываемого объекта. Расстояния до посторонних предметов должны превышать не менее чем в полтора раза расстояния по воздуху между заземленными и имеющими высокий потенциал электродами объекта.

При отсутствии необходимой испытательной установки допускается проведение испытаний изоляции объекта напряжением переменного тока по частям. Электродами, к которым прикладывается при этом испытательное напряжение, должны быть металлические элементы изоляционной конструкции (фланцы изоляторов, составляющих колонку, и т.п.)- Испытательное напряжение, прикладываемое к части изоляционной конструкции, должно соответствовать доле рабочего напряжения на этой части (если другое не установлено нормами); рекомендуется увеличение расчетного значения испытательного напряжения на 10-20% (для учета неравномерности распределения напряжения).

6.2.1 Испытание напряжением переменного тока

Установка для испытания изоляции приложенным напряжением переменного тока состоит из регулировочного устройства, испытательного трансформатора, контрольно-измерительных приборов и средств защиты. Схема установки (рис. 1) должна включать автоматический выключатель 1, регулировочное устройство 2, измерительные приборы 3 и 4 для контроля режима установки, выключатель (рубильник) 5 для создания видимого разрыва в цепи питания, испытательный трансформатор 6, а также устройство для измерения испытательного напряжения 7 и защитный разрядник 8. Специализированные испытательные установки (в передвижных лабораториях, контейнерах и т.п.) имеют также системы сигнализации и блокировки от случайного включения напряжения. Основное назначение автоматического выключателя 1 -- быстрое отключение питания испытательного трансформатора при пробое или перекрытии объекта. Уставка его срабатывания должна превышать ток потребления из сети при полном испытательном напряжении на объекте не более чем в два раза. Возможна установка защитного выключателя непосредственно перед испытательным трансформатором (вместо рубильника 5), однако при этом должны быть обеспечены блокировка и сигнализация, исключающие возможность случайного включения напряжения.

Рис. 21. Схема установки для испытания изоляции напряжением промышленной частоты

Разрядник 8, установка которого обязательна при испытании изоляции генераторов, обеспечивает защиту от недопустимого повышения испытательного напряжения. Пробивное напряжение разрядника устанавливается равным 1,1 испытательного. Рекомендуется применение шарового разрядника с диаметром шаров 2-10 см. Этот же разрядник можно использовать при градуировке устройства для измерения испытательного напряжения.

Мощность испытательного трансформатора устанавливается исходя из нагрузки его током, емкости объекта и определяется допустимым нагревом обмоток.

В установках для эксплуатационных испытаний электрооборудования могут быть применены специализированные испытательные трансформаторы, трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы.

6.2.2. Испытание напряжением постоянного тока

Установка для испытании изоляции приложением напряжения постоянного (выпрямленного) тока состоит из регулировочного и выпрямительного устройства, а также контрольно-измерительных приборов и средств защиты.

Выпрямительное устройство содержит испытательный трансформатор и выпрямитель с фильтром.

Схема установки (рис. 4) должна включать автоматический выключатель 1, регулировочное устройство 2, амперметр 3 и вольтметр 4 для контроля режима, выключатель (рубильник) 5 для создания видимого разрыва в цепи питания, испытательный транс форматор 6, выпрямитель 7 с фильтром 8, а также устройство для измерения испытательного напряжения 9 и разрядное устройство 10.

Рис. 22. Схема установки для испытании изоляции напряжением постоянного тока

При измерении тока проводимости в состав испытательного устройства входит также соответствующее измерительное устройство.

Основное назначение автоматического выключателя 1 -- быстрое отключение питания при перегрузках испытательной установки или пробое (перекрытии) изоляции объекта.

Специализированные установки (например, в передвижных лабораториях и т.п.) имеют также системы сигнализации и блокировки от случайного включения напряжения и специальные устройства для автоматического заземления вывода высокого напряжения с целью снятия заряда емкости объекта и фильтра.

6.3 Проведение испытаний

Испытания приложенным напряжением должны проводиться специально обученным персоналом с соблюдением действующих /, Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок.

Для обеспечения безопасности персонала и целости оборудования изоляционные расстояния по воздуху между элементами испытательной установки, находящимися под испытательным напряжением, и заземленными предметами должны быть не менее следующих:

Таблица 42

Для напряжения переменного тока указано действующее значение напряжения.

Во избежание перекрытия воздушных промежутков между токо-ведущими частями, находящимися под рабочим напряжением, и частями этого же оборудования, на которые подается испытательное напряжение переменного тока, расстояния между ними не должны быть менее следующих:

Таблица 43

В этом случае перед испытанием необходимо убедиться, что испытательное напряжение не находится в противофазе с рабочим.

Подъем напряжения на испытуемом оборудовании следует начинать с наименьшего возможного значения, но не превышающего 30% испытательного напряжения.

Дальнейшее повышение напряжения до нормированного испытательного следует производить со скоростью, позволяющей получить надежный отсчет по приборам (примерно за 20-30 с). После установленной выдержки времени производится быстрое плавное снижение напряжения до нуля; допустимо отключение напряжения при его значении, не превышающем 30% испытательного.

Во время испытания должно проводиться непрерывное наблюдение с безопасного расстояния за состоянием объекта, а также за показаниями измерительных приборов испытательной установки.

При испытаниях напряжением переменного тока объектов с органической изоляцией после снятия напряжения и наложения заземления рекомендуется ощупать ее доступные поверхности, чтобы убедиться в отсутствии местных нагревов.

Объект считается выдержавшим испытания, если:

не произошло пробоя или перекрытия изоляции;

не было отмечено частичных нарушении изоляции, выявленных по показаниям приборов испытательной установки (неустойчивые показания, толчки отсчетных устройств) или наблюдением (одиночные разряды, выделение дыма, скользящие разряды по поверхности и т.п.);

не были отмечены местные нагревы изоляции.

Допускается возникновение слабых скользящих разрядов по поверхности фарфоровой и аналогичной изоляции. Для объектов с органической (литой) изоляцией такие разряды, приводящие к повреждению поверхности, недопустимы.

При испытании напряжением постоянного тока с измерением тока проводимости браковочным критерием также считается рост тока проводимости при неизменном напряжении на объекте.

После окончания испытаний напряжением постоянного тока объект должен быть разряжен -- снят заряд его емкости. Это производится с помощью разрядного устройства, которым соединяются соответствующие выводы объекта.

Разрядное устройство должно иметь изоляцию, обеспечивающую безопасность оператора, а в цепи разряда -- сопротивление, ограничивающее ток разряда.

Разрядное устройство должно присоединяться непосредственно к электродам объекта, минуя цепи испытательной установки и тем более устройства для измерения тока проводимости.

При большой емкости изоляции объекта ее заряд содержит значительную энергию, которая выделяется в разрядном устройстве. Разрядное сопротивление без разрушения должно выдерживать разрядный ток и не перекрываться испытательным напряжением. Сечение токоведущих цепей разрядного устройства должно быть не менее 4 мм². При небольшой емкости объекта в качестве разрядного может быть применен проволочный резистор 50-150 Вт; при больших емкостях -- изоляционная трубка, залитая водой. Рекомендуется выбирать разрядное сопротивление около 10-50 Ом на киловольт испытательного напряжения.

Для снятия абсорбционного заряда изоляции разряд объекта должен быть длительным -- не менее 5-10 мин. Перед прикосновением к электродам даже разряженного объекта необходимо наложение заземления.

6.4 Измерение характеристик изоляционных конструкций

Рассматриваются методы измерения характеристик изоляционных конструкций, определяемых свойствами диэлектриков (диэлектрические характеристики). Контролируемые параметры: сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь и емкость изоляции.

Измерения производятся на выведенном из работы (отключенном) оборудовании.

Достоверность измеренного значения параметра зависит от погрешности измерительного устройства и от влияния на результат измерения внешних факторов (помех). К ним относятся паразитные токи в схеме измерений, токи влияния, погодные условия.

Паразитными называются токи, возникающие под действием напряжения измерительной установки и проходящие через измерительное устройство, минуя объект измерения. Эти токи протекают по так называемым паразитным связям между источником напряжения измерительной установки и элементами измерительного устройства, а также по паразитным связям в измерительном устройстве и в объекте.

Токами влияния называются токи, возникающие под действием рабочего напряжения электрической установки, в которой находится контролируемый объект, и проходящие через измерительное устройство. К ним относятся токи промышленной частоты и ее гармонических составляющих, протекающие по электрическим и электромагнитным связям между элементами схемы измерений (включая объект) и оборудованием, находящимся под рабочим напряжением. Кроме того, токи влияния протекают в измерительной установке при наличии разности потенциалов между точками заземления ее элементов.

В эксплуатационной практике точность измерения, как правило, определяется погрешностями из-за влияния внешних помех. Поэтому схемы измерений и процедура их проведения установлены исходя из необходимости уменьшения этих погрешностей. Для этого используются экранирование, исключение погрешностей расчетными методами, применение помехоустойчивых измерительных устройств.

Влияние условий измерений (влажности воздуха, загрязнения поверхности объекта) в основном проявляется в изменении паразитных связей объекта контроля. Для уменьшения этого влияния измерения следует производить при сухой погоде, предварительно очистив изоляционные поверхности от загрязнений. Ввиду температурной зависимости значений параметров изоляции измерения должны производиться при температуре, близкой к нормированной. В случаях отклонения температуры изоляции более чем на 5°С от нормированной необходимо приведение результатов измерений к базовым условиям (сопоставимому виду), установленным в нормативных документах.

В изоляции оборудования высокого напряжения обычно сильно выражены абсорбционные процессы, проявляющиеся в зависимости тока проводимости (сопротивления) изоляции от длительности приложения напряжения. Поэтому перед измерениями на постоянном токе, особенно при повторных приложениях напряжения, необходимо устранить накопленный в изоляции абсорбционный заряд, закоротив не менее чем на 5 мин выводы объекта.

При наличии в объекте контроля обмоток, индуктивность которых может исказить результаты измерении (например, в трансформаторах), при подготовке к испытаниям необходимо закоротить их выводы.

6.5 Схемы измерений. Экранирование

Установка для измерения характеристик изоляции электрооборудования состоит из измерительного устройства (средства измерения), источника измерительного (испытательного) напряжения и шин (проводов), соединяющих их с объектом контроля.

Источник напряжения может быть конструктивно объединен со средством измерения. При высоком напряжении или при большой мощности источника применяется раздельная компоновка элементов измерительной установки. По месту средства измерения (СИ) в цепи измерительной установки различают прямую (нормальную), перевернутую и обратную схемы включения. В прямой схеме СИ расположено между низкопотенциальным выводом изоляции объекта и заземлением. СИ в этой схеме находится под небольшим потенциалом относительно земли. Прямая схема включения обладает наибольшей помехозащищенностью и применяется во всех случаях, когда доступны оба вывода объекта (при контроле оборудования, имеющего специальные измерительные выводы, в лабораторных условиях и т.п.)-

Рис. 23. Схемы включения средства измерений:

1 -- источник испытательного напряжения; 2 -- объект; 3 -- средство намерений

В перевернутой схеме СИ включено в цепь испытательного напряжения между источником и объектом. Эта схема позволяет производить измерения на объектах, у которых один из выводов не может быть отключен от заземления. Недостатком перевернутой схемы является то, что СИ находится под высоким напряжением относительно земли. Это усложняет его конструкцию и затрудняет производство измерении. Обратная схема отличается тем, что СИ включается в цепь заземления источника напряжения. Обратная схема включения, как и перевернутая, позволяет производить измерения на объектах с одним заземленным выводом. Однако конструкция измерительной установки в этом случае существенно усложняется. Широкого распространения обратная схема не получила.

6.6 Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции определяется по току, проходящему через нее, при приложении напряжения постоянного тока. При напряжениях до нескольких киловатт для измерения применяются ме-гаомметры. При более высоких напряжениях используются источники выпрямленного напряжения и измеряется ток проводимости -- величина, обратная сопротивлению.

Мегаомметр состоит из источника напряжения постоянного тока и измерительного элемента, измеряющего ток через изоляцию объекта. Шкала прибора градуируется в значениях сопротивления; для этого напряжение источника должно быть стабильным. Применяются и логометрические измерители, показания которых пропорциональны частному от деления напряжения на измеряемый ток. Объект с сопротивлением изоляции и емкостью присоединяется к выводам мегаомметра. Схемы включения мегаомметра -- прямая и перевернутая: соответственно заземляются выводы "Э" или "-". Наиболее часто применяется перевернутая схема включения.

Экранирование применяется в случаях, когда необходимо исключить влияние поверхности изоляционной конструкции или ограничить область контролируемой изоляции. Для исключения влияния состояния поверхности на наружной части изоляционной конструкции около электрода, соединенного с выводом "г_х" мегаомметра, устанавливается *экранирующее кольцо из мягкого провода, соединяемое с выводом "Э". Для ограничения контролируемой области изоляции потенциал экрана мегаомметра подается на соответствующий электрод.

В качестве измерительного элемента в большинстве мегаомметров используется вольтметр, измеряющий падение напряжения на образцовом резисторе от измеряемого тока. Этот резистор служит и для изменения пределов измерения. Шкала прибора, измеряющего напряжение, градуирована в единицах сопротивления.

В современных мегаомметрах применяются измерители тока на операционных усилителях, которые позволяют реализовать лого-метрические схемы измерений. В такой схеме ток на выходе операционного усилителя А, определяется током объекта, а ток на выходе второго усилителя Л -- током, пропорциональным напряжению V. Усилители выполнены логарифмирующими и измеряемая прибором разность их токов не зависит от напряжения; шкала прибора -- логарифмическая.

6.7 Методы определения параметров изиляции

Для оценки состояния главной изоляции, трансформаторов (реакторов) в эксплуатации или при вводе нового оборудования производится измерение значений параметров главной изоляции: сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь и емкости.

Для принятия решения о возможности дальнейшей эксплуатации трансформатора производятся комплексный анализ измеренных значений параметров изоляции, сопоставление измеренных абсолютных значений параметров с ранее измеренными значениями, а также анализируется динамика изменений этих параметров.

При вводе в эксплуатацию новых трансформаторов или трансформаторов после ремонта измеренные значения параметров изоляции могут сопоставляться с их предельно допустимыми значениями, если они устанавливаются нормативно-технической документацией.

Измерения параметров изоляции допускается производить при температуре изоляции не ниже 10°С.

При вводе в эксплуатацию новых трансформаторов параметры изоляции рекомендуется измерять при температуре не ниже 10°С для трансформаторов напряжением 110-150 кВ и не ниже 20°С для трансформаторов 220-750 кВ.

Если температура изоляции ниже 10°С, то трансформатор должен быть нагрет. За температуру изоляции принимается температура обмоток трансформатора, определяемая по сопротивлению постоянному току. На трехфазных трансформаторах 35 кВ и выше измерения сопротивления постоянному току рекомендуется производить на фазе В. Достоверными являются значения температуры, если промежутки времени между окончанием измерения температуры и началом измерения параметров изоляции не более:

трех часов -- для трансформаторов мощностью 10 МВ-А и выше;

двух часов -- для трансформаторов мощностью от 1 МВ-А до 10

МВ-А;

одного часа -- для трансформаторов мощностью до 1 МВ-А включительно.

Если трансформатор подвергался нагреву током короткого замыкания, потерями холостого хода или постоянным током, то измерения параметров изоляции следует производить не раньше чем через 1 ч после прекращения нагрева; если нагрев осуществлялся индукционным методом -- не раньше чем через 30 мин.

Если трансформатор не подвергался нагреву и находился в нерабочем состоянии в течение длительного времени (несколько суток), то за температуру изоляции допускается принимать температуру верхних слоев масла (для маслонаполненных трансформаторов) и температуру окружающего воздуха (для сухих трансформаторов).

Выводы обмотки, на которой производят измерения, соединяют между собой. У автотрансформаторов вывод одной из обмоток с автотрансформаторной связью допускается не присоединять к схеме измерения.

7 Обеспечение безопасности на подстанции

7.1 Компоновка ОРУ 110 кВ, ОРУ 35 кВ и ЗРУ 10 кВ

Технико-экономическую эффективность, надежность и удобство отдельных объектов подстанции определяют их конструктивные и
компоновочные решения. В соответствии с выбранной структурной схемой на подстанции сооружается ОРУ 110 кВ, ОРУ 35 кВ и ЗРУ 10 кВ.

Оборудование ОРУ располагается таким образом, чтобы обеспечивались возможности выполнения монтажа и ремонта оборудования с применением машин и механизмов, транспортировки трансформаторов, проезда пожарных машин и передвижных лабораторий. Территория подстанции ограждается сетчатым забором высотой 1,8 м.

Наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов ОРУ указаны в таблице 42.

Таблица 44 - Наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов ОРУ

Для обеспечения безопасности работ на ОРУ-110 кВ устанавливаются разъединители SGF-110/1600, а на ОРУ-35 кВ - РД3.2-35/1000. От неверных операций разъединителями предусмотрена оперативная блокировка. Данная блокировка исключает включение выключателя на заземленный участок цепи. Это обеспечивается электромагнитной блокировкой разъединителей с использованием электромагнитных замков. Так же предусматривается механическая блокировка между основными и заземляющими ножами разъединителя, которая не позволяет включать заземляющие ножи при включенных главных ножах. Наличие заземляющих ножей исключает переносных заземлений, что повышает безопасность работ и снижает аварийность.

Закрытая часть подстанции проектируется двухэтажной. На первом этаже в ЗРУ-10 кВ камеры выключателей вводов 10 кВ от силовых трансформаторов, секционных выключателей. На втором этаже в ЗРУ-10 кВ сборные шины 10 кВ, шкафы шинных разъединителей и аппаратура управления разъединителями.

На втором этаже щитового блока размещаются помещение щита управления и реле, служебные помещения.

На первом этаже силового блока размещаются помещения аккумуляторной батареи, камеры трансформаторов собственных нужд, помещения мастерской.

Под ЗРУ-10 кВ закрытой части подстанции предусмотрен подвал для раскладки кабелей.

ЗРУ-10 кВ выполняется с двусторонним расположением ячеек КРУ. Все КРУ имеют механическую блокировку, которая исключает выкат тележки при включенном выключателе. ЗРУ располагается в отдельном здании, имеет два выхода, расположенные с противоположных торцов здания.

Двери ЗРУ имеют самозакрывающиеся замки, открываемые без ключа со стороны РУ.

Арматура изоляторов ОРУ и шин подстанции окрашивается в
желтый, зеленый и красный цвета (соответственно фазам А, В и С).

Все кабели подстанции в местах присоединения имеют таблички с адресом, маркой и сечением.

Для обеспечения сохранности оборудования при авариях и пожарах, под силовыми трансформаторами выполняются маслоприемники с бортовым ограждением, заполненные гравием. Маслоприемники соединяются с маслосборником, выполненным в виде подземного резервуара при помощи трубопровода. Для осмотра высоко расположенных частей трансформаторов устанавливаются стационарные лестницы.

7.2 Расчет заземляющего устройства

7.2.1. Назначение и конструкции заземляющих устройств

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надёжно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.

Заземление обязательно во всех электроустановках при напряжении 380 В и выше переменного тока, 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в установках - при напряжении 42 В и выше переменного тока, 110 В и выше постоянного тока.

В электрических установках заземляются корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.

Заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки, называется рабочим заземлением. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функций или нарушается режим работы электроустановки.

Для защиты оборудования от повреждения ударом молнии применяется грозозащита с помощью разрядников, стержневых и тросовых молниеотводов, которые присоединяются к заземлителям. Такое заземление называется грозозащитным.

Обычно для выполнения всех трех типов заземления используют одно заземляющее устройство.

Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители.

В качестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубы, металлические трубопроводы, проложенные в земле, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов; заземлители опор воздушных линий (ВЛ), соединенные с заземляющим устройством грозозащитным тросом.

В качестве искусственных заземлителей применяют круглую прутковую сталь диаметром не менее 10 мм (неоцинкованная) и 6 мм (оцинкованная), полосовую сталь толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм².

Количество заземлителей (уголков, стержней) определяется расчётом в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства или допустимого напряжения прикосновения. Размещение искусственных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. Для этой цели на территории ОРУ прокладывают заземляющие полосы на глубине 0.5-0.7 м вдоль рядов оборудования и в поперечном направлении, т.е. образуется заземляющая сетка, к которой присоединяется заземляемое оборудование.

На рис.24 показаны план расположения контура заземления на открытом распределительном устройстве, а также кривые изменения потенциалов по территории ОРУ.

При пробое изоляции в каком-либо аппарате его корпус и заземляющий контур окажутся под некоторым потенциалом U_з=I_з r_з. Растекание I_з с электродов заземления приводит к постепенному уменьшению потенциала почвы вокруг них. Внутри контура заземления потенциалы выравниваются, поэтому, прикасаясь к поврежденному оборудованию, человек попадает под небольшую разность потенциалов U_пр. (напряжение прикосновения), которая составляет некоторую долю потенциала на заземлителе:

U_пр. = k_п U_з , (7.4.)

где k_п - коэффициент напряжения прикосновения, значение которого зависит от условий растекания тока с заземлителя и человека.

Шаговое напряжение, т.е. разность потенциалов между двумя точками поверхности, расположенными на расстоянии 0.8 м, внутри контура невелико (U_шаг1). За пределами контура кривая распределения потенциалов более крутая, поэтому шаговое напряжение увеличивается (U_шаг2). При больших токах замыкания на землю для U_шаг по краям контура у входов и выходов укладывают дополнительные стальные полосы. Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений U_з, U_пр., U_шаг. В установках с эффективно заземленной нейтралью (сети 110 кВ и выше) замыкание фазы на землю является коротким замыканием и быстро отключается релейной защитой, в результате чего уменьшается вероятность попадания под напряжение U_пр., U_шаг. Токи однофазного КЗ значительны, поэтому резко возрастают потенциалы на заземлителе. В этих установках нормируется величина U_пр , которая определяется в зависимости от длительности протекания тока через тело человека, и величина R_з.

Напряжение U_шаг не нормируется, так как путь тока нога-нога для человека менее опасен, чем путь рука-ноги.

Рисунок 24

7.2.2. Расчет заземляющих устройств

Порядок выполнения расчётов. Согласно ПУЭ заземляющие устройства электроустановок выше 1 кВ сети с эффективно заземленной нейтралью выполняются с учетом сопротивления R_з 0.5 Ом или допустимого напряжения прикосновения.

Расчёт по допустимому сопротивлению R_з 0.5 Ом приводит к неоправданному перерасходу проводникового материала и трудозатрат при сооружении заземляющих устройств для подстанций небольшой площадью, не имеющих естественных заземлителей. Опыт эксплуатации распределительных устройств 110 кВ и выше позволяет перейти к нормированию напряжения прикосновения, а не величины R_з. Обоснованием этого служат следующие соображения. В момент прикосновения человека к заземлённому оборудованию, находящемуся под потенциалом, часть сопротивления заземлителя шунтируется сопротивлением тела человека R_ч и сопротивлением растеканию тока от ступней в землю R_с. На тело человека фактически будет действовать напряжение: