Эксплуатация средств защиты от перенапряжения

Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное 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

140211 Электроснабжение140211 ЭлектроснабжениеНаправление «Энергетика и электротехникаНаправление «Энергетика и электротехника

Схема расположения высоковольтного электрооборудования

(для одной фазы) на подстанции 110, 220 кВ

1, 2 - высоковольтные вводы на 110, 220 кВ; 3 – опорный изолятор

-

1 2 3 4

6 5

7 8 9

1 2 3 4

6 5

7 8 9

1 2 3 4

6 5

7 8 9

А В С

N a b с

Wосн

Wрег

Wосн

Wрег

W2

ор W2

ор W2

ор

Wрег

Wосн

К п

ерек

люча

телю

Вводы низкого напряжения и нейтрали

Магнитопровод1

К п

ерек

люча

телю

РПН

Высоковольтные вводы

ПриводРПН

ВЛ 110, 220 кВ

1 2

Вентильный разрядник

(ОПН)110, 220 кВ

Трансфор-маторное

масло

Высоко-вольтный

выключатель

3

Ошиновка

Конструкция трубчатого разрядника

S н

S в

5

2

4

1

2

3 R 3

1 – изоляционная трубка;2,3–электроды; 4–стальная камера; 5–токоведущая часть

Зона выхлопа трубчатого разрядника

А

Б

В

В

Максимальные размеры зон выхлопа трубчатых разрядников

Номинальное напряжение разрядника, кВ

Размеры, м, не более

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

РВО-61искровые промежутки;2нелинейные резисторы;3фарфоровая покрышка

Разрядник РВС-110

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

РР Н

ВЭ – 5 элементов ИЭ – 5

элементов

ОЭ – 17 элементов

И Н

ИП ШНР

НРР

НРР

НРР

ИП – искровой промежуток;ШНР – шунтирующий нелинейный резистор;НРР – нелинейный рабочий резистор;ОЭ – основные элементы; ИЭ – искровые элементы;ВЭ – вентильные элементы

б- имитаторИ – 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

э rA

-

3

1 – объект испытаний; 2 – экранное кольцо; 3 – мегаомметр

Схема измерения тока проводимости разрядников с шунтирующими сопротивлениями

A1

V

R1

Р

ТР R2

C

ПT Д

R3

A3 A2

ТР- трансформатор регулировочный; ПТ- повышающий трансформатор; Д – диод; С – конденсатор; Р – разрядник; А1-А3 – амперметры; R1, R1, R1 - резисторы

Принципиальная схема испытательной установки для измерения пробивного напряжения вентильных

разрядников с шунтирующими сопротивлениями

SB1 SB2

РВ

T2

РТ

ВР a R3

R1

T1 РВ

b

РНО R2

I>

РТ

R4

С1

С2

КМ

КМ

: SB1, SB2 – соответственно кнопки включения и отключения; КМ – реле; РВ – реле времени; РТ – реле тока;Т1–регулировочный автотрансформатор;

: Т2 – высоковольтный трансформатор; R1-R4 – резисторы; С1, С2 – конденсаторы; ВР – вентильный разрядник; а и б – возможные точки подключения осциллографа

Измерение пробивного напряжения вентильных разрядников

ПК

ФИН СЗОП

ДН R1

R2

R3

СПП БГР ВБ

БЗЦР

ПС ЦР

ЖКД БЭП

АЦПП

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;

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

-80

-40

0

40

80

0 40 80 120 t, мc

u, кВ uпр. мгн.

б в

uпр. мгн.

-80

-40

0

40

80

0 40 80 120 t, мс

u, кВ

а – РВС-35, б – РВС-110, в – РВМК-500

-120

а

-80

-40

0

40

80

0 20 40 60 80 120 140 t, мс

u, кВ

uпр. мгн.

100

Конструкция ОПН

1-Оксидно-цинковые резисторы;2- полимерная покрышка

Комплектация ОПН

Тип ограничителяЧисло блоков

Число колонок в блоке

Общее число 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

V

220 В

µA

Л-1

Т-1

ОПН

Устройство для измерения тока проводимости ОПН под рабочим

напряжением

1

2

3

4 6 8

7 5 10 9

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

I

Идеальная характеристика

ВР

ОПН

ИП, РТ

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 напряжении2. ОПН на 2,5 кА с искровым промежутком:

выход из строя при ПУМ3. ОПН на 5 кА с искровым промежутком:

выход из строя при ПУМ4. 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