3.158. Разрядники должны быть установлены таким образом, чтобы указатели действия были отчетливо видны с земли. Установка разрядников должна обеспечивать стабильность внешнего искрового промежутка и исключать возможность перекрытия его струей воды, которая может стекать с верхнего электрода. Разрядник должен быть надежно закреплен на опоре и иметь хороший контакт с заземлением.
3.159. Разрядники перед установкой на опору должны быть осмотрены и отбракованы. Наружная поверхность разрядника не должна иметь трещин и отслоений.
3.160. После установки трубчатых разрядников на опоре следует отрегулировать величину внешнего искрового промежутка в соответствии с рабочими чертежами, а также проверить их установку с тем, чтобы зоны выхлопа газов не пересекались между собой и не охватывали элементов конструкций и проводов.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И ПОДСТАНЦИИ
Общие требования
3.161. Требования настоящих правил следует соблюдать при монтаже открытых и закрытых распределительных устройств и подстанций напряжением до 750 кВ.
3.162. До начала монтажа электрооборудования распределительных устройств и подстанций заказчиком должны быть поставлены:
трансформаторное масло в количестве, необходимом для заливки полностью смонтированного маслонаполненного оборудования, с учетом дополнительного количества масла на технологические нужды;
чистые герметичные металлические емкости для временного хранения масла;
оборудование и приспособления для обработки и заливки масла;
специальный инструмент и приспособления, поступающие в комплекте с оборудованием в соответствии с технической документацией предприятия-изготовителя, необходимые для ревизии и регулировки (передаются на период монтажа).
Ошиновка закрытых и открытых распределительных устройств
3.163. Внутренний радиус изгиба шин прямоугольного сечения должен быть: в изгибах на плоскость — не менее двойной толщины шины, в изгибах на ребро — не менее ее ширины. Длина шин на изгибе штопором должна быть не менее двукратной их ширины.
Взамен изгибания на ребро допускается стыкование шин сваркой.
Изгиб шин у мест присоединений должен начинаться на расстоянии не менее 10 мм от края контактной поверхности.
Стыки сборных шин при болтовом соединении должны отстоять от головок изоляторов и мест ответвлений на расстоянии не менее чем 50 мм.
Для обеспечения продольного перемещения шин при изменении температуры следует выполнять жесткое крепление шин к изоляторам лишь в середине общей длины шин, а при наличии шинных компенсаторов — в середине участка между компенсаторами.
Отверстия проходных шинных изоляторов после монтажа шин должны быть закрыты специальными планками, а шины в пакетах в местах входа в изоляторы и выхода из них должны быть скреплены между собой.
Шинодержатели и сжимы при переменном токе более 600 А не должны создавать замкнутого магнитного контура вокруг шин. Для этого одна из накладок или все стяжные болты, расположенные по одной из сторон шины, должны быть выполнены из немагнитного материала (бронзы, алюминия и его сплавов и т.п.) либо должна быть применена конструкция шинодержателя, не образующая замкнутого магнитного контура.
3.164. Гибкие шины на всем протяжении не должны иметь перекруток, расплеток, лопнувших проволок. Стрелы провеса не должны отличаться от проектных более чем на ± 5%. Все провода в расщепленной фазе ошиновки должны иметь одинаковое тяжение и должны быть раскреплены дистанционными распорками.
3.165. Соединения между смежными аппаратами должны быть выполнены одним отрезком шины (без разрезания) .
3.166. Трубчатые шины должны иметь устройства для гашения вибрации и компенсации температурных изменений их длины. На участках подсоединения к аппаратам шины должны быть расположены горизонтально.
3.167. Соединения и ответвления гибких проводов должны быть выполнены сваркой или опрессовкой.
Присоединение ответвлений в пролете должно быть выполнено без разрезания проводов пролета. Болтовое соединение допускается только на зажимах аппаратов и на ответвлениях к разрядникам, конденсаторам связи и трансформаторам напряжения, а также для временных установок, для которых применение неразъемных соединений требует большого объема работ по перемонтажу шин. Присоединения гибких проводов и шин к выводам электрооборудования следует выполнять с учетом компенсации температурных изменений их длины.
Изоляторы
3.168. Изоляторы перед монтажом должны быть проверены на целостность фарфора (быть без трещин и сколов) . Подкладки под фланцы изоляторов не должны выступать за пределы фланцев.
3.169. Поверхность колпачков опорных изоляторов при их установке в закрытых распределительных устройствах должна находиться в одной плоскости. Отклонение не должно составлять более 2 мм.
3.170. Оси всех стоящих в ряду опорных и проходных изоляторов не должны отклоняться в сторону более чем на 5 мм.
3.171. При установке проходных изоляторов на 1000 А и более в стальных плитах должна быть исключена возможность образования замкнутых магнитных контуров.
3.172. Монтаж гирлянд подвесных изоляторов открытых распределительных устройств должен удовлетворять следующим требованиям:
соединительные ушки, скобы, промежуточные звенья и др. должны быть зашплинтованы;
арматура гирлянд должна соответствовать размерам изоляторов и проводов.
Сопротивление изоляции фарфоровых подвесных изоляторов должно быть проверено мегомметром напряжением 2,5 кВ до подъема гирлянд на опору.
Разрядники предназначены для защиты изоляции электроустановки и электрооборудования от коммутационных и атмосферных перенапряжений. На подстанциях на напряжение 6. 10 кВ применяются преимущественно вентильные разрядники типа РВП (разрядник вентильный подстанционный). После тщательного осмотра разрядники устанавливают на опорные конструкции, выверяют по уровню и отвесу с подкладкой в необходимых случаях под цоколь отрезков из листовой стали и закрепляют на опорах с помощью хомута болтами.
Ограничители перенапряжений типа OIIH-KP/TEL-6 (10) (КР — тип ограничителя; TEL — наименование серии; 6 (10) — номинальное напряжение) (рис. 16.6) предназначены для защиты электрооборудования станций, воздушных линий и кабельных сетей напряжением 6. 10 кВ переменного тока промышленной частоты от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Это новый тип ограничителей перенапряжений в серии защитных аппаратов, изготавливаемых предприятием «Таврида электрик».
Рис. 16.6. Нелинейный ограничитель перенапряжений OITH-KP/TEL-6 (10):
- 1,3 — контактные выводы соответственно потенциальный и для заземления;
- 2 — корпус
Он соответствует требованиям международного стандарта МЭК 99-4 и ГОСТ 16357-83.
Ограничители типа OIIH-KP/TEL-6 (10) представляют собой разрядники без искровых промежутков с активной частью из метал лооксидных нелинейных резисторов, изготавливаемых по керамической технологии из оксида цинка с небольшими добавками оксидов других металлов.
Высоконелинейная вольт-амперная характеристика резисторов гарантирует их длительное использование под действием рабочего напряжения, обеспечивая при этом глубокий уровень защиты от перенапряжений.
Резисторы спрессовываются в оболочку из полимерных материалов, которая обеспечивает заданную механическую прочность и изоляционные характеристики. Полимерный корпус надежно защищает резисторы от внешних воздействий на протяжении всего срока службы.
Применение молниеотводов полностью не исключает поражения молнией электроустановок, особенно линий электропередачи, так как вероятность прорыва молнии для воздушных линий электропередачи может быть сравнительно высока, и, кроме того, они часто выполняются вообще без тросовой защиты. Волны перенапряжений, возникающие на линиях при ударах молнии, доходят до подстанций (поэтому их и называют набегающими волнами) и могут представлять опасность для изоляции установленного там оборудования.
Для предупреждения повреждения какой-либо изоляционной конструкции параллельно ей включают искровой промежуток , вольт-секундная (характеристика которого должна лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции. При соблюдении этого условия падение волны перенапряжения вызовет во всех случаях пробой искрового промежутка с последующим резким падением («срезом») напряжения на искровой промежуток и защищаемой изоляции. Вслед за импульсным током через искровой промежуток начнет протекать ток, обусловленный напряжением промышленной частоты электроустановки, — сопровождающий ток.
В установках с заземленной нейтралью или при пробое искрового промежутка в двух-трех фазах дуга сопровождающего тока самостоятельно может и не погаснуть, и импульсный пробой в этом случае перейдет в устойчивое короткое замыкание, что приведет к отключению установки. Поэтому, чтобы избежать такого отключения установки, необходимо обеспечить гашение дуги сопровождающего тока через искровой промежуток.
Устройства, которые обеспечивают не только защиту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги сопровождающего тока в течение времени, меньшего, чем время действия релейной защиты, называют защитными разрядниками в отличие от обычных искровых промежутков, которые принято называть защитными промежутками (ПЗ).
Трубчатые разрядники вместе с вентильными являются основными типами разрядников. Они отличаются принципом гашения дуги сопровождающего тока. В трубчатых разрядниках гашение дуги осуществляется за счет создания интенсивного продольного дутья, а в вентильных дуга гаснет благодаря уменьшению сопровождающего тока с помощью дополнительного сопротивления, включенного последовательно с искровым промежутком.
Трубчатый разрядник (рис. 1, а) представляет трубку 2 из изолирующего газогснерирующего материала, внутри которой имеется дугогасящий нерегулируемый промежуток S1, образованный стержневым электродом 3 и фланцем 4. Разрядник отделяется от рабочего напряжения внешним искровым промежутком так как трубка 2 не рассчитана на длительное нахождение под напряжением из-за разложения газогенерирующего материала под действием токов утечки. Второй фланец 1 разрядника заземляется.
Рис. 1. Трубчатый разрядник: а — устройство и схема включения, б — условное обозначение на схемах, в — напряжение на разряднике, г —схема замещения.
При перенапряжении в сети (рис. 1, в) оба искровых промежутка пробиваются и волна перенапряжений (кривая 1) срезается. По пути, созданному импульсным разрядом, начинает протекать сопровождающий ток, и искровой разряд переходит в дуговой. Под действием высокой температуры канала дуги сопровождающего тока материал трубки разлагается с выделением большого количества газов, давление в ней резко возрастает (до десятков атмосфер) и газы с силой вырываются через отверстие фланца 4, создавая интенсивное продольное дутье. В результате дуга гаснет при первом же прохождении тока через нуль.
При срабатывании разрядника из него выбрасываются раскаленные ионизированные газы в виде факела 5 длиной 1,5 — 3,5 м и шириной 1 — 2,5 м (в зависимости от номинального напряжения разрядника) и раздается звук, напоминающий выстрел. Поэтому для предупреждения междуфазовых замыканий при монтаже разрядников нужно следить, чтобы в зону выхлопа не попали токоведущие части соседних фаз. Напряжение срабатывания разрядников можно регулировать, изменяя расстояние внешнего искрового промежутка но их нельзя снижать ниже определенного минимума, так как это вызывает слишком частые срабатывания разрядников и их повышенный износ.
Так как электрическое поле стержневых электродов трубчатого разрядника резконеоднородно, то его вольт-секундная характеристика имеет падающий характер на участке до 6 — 8 мкс, что плохо согласуется с пологими вольт-секундными характеристиками трансформаторов и электрических машин. Для успешного гашения дуги необходима определенная интенсивность газообразования, поэтому существует нижний предел отключаемых токов, при котором разрядник еще может погасить дугу в течение 1 — 2 полупериодов.
Верхний предел отключаемых токов также ограничивается, так как слишком интенсивное газообразование может привести к разрушению разрядника (разрыву трубки или срыву фланцев).
Диапазон отключаемых токов указывается в обозначении типа разрядника, например РТВ 35/(0,5 — 2,5) означает трубчатый разрядник 0,5 — 2,5 винипластовый на 35 кВ с пределами отключаемых токов 0,5 — 2,5 кА.
При уменьшении длины дугогасящего промежутка и увеличении его диаметра оба предела отключаемых токов разрядника смещаются в сторону больших значений.
Так как работа разрядника сопровождается выгоранием части материала дугогасящей трубки, то после 8 — 10 срабатываний, когда диаметр возрастает на 20 — 25 % по сравнению с первоначальным, разрядник становится непригодным (так как изменяются пределы отключаемых им токов) и подлежит замене.
Для учета числа срабатываний трубчатые разрядники снабжаются указателем срабатывания в виде металлической ленты 6 (см. рис. 1, а), разгибаемой выбрасываемыми разрядником газами. В настоящее время промышленностью выпускаются трубчатые разрядники типа РТФ , в которых газ генерируется фибровой трубкой, и типа РТВ с трубкой из винипласта.
Вследствие малой механической прочности фибры она заключается в толстую трубку из бакелизированой бумаги, которая для уменьшения ее гигроскопичности покрывается влагостойким лаком (обычно перхлорвиниловой эмалью), хорошо выдерживающим атмосферные воздействия летнего и зимнего периодов. Особенностью разрядников типа РТФ является наличие камеры у закрытого конца трубки, которая усиливает продольное дутье при прохождении тока через нулевое значение и способствует тем самым гашению дуги.
В разрядниках РТВ газ генерируется трубкой из винипласта, который обладает более высокой газогенерирующей способностью и изолирующими свойствами, хорошо сохраняющимися даже при работе на открытом воздухе при любой погоде. Разрядники РТВ имеют более простую конструкцию (у них нет внутренней камеры, не требуют лакировки) и более высокие верхние пределы отключаемых токов (15 кА вместо 7—10 кА для разрядников РТФ).
Рис. 2. Трубчатый разрядник РТВ-20-2/10
Для работы в сетях с очень большими отключаемыми токами (до 30 кА) выпускаются усиленные разрядники типа РТВУ, повышенная механическая прочность которых достигается путем обмотки винипластовой трубки слоями стеклоленты, пропитанной атмосферостойким эпоксидным компаундом.
Импульсная пропускная способность трубчатых разрядников, которые пропускают через себя практически весь ток молнии при ударе ее в линию, достаточно высока и составляет 30—70 кА.
Выбор трубчатых разрядников производится по номинальному напряжению сети и пределам токов короткого замыкания сети в точке их установки. Максимальный ток к. з. рассчитывают при условии включения всех элементов сети (линии, трансформаторы, генераторы) с учетом апериодической составляющей тока к. з., минимальный ток — при схеме сети с частично выключенными элементами (например, для капитального ремонта) и без учета апериодической составляющей. Найденные пределы тока к. з. должны укладываться в пределы отключаемых токов трубчатого разрядника.
Трубчатые разрядники выпускаются на напряжения от 3 до 220 кВ, отключаемые токи лежат в пределах от 0,2 — 7 и 1,5 — 30 кА при напряжении 3 — 35 кВ до 0,4 — 7 и 2,2 — 30 кА при напряжении 110 кВ. Разрядник на 220 кВ состоит из двух трубчатых разрядников на 110 кВ, соединенных между собой стальной обоймой с выхлопными патрубками.
Основными недостатками трубчатых разрядников являются наличие зоны выхлопа, крутой срез волны перенапряжения, замыкание (хотя и кратковременное) линий на землю и особенно крутая вольт-секундная характеристика, исключающая возможность широкого применения трубчатых разрядников в качестве аппарата защиты подстанционного оборудования. Недостатком трубчатых разрядников является также наличие предельных отключаемых токов, что осложняет их производство и эксплуатацию.
Благодаря своей простоте и низкой стоимости трубчатые разрядники широко применяются в качестве вспомогательных средств защиты подстанций, для защиты маломощных и малоответственных подстанций, а также отдельных участков линий.
В настоящее время трубчатые и вентильные разрядники постепенно заменяют на нелинейные ограничители напряжений (ОПН) . Они представляют собой последовательно соединенные металлооксидные варисторы (нелинейные резисторы) без искровых промежутков, заключенные в фарфоровый или полимерный корпус.