Сокращение числа операций с шинными разъединителями

Опыт эксплуатации показывает, что операции с разъеди­ни­­телями при выполнении переключений являются наиболее от­ветственными. Поломки изоляторов шинных разъединителей приводят к коротким замыканиям с обесточением сборных шин и связаны с опасностью для персонала. Часты полом­ки опорно-стержневых изоляторов серий ОНС. Усиление контроля за состоянием изоляторов, своевременное выявление и незамедлительное принятие мер к замене дефектной изо­ляции наряду с технически обоснованным сокращением чис­ла операций с разъединителями позволяют резко повысить безаварийность работы. Прежде всего, не следует производить операции с разъединителями, имеющими дефекты. При необходимости, в зависимости от характера выявленного дефекта, операции должны выполняться по особому в каждом отдельном случае разрешению главного инженера предприятия электрических сетей (ПЭС).

Для сокращения числа переключений на подстанциях следует заранее планировать выполнение наибольшего объема ремонтных и профилактических работ, которые могут быть выполнены за одно отключение, чтобы избежать повтор­ных отключений оборудования. Необходимо совмещать все виды ремонтных работ на подстанции, линиях электропередачи, в цепях вторичной коммутации. Заявки на вывод в ремонт оборудования и проверку защит должны тщательно прорабатываться, с тем, чтобы уменьшить число операций с шинными разъединителями.

Перед выводом в ремонт сборных шин должны быть выявлены измерениями дефектные изоляторы шинных разъединителей для замены их в предстоящее отключение.

Большое число операций с шинными разъединителями производится при включении под напряжение (или для фазировки) нового и вышедшего из капитального ремонта оборудования. При этом, как правило, освобождается одна система сборных шин путем традиционного перевода электрических цепей при помощи шинных разъединителей. Вместе с тем для такого рода работ бывает достаточным отключение системы шин выключателями работающих на нее электрических цепей и снятие с приводов выключателей оперативного тока, если это допустимо по режиму работы подстанции и электрической сети. Не обязательно при этом отключение и шинных разъединителей ШСВ, если в этом нет необходимости по условию безопасности работ. Например, при фазировке отключенное положение ШСВ достаточно фиксировать снятием напряжения оперативного тока с привода.

Переводы электрических цепей с одной системы шин на дру­гую целесообразно производить с предварительным отклю­­чением выключателей, если это допустимо по режиму работы. После отключения выключателя отключают шинные разъединители электрической цепи с одной системы шин и вклю­чают на другую. В этом случае при поломке шинного разъединителя и возникновении короткого замыкания лишит­ся напряжения лишь одна система шин, другая сохранится в работе.

10.4

Недопустимость схем последовательного соединения делительных конденсаторов воздушных выключателей с трансформаторами напряжения серии НКФ

Феррорезонансный контур. В цепях, содержащих после­довательно включенные емкость и индуктивность со сталью, могут возникнуть феррорезонансные процессы. Рассмот­рим явление феррорезонанса в простейшей схеме на рис. 10.4, а. Зависимость напряжений на элементах схемы от тока пред­ставлена вольтамперными характеристиками на рис. 10.4, б. Вольтамперная характеристика нелинейной индуктив­ности U_L=f(I) изображена кривой А, линейной емкости U_C=(1/wc)I - прямой Б и активного сопротивления (U_R=RI)–пря­­мой В. Результирующая вольтамперная характеристика схе­мы изображена кривой Г. Ордината каждой ее точки полу­че­­на геометрическим суммированием ординат кривых А, Б и В. При относительно малом активном сопротивлении в цепи результирующая кривая Г имеет падающий участок 2-3. С уве­личением R этот участок исчезает.

Если в представленном контуре плавно увеличивать напряжение источника ЭДС, начиная с нуля, то каждому значению напряжения U_n на результирующей кривой будет соответствовать своя точка (назовем ее точкой п), которая будет пере­мещаться от точки О к точке 2, соответствующей напряжению U₂ и току I₂. Если и дальше повышать напряжение, точ­ка п, минуя участок кривой 2-3-4, так как он соответствует меньшему значению напряжения, чем U₂, сразу переместится в точку 4, что приведет к скачкообразному повышению тока в це­пи до значения I₄, при этом резко изменится угол сдвига фаз между током и общим напряжением: в точке 2 C_L2>U_C2 и ток отстает от напряжения, в точке 4 U_C4>U_L4 и ток опережает напряжение. Кроме того, в момент скачка тока сильно возрастает напряжение на емкости и индуктивности.

Если теперь плавно снижать напряжение источника ЭДС, то при достижении им значения U₁ ток в цепи сначала плавно от I₄ до I₃, а затем скачком уменьшится от I₃ до I₁.

Таким образом, в последовательной феррорезонансной цепи может возникнуть явление резкого изменения тока при небольшом изменении напряжения на входе цени, а также при изменении значения емкости или параметров катушки со стальным сердечником.

Образование феррорезонансных схем при переключениях. На подстанциях напряжением 220кВ и выше при опе­ратив­ных переключениях могут образовываться различные последовательные или последовательно-параллельные схе­­мы соединения индуктивности трансформатора напряжения серии НКФ и активного сопротивления его обмоток с емкостью шин и конденсаторов, шунтирующих контактные разры­вы воздушных выключателей серий ВВН, ВВБ, ВНВ, ВВД, ВВ и др. В зависимости от соотношений между реактивными элементами в контуре могут возникнуть опасные феррорезонансные явления, при этом на шинах могут появиться повышенные напряжения, а по обмотке ВН трансформатора напря­жения серии НКФ будут проходить недопустимые по значе­нию токи, что на практике может привести к повреждению изоляции обмотокёи даже пожару трансформаторов напряжения.

Приведем примеры. На подстанции выводилась в ремонт I система сборных шин 220кВ. Когда от этой системы шин с трансформатором напряжения серии НКФ были отключены воздушные выключатели всех электрических цепей и шины остались соединенными с источником питания пятью параллельными емкостными цепочками шунтирующих конденсаторов типа ДМР-55-0,0033, в схеме возник феррорезонанс, при котором напряжение на I системе шин повысилось до 300кВ, а по обмоткам ВН трансформатора напряжения се­рии НКФ в течение нескольких десятков минут проходил опасный ток. Был замечен белый дым, выходивший из трансформатора напряжения. После отключения и вскрытия транс­фор­матора напряжения было обнаружено тепловое разрушение обмоток ВН.

Рис. 10.4. Последовательная феррорезонансная цепь:

а - принципиальная схема;

б - вольтамперные характеристики элементов

Феррорезонансные процессы имели место и при автоматических отключениях, например, при действии УРОВ. На одной подстанции при КЗ на линии и неполнофазном отключении ее воздушного выключателя УРОВ была обесточена система шин 220 кВ с трансформатором напряжения серии НКФ. Через емкостные делители контактных разрывов четырех выключателей (трех типа ВВБ-220 и одного типа ВВН-220) образовалась последовательная цепь из емкостей и индуктивности трансформатора напряжения, в которой возник феррорезонансный процесс, сопровождающийся значительным повышением напряжения на шинах, что было замечено по щитовым приборам. От прохождения опасного тока по обмоткам ВН трансформатора напряжения серии НКФ одна фаза его взорвалась.

Рис. 10.5. Образование феррорезонансного контура при отключении автотрансформатора:

а - положения коммутационных аппаратов; б - электрические элементы контура; в – схема замещения

На подстанциях, имеющих схемы, выполненные много­угольником, также неоднократно наблюдались ферро­резо­нансные явления. Схема подстанции 500 кВ пред­став­ля­ла собой шестиугольник с одной электрической цепью в каждом его узле (рис. 10.5, а). В узле А присоединения авто­транс­фор­ма­тора Т1 был жестко подключен транс­форматор на­пряже­ния типа НКФ-500. Автотрансформатор Т1 был выведен в ре­монт отключением выключателей Q1, Q2 и разъединителей QS3. Трансформатор напряжения в узле А остался под­клю­чен­ным через емкости, шунтирующие разомк­нутые контакты от­делителей воздушных вы­ключа­телей Q1 и Q2 (рис. 10.5, б). По про­шествии некоторого времени было замечено сильное коронирование на трансформаторе напряжения и появление ды­ма из его нижних каскадов. Трансформатор напряжения типа НКФ-500 был выведен в ремонт. При вскрытии нижнего его каскада было обнаружено разрушение витковой и слое­вой изоляции, а также спекание проводов обмотки ВН. Тепловой характер разрушения изоляции свидетельствовал о дли­тельном прохождении тока до 0,3 А, плотность которого в тонкой первичной обмотке трансформатора напряжения пре­высила плотность тока плавления провода.

Последовательность операций, исключающая феррорезонансные процессы. Для предотвращения феррорезонансных явлений в схемах подстанций напряжением 220 кВ и выше оперативные переключения следует производить в такой последовательности, при которой не создавались бы схемы последовательного соединения делительных конденсаторов воздушных выключателей с трансформаторами напряжения серии НКФ. На подстанциях, где трансформаторы напряжения имеют разъединители, при выводе в ремонт системы шин (узла электрической цепи) с трансформатором напряжения серии НКФ его разъединители следует отключать перед отключением выключателя последнего присоединения, питающего шины или узел. При вводе в работу системы шин или узла электрической цепи разъединители трансформатора напряжения следует включать лишь после включения под рабочее напряжение этой системы шин или узла схемы.

На случай отключения выключателей от системы шин с трансформатором напряжения серии НКФ действием УРОВ необходимо предусматривать АПВ одной любой отключен­ной со всех сторон электрической цепи для того, чтобы рас­строить возможный феррорезонансный контур.

Широко практикуется запрет на отключение вы­ключа­теля одного из силовых трансформаторов при срабатывании дифференциальной защиты шин. Ее действием при КЗ на ши­нах высшего напряжения отключаются выключатели транс­форма­тора лишь со стороны среднего и низшего напряжений.

Если трансформатор напряжения серии НКФ не имеет разъединителей, то ввод в работу системы шин, а также вывод из работы системы шин или узла электрической цепи с присоединенным трансформатором напряжения серии НКФ должны производиться шинными или узловыми разъединителями при включенном воздушном выключателе одной из электрических цепей, который соответственно первым включается или последним отключается. При этом необходимо каждый раз деблокировать блокировку между выключателем и разъединителями. Это действие специально оговаривается в местной инструкции по производству переключений. Порядок деблокирования и ввода блокировки в работу указывается в бланке переключений. Последовательность операций при включении всех последующих, а также при отключении предпоследних электрических цепей производится обычным порядком.

Сказанное поясним на примере схемы рис. 10.5 с тем условием, что после вывода автотрансформатора из работы по соображениям надежности замкнем схему шестиугольника. Последовательность операций при выводе из работы автотрансформатора должна быть следующей: после отключения выключателей Т1 со стороны низших напряжений первыми отключают воздушные выключатели Q1, Q2 и разъединители QS1, QS2 и последним QS3. Для замыкания шестиугольника без автотрансформатора сначала включают воздушный выключатель Q1, а затем разъединители QS1 и QS2. Включением воздушного выключателя Q2 замыкают схему шестиугольника.

Последовательность операций при вводе в работу автотрансформатора после ремонта должна быть следующей: отключают воздушный выключатель Q2 (размыкается шестиугольник), отключают разъединители QS2, QS1 и воздушный выключатель Q1, включают разъединители QS3, а затем QS1 и QS2, включают воздушные выключатели Q1 и Q2 (замыкается шестиугольник), далее включают Т1 под нагрузку со стороны низших напряжений.

Смысл указанной последовательности операций очевиден: при отключенных выключателях Q1 и Q2 к узлу А помимо трансформатора напряжения должен быть приключен автотрансформатор, индуктивность которого расстраивает резонансный контур.

В настоящее время ведутся разработки устройств борьбы с феррорезонансом. Так, например, СКТБ ВКТ Мосэнерго разработано и передано в опытную эксплуатацию устройство подавления феррорезонанса типа УПФ-220. Оно подключается к вторичным обмоткам (соединенным по схеме разомкнутого треугольника) трансформатора напряжения серии НКФ и путем кратковременного шунтирования вторичных обмоток с помощью тиристоров в момент появления феррорезонанса изменяет электрические и магнитные параметры трансформатора напряжения, что и приводит к подавлению феррорезонансных явлений. Блоки управления тиристорами вводятся в работу вручную перед началом оперативных переключений в РУ, а также автоматически от выходных реле ДЗШ и УРОВ при их срабатывании.