Электрическая схема подстанции с кварцевым заполнением представлена на рис. 5-29. Пунктиром на схеме показаны условно оболочки РУ ВН и НН и кожуха трансформатора и обозначены те электрические части и элементы, которые в них размещаются.
На рис. 5-29 сплошными жирными линиями показана силовая схема трансформатора. Напряжение 6 кВ подается разъединителем Рш на трансформатор. Со вторичной обмотки напряжение 380 или 660 в подается на линейный автомат А, две фазы которого имеют максимальные токовые реле.
Рис. 5-29. Электрическая схема подстанции ТКШВПС.
рв — высоковольтный разъединитель; Рб — рукоятка блокировки; А — автотрансформатор тока; ОСО-0,25— осветительный трансформатор; Кк — катушка защиты; КОМ — килоомметр; Тр — трансформатор тепловой защиты;
верки реле утечки; БК-1, БК-2 — блок-контакты;
С линейного автомата напряжение поступает на проходные изоляторы, установленные в выводной коробке.
Выводная коробка предусматривает присоединение двух трехжильных кабелей необходимого сечения.
Цепи управления, защиты и сигнализации, а также блокировки позволяют производить необходимые манипуляции в полной безопасности для обслуживающего персонала.
выключатель; ОК — катушка независимого расцепителя; ТТ — трансверки максимальной защиты автомата А- Кп м — кнопка проверки Р — реле; Рт — тепловое реле; ТС — терморезистор; Кп — кнопка проверки, ПУ — пульт управления; МР — м-реле.
Разъединитель подстанции Рв позволяет отключить ток холостого хода или ток нагрузки трансформатора (см. ниже), но включение и отключение его можно производить только тогда, когда блокировочная рукоятка Рб находится в нейтральном положении. В этом положении выступы кулачка блокировочного вала 2 (рис. 5-30) выходят из зацепления с диском 1 вала разъединителя, блок-контакты кнопки управления БК-1 замкнуты, а блок-контакты Б К-2— разомкнуты, так как кулачок блокировочного вала не выходит из зацепления с кнопкой управления.
Рис. 5-30. Положение блокировочного кулачка разъединителя. а — отключено; б — нейтральное положение; в —включено;
1 — диск на валу разъединителя; 2 — кулачок блокировочного вала; 3 — кнопка управления.
Контакты БК-2 включены в цепь минимальной катушки привода ячейки высокого напряжения УРВ-6 или РВД-6, от которой осуществляется питание подстанции. Размыкаясь контакты БК-2 отключают масляный выключатель ячейки УРВ-6 или РВД-6 и не позволяют включить последний. Контакты БК-1 включены в цепь отключающей катушки ОК линейного автомата А. Включение линейного автомата А возможно только после того, как контакты БК-1 разомкнутся, разорвав цепь катушки ОК, а кулачок 2 блокировочного вала выйдет из зацепления с диском 1 вала разъединителя. При нахождении рукоятки Рб в положении «включено» или «отключено» манипулирование разъединителем Рв невозможно. Включением линейного автомата подается питание через контактные зажимы Л1, Л2, Л3 на устройство автоматического контроля изоляции типа БЗП-1А, состоящее из реле утечки типа УАКИ и тепловой защиты, работа которого рассмотрена ниже. Перед линейным автоматом А подключены: шинный трансформатор тока ТТ, к зажимам которого присоединен амперметр А; осветительный трансформатор типа 0с0-0,25, питание к которому подается от двух фаз а и б силового трансформатора через предохранитель типа Пр-2. К фазам а и б присоединен через добавочное сопротивление Rд вольтметр V. Максимальные реле линейного автомата А имеют отключающие катушки K, включенные в фазы а и с силового трансформатора. В цепи катушек Кк имеются кнопки К1 и К2 проверки работы максимальных реле автомата. В условиях шахты проверка осуществляется нажатием кнопки Кп.м. которая включает одновременно обе кнопки K1 и К2.
Согласно «Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах» обязательным является применение реле утечки — устройства для автоматического контроля сопротивления изоляции и отключения трехфазной цепи переменного тока с изолированной нейтралью при снижении общего сопротивления изоляции до опасной величины (на шахтах СССР применяются трансформаторы только с изолированной нейтралью). В рассматриваемой подстанции применяется реле утечки типа УАКИ-380/660, которое предотвращает: 1) поражение электрическим током человека, прикоснувшегося к нормально находящемуся под напряжением проводнику или случайно оказавшемуся под напряжением корпусу в случае, если защитное заземление неисправно; 2) воспламенение электрооборудования токами утечки на землю; 3) преждевременное воспламенение электродетонаторов токами утечки трехфазной сети; 4) повреждение работающего электрооборудования с отсыревшей изоляцией; 5) опасный нагрев и сквозной прожог взрывобезопасных оболочек под действием устойчивой электрической дуги, возникающей между проводником и оболочкой.
Принцип работы реле утечки типа УАКИ можно уяснить из схемы рис. 5-29. Исполнительным элементом, реагирующим на величину тока утечки, является двухобмоточное реле Р, обмотки которого соединены так, чтобы их магнитные потоки были направлены встречно. При отсутствии повреждения изоляции сети и токоприемников, когда ток утечки составляет незначительную величину, обмотки 1 и 2 реле Р обтекаются вспомогательным током и создают встречные магнитные потоки. Результирующий магнитный поток равен или близок к нулю. По мере снижения сопротивления изоляции ток утечки увеличивается; увеличивается и величина оперативного тока, проходящего через обмотку реле Р. Значение вспомогательного тока через диод Д-7 будет уменьшаться. При снижении сопротивления изоляции сети и токоприемников до недопустимой величины оперативный ток увеличивается настолько, что станет больше вспомогательного тока, в результате чего диод Д-7 закроется и оперативный ток будет проходить только по обмотке II. Если к проводу прикоснется человек или появится опасная утечка на землю, разность магнитных потоков станет достаточной для срабатывания реле. Реле замкнет свой замыкающий контакт Р в цепи отключающей катушки ОК линейного автомата и линейный автомат А отключит сеть с поврежденной изоляцией.
Регулирование защитных характеристик осуществляется сопротивлениями R5 и R14, которые могут быть зашунтированы перемычками. При снятых перемычках реле применяют для защиты сетей с емкостью относительно земли 0,3—1,5 мкф на фазу, а при установленных—с емкостью не более 0,5 мкф на фазу.
Для компенсации емкостных токов утечки в реле УАКИ используется компенсирующий дроссель Др. Для подсоединения дросселя к сети используются конденсаторы С2, С3 и С4, соединенные в звезду и подключенные к линейным зажимам устройства. Применение компенсатора емкости позволяет значительно уменьшить длительные и особенно кратковременные токи через прикоснувшегося к сети человека.
Для того чтобы обеспечить наибольшую безопасность и наибольшие удобства эксплуатации, необходимо, чтобы количество витков дросселя было подобрано в соответствии с суммарной длиной кабеля на участке. Дроссель имеет 5200 витков с отпайкой от 4 000-го витка. В выпускаемом заводом устройстве соединение дросселя соответствует условию, когда суммарная длина кабеля меньше 2 500 м (включены 5 200 витков). Если суммарная длины кабеля больше 2 500 м то, дроссель должен быть включен на 4 000 витков.
При переключении обмотки НН трансформаторной подстанции с Д на Y устройство БЗП-1А необходимо также переключить с 380 на 660 в, дроссель-компенсатор Др должен быть включен на полное число витков 5200 и в дальнейшем при работе в сети 660 в переключение дросселя на 4 000 витков производить не рекомендуется.
Проверка исправности реле утечки осуществляется кнопкой Кв. При нажатии кнопки Кн фаза JI3 через сопротивление R5 и R4 соединяется с землей. При срабатывании реле от тока утечки проверочные сопротивления 5 и выполняют роль добавочной однофазной утечки, подключающейся в момент срабатывания реле к обмотке реле II через его замыкающие контакты Р", что увеличивает надежность срабатывания реле. Реле утечки действует только при наличии заземления корпуса реле. Для повышения надежности действия защиты предусматривается, кроме заземления з корпуса реле утечки, также соединение его с добавочным заземлением Дз. При нажатии кнопки Кн в случае обрыва заземления реле утечки не срабатывает. Сопротивления изоляции сети и приемников следует систематически контролировать.
Защита подстанции от длительных недопустимых перегрузок и, следовательно, от чрезмерного перегрева активной части трансформатора осуществляется тепловой защитой, в которой контролирующим элементом является терморезистор ТС типа КМТ-1 с номинальным сопротивлением 20 ком. Терморезистор для исключения механического повреждения его три уплотнении кварцевого песка на вибростеде помещается в латунный кожух, заливаемый эпоксидной смолой. Термодатчик закреплен на одной из катушек обмотки низкого напряжения силового трансформатора самой нагретой фазы.
Питание схемы тепловой защиты осуществляется от трансформатора Тр. Обмотка трансформатора является источником питания триода ПП, в коллекторную цепь которого включено Рт. Выпрямление переменного тока осуществляется с помощью диода Д8. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения установлен конденсатор С6. Управление триодом ПП осуществляется сигналом, снимаемым с диагонали моста, плечи которого образованы сопротивлениями R16, R17, R18, R19, а также терморезистором ТР. Питание моста осуществляегся от обмотки III трансформатора Тр через выпрямитель Дд. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения служит конденсатор С7. Сопротивления плеч выбраны таким образом, чтобы при нормальных условиях работы на базу триода ПП подавался плюсовый потенциал. В этом случае через реле Рт ток не проходит, если не считать начальный ток триода. При повышении температуры терморезистора сопротивление его уменьшается, что приводит к появлению минусового потенциала на базе триода, и последний открывается. При температуре терморезистора 105° С его сопротивление резко уменьшается до величины порядка 1 300 Ом. В этом случае минусовый сигнал на базе триода возрастает настолько, что ток коллектора достигает величины, достаточной для срабатывания реле Рт.
С помощью переменного сопротивления 19 можно регулировать установку защиты. Включаясь, реле Рт замыкает свой контакт Р"'т. Замыкание контакта Р'"т, включенного в цепь отключающей катушки ОК линейного автомата, приводит к отключению последнего. При замыкании второго контакта Р"т получает питание сигнальная лампа Лн. Последующее включение автоматического выключателя может быть осуществлено только после снижения температуры обмотки трансформатора подстанции до температуры, предусмотренной уставкой. При отключении автомата передвижной подстанции загорание лампы Лн показывает, что отключение произошло по причине недопустимого нагрева обмоток трансформатора подстанции.
Так как разница между температурой срабатывания и температурой возврата тепловой защиты составляет примерно 3° С, то повторное включение автоматического выключателя может быть произведено в этом случае через несколько минут после отключения. Погасание сигнальной лампы является разрешающим сигналом повторного включения автоматического выключателя.
Проверка исправности тепловой защиты производится на поверхности шахты. Для этого вместо терморезистора к зажимам подключается сопротивление величиной 1 300 Ом. При подаче в этом случае напряжения 127 в на зажимы первичной обмотки трансформатора Тр и исправной тепловой защиты реле Рт включается. Один из контактов реле тепловой защиты Рт находится в цепи минимальной катушки привода ячейки УРВ или РВД. В схеме и конструкции передвижной подстанции предусмотрено подключение: 1) пульта управления с помощью которого дистанционно можно производить включение и отключение ячейки РВД, подающей питание на подстанцию. Пульт управления подключается к кабельному вводу с зажимами К7, К8, К9; 2) метан-реле, осуществляющего контроль за состоянием шахтной атмосферы.
При достижении в шахте опасной концентрации метана метан-реле путем воздействия на цепь минимальной катушки ячейки РВД или на цепь отключающей катушки автомата производит отключение подстанции. Питание метан-реле осуществляется через кабельный ввод с зажимами К14, К15. Подключение метан-реле к цепи ОК автомата осуществляется через кабельный ввод с зажимами K16, К17, а к цепи минимальной катушки ячейки РВД — через кабельный ввод с зажимами К5, К6.
