Задача 14.2.6_3 - Чувашский государственный университет

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет
им. И. Н. Ульянова»
ДОП по программе «Электроснабжение и
электрооборудование объектов:
проектирование, монтаж, наладка и эксплуатация
высоковольтного электрооборудования подстанций
Эксплуатация средств защиты от
перенапряжения
140211 Электроснабжение
Направление «Энергетика и электротехника
Схема расположения высоковольтного
электрооборудования
(для одной фазы) на подстанции 110, 220 кВ
ВЛ 110, 220
кВ
1
Ошиновка
Высоковольтные вводы
А
В
С
Вводы низкого
напряжения и нейтрали
2
N
Высоковольтный
выключатель
3
Wосн
Wрег
W2
ор
Wосн
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Wрег
W2
ор
Wосн
1
2
3
4
5
6
7
8
9
К переключателю
Трансформаторное
масло
с
b
РПН
К переключателю
-
Вентильный
разрядник
(ОПН)
110, 220 кВ
a
Wрег
W2
ор
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Магнитопровод
1
1, 2 - высоковольтные вводы на 110, 220 кВ; 3 – опорный изолятор
Привод
РПН
Конструкция трубчатого разрядника
5
н
S
2
4
1
2
в
S
3
R3
1 – изоляционная трубка;
2,3–электроды;
4–стальная камера;
5–токоведущая часть
В
Б
В
Зона выхлопа трубчатого разрядника
А
Максимальные размеры зон выхлопа трубчатых разрядников
Размеры, м, не более
Номинальное напряжение
разрядника, кВ
А
Б
В
3-10
1,5
1,0
0,2
35
2,5
1,5
0,5
110
3,0
2,0
1,2
220
3,5
2,5
2,0
Вентильные разрядники
Разрядник РВС-110
РВО-6
1искровые промежутки;
2нелинейные резисторы;
3фарфоровая покрышка
1-искровые
промежутки;
2-нелинейные
резисторы;
3-фарфоровая
покрышка;
4 - изоляционная
подставка
Общий вид разрядников типа РВС-110 на подстанции
Разрядники серии РВС-220 кВ
Разрядник РВМК-500
ИП – искровой
промежуток;
ШНР – шунтирующий
нелинейный резистор;
НРР – нелинейный рабочий
резистор;
ОЭ – основные элементы;
ИЭ – искровые элементы;
ВЭ – вентильные элементы
ОЭ – 17
элементов
ВЭ – 5
элементов
ИЭ – 5
элементов
И
РРН
Н
ИП
ШНР
НРР
НРР
НРР
б- имитатор
И – имитатор;
РР – регистратор
срабатывания
Методы контроля вентильных разрядников
1.
Измерение сопротивления (R)
2. Измерение токов проводимости (Iпр) у разрядников с
шунтирующими сопротивлениями, которые должны
соответствовать нормативным значениям.
3. Измерение пробивного напряжения (Uпр)
промышленной частоты 50 Гц.
4. Тепловизионное обследование (с помощью приборов
инфракрасной техники с высокой разрешающей
способностью по температуре (не ниже 0,5 С)).
Измерение сопротивления вентильного разрядника с
помощью мегаомметра
1
2
3
1 – объект испытаний;
2 – экранное кольцо;
3 – мегаомметр
э
rA
-
Схема измерения тока проводимости разрядников с
шунтирующими сопротивлениями
ПT
ТР
Д
V
R2
Р
R3
C
A1
R1
ТР- трансформатор регулировочный;
ПТ- повышающий трансформатор;
Д – диод; С – конденсатор; Р – разрядник;
А1-А3 – амперметры;
R1, R1, R1 - резисторы
A2
A3
Принципиальная схема испытательной установки
для измерения пробивного напряжения вентильных
разрядников с шунтирующими сопротивлениями
SB2
SB1
КМ
РТ
РВ
КМ
R1
РНО
T2
R2
С1
РВ
ВР
T1
РТ
R3
a
С2
b
R4
I>
SB2 – соответственно кнопки
включения и отключения;
КМ – реле;
РВ – реле времени;
РТ – реле тока;
Т1–регулировочный
автотрансформатор;
: SB1,
Т2 – высоковольтный трансформатор;
R1-R4 – резисторы;
С1, С2 – конденсаторы;
ВР – вентильный разрядник; а и б –
возможные
точки
подключения
осциллографа
:
Измерение пробивного напряжения вентильных
разрядников
R1
ФИН
СЗОП
R2
ДН
СПП
R3
ФИН – формирователь импульса напряжения;
СЗОП – средство защиты от перенапряжения;
ДН – делитель напряжения;
R1-R3 – активные резисторы;
СПП – систем а подавления помех;
БГР – блок гальванической развязки;
БЗЦР – блок запуска цифровой регистрации;
ЦР ПК
БГР АЦП ВБ
П
ПС
БЗЦР
БЭП
ЖКД
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
ВБ – вычислительный блок;
ЖКД – жидкокристаллический дисплей;
ПС – порт связи;
БЭП – блок энергонезависимой памяти;
ПК – персональный компьютер;
ЦО – цифровой осциллограф
Зависимость мгновенного значения
напряжения u от времени t
u, кВ
80
40
а
0
-40
uпр. мгн.
-80
-120
0
20
40
60
80
120
140
u, кВ
80
u, кВ
uпр. мгн.
80
100
t, мс
uпр. мгн.
40
40
0
0
-40
-40
-80
0
40
80
120
t, мc
-80
0
40
80
б
а – РВС-35, б – РВС-110, в – РВМК-500
120
в
t, мс
Конструкция ОПН
1-Оксидно-цинковые
резисторы;
2- полимерная покрышка
Комплектация ОПН
Тип ограничителя
Число Число
блоков колонок
блоке
Общее
число
в единичных
резисторов в НРР
ОПН-110У1,
ОПН-110ХЛ1
2
4
496
ОПН-150У1
3
5
855
ОПН-220У1,
ОПН-220ХЛ1
4
6
1464
ОПНИ-500У1
6
18
8856
ОПН-750У1
8
30
24000
Методы диагностики ОПН
1.
Измерение сопротивления (R)
2. Измерение токов проводимости (Iпр) ОПН
(6-35 кВ) в лабораторных условиях
2. Измерение токов проводимости (Iпр) ОПН под
рабочим напряжением (110-750 кВ)
4. Тепловизионное обследование (с помощью приборов
инфракрасной техники с высокой разрешающей
способностью по температуре (не ниже 0,5 С)).
Схема для измерения тока проводимости
ОПН в лабораторных условиях
Т-1
Л-1
~
220 В
ОПН
V
µA
Устройство для измерения тока
проводимости ОПН под рабочим
напряжением
1
5
7
10
9
3
2
4
6
8
1ограничитель перенапряжений;
2нож заземления;
3регистратор срабатывания;
4защитный нелинейный резистор;
5,7 - резисторы МЛТ-2, 15 кОм;
6разрядник Р-350;
8миллиамперметр переменного тока класса точности 0,5;
9миллиамперметр постоянного тока класса точности 0,5;
10-диод на ток 10 мА; АБзажимы для подключения
измерительной схемы
Вольт-амперные характеристики средств
защиты от перенапряжения
U
ИП, РТ
Идеальная
характеристика
ВР
ОПН
I
ИП – искровой промежуток; РТ – трубчатый разрядник; ОПН –
нелинейный ограничитель перенапряжения; ВР – вентильный разрядник
Защита электрооборудования от грозовых волн,
набегающих с линий электропередач
АМЕРИКАНСКАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ
ПРОВОДОВ ОТ ПЕРЕЖОГА
Дуговые зажимы
• изоляция
удаляется
• устанавливаются
дуговые зажимы
• дуга
перемещается
до зажимов
ФИНСКАЯ СИСТЕМА:
ДУГО- ЗАЩИТНЫЕ РОГА
• стальная спираль вокруг провода, дугозащитные
рога
• дуга должна выходить на конец рога и
замыкаться на соседнюю фазу - двухфазное к.з.
НЕДОСТАТКИ ДУГОЗАЩИТНЫХ
РОГОВ
• пережог проводов при горении дуги на
спирали
- при индуктированных перенапряжениях
- при прямых ударах молнии и Iк.з. < 2 кА
• проблемы с растительностью вблизи опор
• отключение линии и потребителей
• обгорание рогов, необходимость их замены
РОГА ЗАПРЕЩЕНЫ К ПРИМЕНЕНИЮ ФСК
см. «Положение о технической политике»
ЯПОНСКАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ
ПРОВОДОВ ОТ ПЕРЕЖОГА
ОПН с искровым промежутком
• ОПН на 2,5 кА
искровой
промежуток
• лишь в одной
энергосистеме
установлено
более 6 млн. шт.
ЯПОНСКАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ
ОПН с искровым промежутком
Этапы развития технологии:
1. ОПН на 2,5 кА без искрового промежутка:
увеличение отказов при рабочем напряжении
2. ОПН на 2,5 кА с искровым промежутком:
выход из строя при ПУМ
3. ОПН на 5 кА с искровым промежутком:
выход из строя при ПУМ
4. ОПН на 2,5 кА с искровым промежутком и ТРОСОМ
редкие выходы из строя при ПУМ весьма мощных
молний
ЗАЩИТА ПРОВОДОВ ОТ ПЕРЕЖОГА
недостатки зарубежных систем
• Дуговые зажимы
- отключение линии
- электродинамический удар по оборудованию
- обгорание при больших токах
- необходимость обслуживания
• Дуговые рога
- те же, что у зажимов, плюс
весьма вероятные пережоги проводов
• ОПН
- повреждение при прямом ударе молнии
- высокая стоимость