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 1искровые промежутки; 2нелинейные резисторы; 3фарфоровая 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 1ограничитель перенапряжений; 2нож заземления; 3регистратор срабатывания; 4защитный нелинейный резистор; 5,7 - резисторы МЛТ-2, 15 кОм; 6разрядник Р-350; 8миллиамперметр переменного тока класса точности 0,5; 9миллиамперметр постоянного тока класса точности 0,5; 10-диод на ток 10 мА; АБзажимы 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