Эксплуатация электрооборудования трансформаторных подстанций

Основными задачами обслуживания распределительных устройств (РУ) трансформаторных подстанций являются:

1. обеспечение режимов работы оборудования в соответствии с его техническими параметрами;
2. обеспечение надежной работы оборудования РУ подстанций;
3. надзор и уход за высоковольтным оборудованием и помещениями РУ;
4. соблюдение установленного порядка и последовательности выполнения оперативных переключений в РУ;
5. контроль за своевременным проведением профилактических испытаний и ремонта оборудования.

В процессе эксплуатации под воздействием окружающей среды, механических напряжений, электрического поля, температуры, влажности, загрязнения и по другим причинам изоляция электрооборудования изнашивается, стареет, теряет свои качества и потому требует систематического проведения в установленные сроки измерений и профилактических испытаний с помощью специальной аппаратуры и приборов д ля своевременного выявления скрытых дефектов.
Для выявления возможных дефектов в изоляции проводят измерения и профилактические испытания, основными из которых являются: измерения сопротивления изоляции, диэлектрических потерь, емкости и распределения напряжения по элементам многоэлементной изоляции, а также испытание электрической прочности повышенным напряжением.
При измерении сопротивления изоляции, которое позволяет определить ее местные дефекты, увлажнение и загрязнение, используют мегаометры М4100/1 —М4100/5 на напряжения 100; 250; 500; 1000 и 2500 В (рис. 1, а, б). Приборы имеют зажимы с надписями Л (линия), 3 (земля), Э (экран), кОм (килоомы). Зажимы Л и 3 присоединяются к испытуемому элементу и земле при измерении сопротивления изоляции относительно земли или же к электрическим цепям при измерении сопротивления изоляции между цепями. Если возможно искажение результатов испытания поверхностными токами (токами утечки) по изоляции, на нее накладываются экранные электроды, которые присоединяются к зажиму Э (в приборах типа М4100/5).
Для измерения сопротивления изоляции в килоомах применяется зажим с обозначением кОм, при этом между зажимами Л и 3 устанавливается перемычка. Как при испытаниях силового трансформатора проводится измерение tg δ проходных изоляторов, вводов и деталей выключателей.

Рис. 1. Схемы мегаомметров: а — М4100/1—М4100/4; б — М4100/5
Как известно, современные распределительные устройства подстанций (в основном открытые) содержат большое количество многоэлементных подвесных (тарельчатых) и опорно-штыревых изоляторов. Основным способом контроля исправности таких изоляторов является измерение распределения рабочего напряжения по отдельным элементам и сравнение полученных результатов с нормальным распределением напряжения. Нормы распределения напряжения приведены в Правилах.
На каждый элемент исправной изоляции приходится вполне определенное рабочее напряжение. Если в результате повреждения или пробоя изолятора его сопротивление уменьшится, это повлечет за собой иное распределение напряжения между элементами гирлянды изоляторов или колонки. Это обстоятельство и позволяет обнаружить поврежденный элемент. Контроль за распределением напряжения осуществляется при положительной температуре окружающего воздуха с помощью специальной штанги. Одна из конструкций такой штанги рассматривается ниже. Измерительная штанга типа ШИ-35/110У1 (рис. 2).

Рис. 2. Головка универсальной измерительной штанги ШИУ-110, ШИУ-220 194
При измерении щупы штанги накладываются на элемент изолятора, и при повороте изолирующей штанги вокруг ее продольной оси подвижный электрод 2 в виде эксцентрика приближается к неподвижному электроду 3 до момента пробоя искрового промежутка. При этом напряжение, приходящееся на элемент, определяется по шкале 1 в киловольтах. Вышеописанная штанга применяется для измерений в электроустановках 110—500 кВ и не имеет разделительной емкости. Головка штанги для измерения в электроустановках до 35 кВ имеет разделительный конденсатор, включаемый последовательно в цепь между электродами искрового промежутка. Емкость конденсатора предотвращает замыкание на землю фазы в процессе измерения неповрежденного элемента в двухэлементной конструкции изоляционной колонки, когда второй элемент поврежден.
Завершающим испытанием изоляции электрооборудования является испытание повышенным напряжением, которое дает возможность проверить наличие необходимого запаса электрической прочности изоляции. Испытание изоляции производится переменным током частотой 50 Гц и постоянным (выпрямленным) током. Во время испытания повышенным напряжением переменного тока в изоляции протекают примерно такие же процессы, как и при действительной работе.
При испытании изоляции повышенным напряжением постоянного тока диэлектрические потери практически отсутствуют, и распределение уровней напряжения в изоляции происходит за счет сопротивления изоляции. При испытании повышенным напряжением постоянного тока изоляция находится в более благоприятных условиях, чем при испытании переменным током. Испытание изоляции повышенным напряжением постоянного тока применяется для электрооборудования с большой зарядной емкостью (например, кабельные линии).
В качестве регулирующих устройств для плавного подъема испытательного напряжения используются лабораторные автотрансформаторы ЛATP-1, ЛATP-2 и другие регулировочные устройства. Наиболее универсальной установкой для проведения испытаний является установка АИИ-70, позволяющая испытывать оборудование повышенным напряжением постоянного и переменного тока. Установка состоит из устройства для испытания изоляции переменным током, в состав которого входят трансформатор (с регулировочным устройством, предохранителями, сигнальными лампами и блокировкой дверцы шкафа) и кенотронная приставка (с кенотроном, накальным трансформатором, миллиамперметром в цепи выпрямленного тока, переключателем пределов измерения, защитным разрядником и выводами постоянного тока).
Установка АИИ-70 питается от сети однофазного переменного тока напряжением 220/127 В.
Дефектировка изоляторов в электроустановках напряжением 35 кВ и выше производится под напряжением с помощью измерительной штанги ШИ-35/110У1 при положительной температуре окружающей среды. Для замера напряжения на отдельном изоляторе надо щупами измерительной части штанги с двух сторон прикоснуться к проверяемому изолятору и зафиксировать показание стрелки указателя. Изолятор бракуется, если значения измеренного на нем напряжения менее 50 % значений напряжений, приведенных в табл. 2.6.
При замене дефектных изоляторов каждый вновь устанавливаемый изолятор (элемент многоэлементного опорного изолятора) должен быть предварительно испытан повышенным напряжением 50 кВ промышленной частоты в течение 1 мин при положительной температуре окружающей среды.
Контроль состояния изоляции в сетях с изолированной нейтралью легко осуществить с помощью трех вольтметров. Вольтметры подключаются к зажимам основной вторичной обмотки трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения серии НТМИ; для этой же цели могут использоваться и однофазные трансформаторы напряжения (рис. 3).

Рис. 3. Контроль состояния изоляции в сетях с изолированной нейтралью: 1 — силовой трансформатор; 2 — измерительный трансформатор напряжения;
Н — реле напряжения

Усредненные распределения напряжений по подвесным фарфоровым изоляторам гирлянд ВЛ от 35 до 220 кВ

При нарушении изоляции фазы (замыкании ее на землю) показание вольтметра на этой фазе снизится, а показания вольтметров на двух других неповрежденных фазах возрастут. При металлическом замыкании на землю вольтметр поврежденной фазы покажет нуль, а на других фазах напряжение возрастет в S раз и вольтметры покажут линейные напряжения. О нарушении изоляции фазы оперативный персонал подстанции может узнать и по работе сигнальных устройств. В качестве сигнального устройства применяется реле контроля изоляции Н, которое подключается к выводам дополнительной вторичной обмотки трансформатора напряжения НТМИ, соединенной по схеме разомкнутого треугольника. При замыкании на землю на зажимах этой обмотки возникает напряжение нулевой последовательности 3Uq, реле Н срабатывает и подает сигнал (см. рис. 3).