Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
П. В. КУЗИН И. А. ЯКОБСОНП. В. КУЗИН И. А. ЯКОБСОННАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯНАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯБИБЛИОТЕКА|) ЭЛЕКТРОМОНТЕРАБИБЛИОТЕКА|) ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
П. В. КУЗИН И. А. ЯКОБСОН
П. В. КУЗИН И. А. ЯКОБСОН
НАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
НАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
БИБЛИОТЕКА
|) ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
БИБЛИОТЕКА
|) ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Выпуск 628
Основана в 1959 году
П. В. КУЗИН И. А. ЯКОБСОН
НАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
МОСКВА ЭНЕРГОАТОМ ИЗ ДАТ 1990
ББК 31.264
К 89
УДК 621.316.37:621.315.618.9
Редакционная коллегия серии:
В. Н. Андриевский, С. А. Бажанов, М. С. Бернер, Л. Б. Годгельф, В. X. Ишкин, Д. Т. Комаров, В. Н. Кудрявцев, В. П. Ларионов, Э. С. Му- саэлян, С. П. Розанов, В. А. Семенов, А. Д. Смирнов, А. Н. Трифонов, А. А. Филатов, А. Н. Щепеткин
Рецензент Л. Я. Шур
Кузин П. В., Якобсон И. А.
К 89 Наладка элегазового оборудования. - М.: Энерго- атомиздат, 1990. - 112 с.: ил. - (Б-ка электромонтера; Вып. 628).'
ISBN 5-283-01091-0
Рассматривается элегазовое оборудование ячеек комплектных распределительных устройте — КРУЭ отечественного производства, особенности конструкции. Основное внимание уделено наладке элегазового оборудования, его предмонтажным проверкам и испытаниям. Обобщен опыт наладки КРУЭ напряжением 110 кВ.
Для электромонтеров, занятых на пусконаладочных, монтажных и эксплуатационных работах по элегазовому оборудованию.
ББК 31.264ББК 31.2642202080000-305 дмо
ББК 31.264
ББК 31.264
051 (01)-90
Производственное издание
КУЗИН Петр Васильевич
ЯКОБСОН Илья Абрамович
НАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
РедакторЭ. С. Мусаэлян Редактор издательства А. В. Волковицкая Художественные редакторы В. А. Гозак-Хозак, А. А. Белоус Технический редактор О. И. Хабарова Корректор Л. А. Гладкова ИБ № 2615
Набор выполнен в издательстве. Подписано в печать с оригинала-макета 05.06.90. Формат 60x80 1/16. Бумага офсетная № 2. Печать офсетная. Усл. печ. л. 6,86. Усл. кр.-отт. 7,22. Уч.-изд. л. 7,19. Тираж 7600 экз. Заказ 6017. Цена 35 к.
Энергоатомиздат, 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Отпечатано в ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени МПО "Первая Образцовая типография" Государственного комитета СССР по печати. 113054, Москва, Валовая ул., 28.
© Авторы, 1990© Авторы, 1990ISBN 5-283-01091-0
© Авторы, 1990
© Авторы, 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ
Широкое внедрение в отечественную энергетику элегазового оборудования поставлено как одно из важных направлений научно-технического прогресса электротехнической промышленности СССР в XII пятилетке.
В настоящее время в Советском Союзе эксплуатируются элегазовые устройства напряжением до 330 кВ, в том числе отечественного производства на напряжение 110 и 220 кВ, разрабатываются устройства на более высокие напряжения до 1500 кВ и элегазовые выключатели. В условиях холодного климата северных районов страны, в зонах загрязнений окружающей среды элегазовые устройства наиболее перспективны, так как их применение во много раз сокращает затраты на энергоснабжение. При этом чем выше класс напряжения, тем больше экономия. Широкое применение элегазового оборудования способствует также решению задач электрификации и обеспечения электроэнергией крупных городов и промышленных центров, где мало свободной площади. Элегазовое оборудование надежнее в эксплуатации, оно в большинстве случаев используется в закрытых помещениях и требует меньше эксплуатационного персонала.
В зарубежной практике элегазовое оборудование широко применяется много лет, особенно в комплектных распределительных устройствах средних напряжений 7,2 - 42 кВ. Фирмы Сименс, АЕГ, EML и другие выпускают комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией на напряжение 7,2 - 38 кВ, фирмы ВВС, ENK - также на напряжение 42-72,5 кВ. Применяются устройства с элегазовой изоляцией на напряже-
ния 330 - 500 кВ. При применении элегазовых устройств за рубежом используются как элегазовые, так и вакуумные выключатели.
Отечественная промышленность, к сожалению, медленно решает проблему широкого выпуска элегазового оборудования, а на напряжения 6-35 кВ вообще его не выпускает.
Авторы выражают признательность рецензенту Л. Я. Шуру за ценные рекомендации, улучшившие рукопись, и редактору Э. С. Мусаэляну. Все замечания и пожелания авторы просят направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10. Энергоатом- издат.
Авторы
ЭЛЕГАЗ И ЕГО СВОЙСТВА
Элегаз - электротехнический газ - представляет собой шестифтористую серу SF6 (шестифтор). Элегаз является основным изолятором в элементах ячеек с элегазовой изоляцией.
При рабочих давлениях и обычной температуре элегаз - бесцветный газ, без запаха, не горюч, в 5 раз тяжелее воздуха (плотность 6,7 против 1,29 у воздуха), молекулярная масса также в 5 раз больше, чем у воздуха. Элегаз не стареет, т. е. не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную диэлектрическую прочность. При температурах до 1000 К элегаз инертен и нагревостоек, до температур порядка 500 К химически не активен и не агрессивен по отношению к металлам, применяемым в конструкции элегазовых распределительных устройств.
В электрическом поле элегаз обладает способностью захватывать электроны, что обусловливает высокую электрическую прочность элегаза. Захватывая электроны, элегаз образует малоподвижные ионы, которые медленно разгоняются в электрическом поле.
Эксплуатационная способность элегаза улучшается в равномерном поле, в котором его электрическая прочность определяется соотношением Пр= 8,9-10“4р/, где р-давление, МПа; 1 - расстояние между электродами, см. Поэтому для эксплуатационной надежности конструкция отдельных элементов распределительных устройств должна обеспечивать наибольшую равномерность и однородность электрического поля.
В неоднородном поле появляются местные перенапряжен- ности электрического поля, которые вызывают коронирующие разряды. Под действием этих разрядов элегаз разлагается, об разуя в своей среде низшие фториды (SF2, SF4), вредно действующие на конструкционные материалы комплектных распределительных элегазовых устройств (КРУЭ). Во избежание разрядов все поверхности отдельных элементов металлических
деталей и экранов ячеек выполняются чистыми и гладкими и не должны иметь шероховатостей и заусенцев. Обязательность выполнения этих" требований диктуется тем, что грязь, пыль, металлические частицы также создают местные напряженности электрического поля, а при этом ухудшается электрическая прочность элегазовой изоляции.
Высокая электрическая прочность элегаза позволяет сократить изоляционные расстояния при небольшом рабочем давлении газа, в результате этого уменьшается масса и габариты электротехнического оборудования. Это, в свою очередь, дает возможность уменьшить габариты ячеек КРУЭ, что очень важно, например, для условий Севера, где каждый кубический метр помещения стоит очень дорого.
Высокая диэлектрическая прочность элегаза обеспечивает высокую степень изоляции при минимальных размерах и расстояниях, а хорошие способность гашения дуги и охлаждав мость элегаза увеличивают отключающую способность коммутационных аппаратов и уменьшают нагрев токоведущих частей. Применение элегаза позволяет при прочих равных условиях увеличить токовую нагрузку на 25% и допустимую температуру медных контактов до 90°С (в воздушной среде 75°С) благодаря химической стойкости, негорючести, пожаробезопасности и большей охлаждающей способности элегаза. Сравнительные характеристики элегаза приведены в табл. 1.
Недостатком элегаза является переход его _■ жидкое состояние при сравнительно высоких температурах, что определяет дополнительные требования к температурному режиму элегазового оборудования в эксплуатации. На рис. 1 приведена зависимость состояния элегаза от температуры.
Для работы элегазового оборудования при отрицательной температуре минус 40°С необходимо, чтобы давление элегаза в аппаратах не превышало 0,4 МПа при плотности не более 0,03 г/см3. При повышении давления элегаз будет сжижаться при более высокой температуре. Поэтому для повышения надежности работы электрооборудования при температурах примерно минус 40°С его следует подогревать (например, бак элегазового выключателя во избежание перехода элегаза в жидкое состояние нагревают до плюс 12°С).
Дугогасительная способность элегаза при прочих равных условиях в несколько раз больше, чем воздуха. Это объясняется составом плазмы и температурной зависимостью теплоемкости,
рис. 1. Диаграмма состояния элегаза в зависимости от температурырис. 1. Диаграмма состояния элегаза в зависимости от температурыРис. 2. Зависимость удельной теплоемкости Ср и теплопроводности X элегаза от температуры:———элегаз; — — — — воздухРис. 2. Зависимость удельной теплоемкости Ср и теплопроводности X элегаза от температуры:———элегаз; — — — — воздухТаблица 1. Сревнитеяьныехарактеъистики элегаза
рис. 1. Диаграмма состояния элегаза в зависимости от температуры
рис. 1. Диаграмма состояния элегаза в зависимости от температуры
Рис. 2. Зависимость удельной теплоемкости Ср и теплопроводности X элегаза от температуры:
———элегаз; — — — — воздух
Рис. 2. Зависимость удельной теплоемкости Ср и теплопроводности X элегаза от температуры:
———элегаз; — — — — воздух
Параметр
Элегаз SFgВодород Н2Воздух
Молекулярная масса
146228,9
Плотность. 10~3 г/см3
6,70,0891,29
Относительная плотность,
5,190,0691
Электрическая прочность, относительная
2,3-1
Удельная теплоемкость при 70еС,Дж/(г-°С)
0,731,421
Удельная объемная теплоемкость, 10-3 Дж/(см3-°С)
4,89),0261,29
Температура кипения, “С
-63 8-252,8-194
Скорость звука при температуре ЗО’С, м/с
1851200330
тепло- и электропроводности. На рис. 2 приведены зависимости удельной теплоемкости Ср и теплопроводности X элегаза от температуры.
В состоянии плазмы молекулы элегаза распадаются. При температурах порядка 2000 К теплоемкость элегаза резко увеличивается вследствие диссоциации молекул. Поэтому теплопроводность плазмы в области температур 2000 - 3000 К значительно выше (на два порядка), чем воздуха. При температурах порядка 4000 К диссоциация молекул уменьшается.
В то же время образующаяся в дуге элегаза атомарная сера с низким потенциалом ионизации способствует такой концентрации электронов, которая оказывается достаточной для поддержания дуги даже при температурах порядка 3000 К. При дальнейшем росте температуры теплопроводность плазмы падает, достигал теплопроводности воздуха, а затем снова увеличивается. Такие процессы уменьшают напряжение и сопротивление горящей дуги в элегазе на 20 - 30% по сравнению с дугой в воздухе вплоть до температур порядка 12 000 - 8000 К. При дальнейшем снижении температуры плазмы (до 7000 К и ниже) концентрация электронов в ней уменьшается, в результате электрическая проводимость плазмы падает.
При температурах 6000 К сильно уменьшается степень ионизации атомарной серы, усиливается механизм захвата электронов свободным фтором, низшими фторидами и молекулами элегаза. При температурах порядка 4000 К диссоциация молекул заканчивается и начинается рекомбинация молекул, плотность электронов еще больше уменьшается, так как атомарная сера химически соединяется с фтором. В этой области температур теплопроводность плазмы еще значительная, идет охлаждение дуги, этому способствует также удаление свободных электронов из плазмы за счет захвата их молекулами элегаза и атомарным фтором. Электрическая прочность промежутка постепенно увеличивается и в конечном счете восстанавливается.
Особенность гашения дуги в элегазе заключается в том, что при токе, близком к нулевому значению, тонкий стержень дуги еще поддерживается и обрывается в последний момент перехода тока через нуль. К тому же после прохода тока через нуль остаточный столб дуги в элегазе интенсивно охлаждается, в том числе за счет еще большего увеличения теплоемкости плазмы при температурах порядка 2000 К, и электрическая прочность быстро увеличивается.
Такая стабильность горения дуги в элегазе до минимальных значений тока при относительно низких температурах приводит к отсутствию срезов тока и больших перенапряжений при гашении дуги.
В воздухе электрическая прочность промежутка в момент прохождения тока дуги через нуль больше, но из-за большой постоянной времени дуги у воздуха скорость нарастания электрической прочности после прохождения значения тока через нуль меньше (рис. 3).
КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА С ЭЛЕГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
Комплектные элегазовые ячейки на рабочее напряжение ПО кВ предназначены для закрытых распределительных устройств переменного тока частоты 50 Гц и имеют обозначение серии ЯЭ-110. Внешние условия работы элегазовых ячеек определены климатическими факторами поГОСТ 15150-69* и ГОСТ 15543-70*, но с наименьшим пределом рабочей температуры минус 5°С (без кондиционирования воздуха), высотой над уровнем моря не более 1000 м и в окружающей среде, не содержащей химически активных и взрывоопасных примесей.
Ячейки имеют условные обозначения:
ЯЭ-110Л-23У4 ЯЭ-110Л-21У4 ЯЭ-110Ш-23У4 ЯЭ-110Ш-21У4 ЯЭ-110Л-13У4ЯЭ-110Л-23У4 ЯЭ-110Л-21У4 ЯЭ-110Ш-23У4 ЯЭ-110Ш-21У4 ЯЭ-110Л-13У4ЯЭ-110Тн-23У4 ЯЭ-110Тн-21У4 ЯЭ-110Тн-13У4 ЯЭ-110С-23У4 ЯЭ-110С-21У4 ЯЭ-110С-13У4ЯЭ-110Тн-23У4 ЯЭ-110Тн-21У4 ЯЭ-110Тн-13У4 ЯЭ-110С-23У4 ЯЭ-110С-21У4 ЯЭ-110С-13У4
ЯЭ-110Л-23У4 ЯЭ-110Л-21У4 ЯЭ-110Ш-23У4 ЯЭ-110Ш-21У4 ЯЭ-110Л-13У4
ЯЭ-110Л-23У4 ЯЭ-110Л-21У4 ЯЭ-110Ш-23У4 ЯЭ-110Ш-21У4 ЯЭ-110Л-13У4
ЯЭ-110Тн-23У4 ЯЭ-110Тн-21У4 ЯЭ-110Тн-13У4 ЯЭ-110С-23У4 ЯЭ-110С-21У4 ЯЭ-110С-13У4
ЯЭ-110Тн-23У4 ЯЭ-110Тн-21У4 ЯЭ-110Тн-13У4 ЯЭ-110С-23У4 ЯЭ-110С-21У4 ЯЭ-110С-13У4
В обозначениях: ЯЭ - ячейка элегазовая; 110- номинальное напряжение, кВ; типы ячеек: Л - линейная, Ш - шиносоедини-
тельная, С - секционная, Тн - трансформаторов напряжения; первая цифра 2 или 1 указывает на число систем шин (две или одна); вторая цифра 3 или 1 - трех- или однополюсные сборные шины; У - климатическое исполнение (для умеренного климата) и 4 - категория размещения по ГОСТ 15150-69*.
Основные параметры ячеек 110 кВ серии ЯЭ-110:
Номинальное напряжение, кВ НО
Номинальный ток сборных шин, А 1600
Номинальный ток отводов, А 1250
Термическая стойкость, кА 50
Длительность тока термической стойкости, с:
для заземлителей 1
для остальных элементов 3
Избыточное давление элегаза при температуре 20°С, МПа 0,25
Утечка элегаза из ячейки в год, % массы элегаза 2
Ячейки КРУЭ изготавливают из унифицированных деталей, что делает возможным сборку ячеек различного назначения из одних и тех же элементов. К ним относятся: полюсы выключателей, разъединителей и заземлителей; измерительные трансформаторы тока и напряжения; соединительные и промежуточные отсеки; сильфонные компенсаторы; секции сборных шин; полюсные и распределительные шкафы, шкафы системы контроля давления и шкафы трансформаторов напряжения.
Ячейка каждого типа состоит из трех одинаковых полюсов и шкафов управления, при этом три полюса могут быть скомпонованы так, чтобы образовывать ячейки с однополюсными или трехполюсными сборными шинами.
Каждый полюс линейной, секционной или шинной соединительной ячейки (рис. 4) имеет выключатель с приводом и элементами его управления, разъединитель с дистанционным электрическим приводом, заземлители с ручным приводом, трансформаторы тока и полюсные шкафы. Ячейки трансформаторов напряжения (рис. 4,е) не имеют выключателей и трансформаторов тока. Ячейки и их полюсы соединяются одной или двумя системами однополюсных или трехполюсных шин.
Линейные ячейки имеют выводы для присоединения к то- копроводам и отходящим кабелям. Соединение ячеек с силовы- 10
Рис. 4. Компоновка элегазовых ячеек:
а — линейной; б — шиносоединительной; в — трансформаторов напряжения; г —секционной ячейки; 1 — заземлитель; 2 — разъединитель; 3 — трансформатор тока; 4 — шкаф; 5 — выключатель; 6 — сильфон; 7 — шина соединительная; 8 — трансформатор напряжения
ми кабелями производится при помощи кабельных вводов специальной конструкции, а с воздушными линиями с помощью газонаполненных вводов.
Элегазовая ячейка состоит из полостей, заполняемых элегазом под различным давлением: 0,6 МПа — выключатель; 0,4 МПа - измерительные трансформаторы; 0,25 МПа - разъединители и заземлители. Каждая полость отделена от другой герметичным фланцевым соединением с резиновым уплотнением. В модифицированных ячейках полости выключателя и трансформаторов тока объединены и заполняются элегазом под давлением 0,6 МПа, а остальные аппараты - под давлением 0,25 МПа.
Для удобства монтажа, ревизии и ремонта полости разделены на отсеки, которые в пределах одной полости имеют одинаковое давление элегаза и друг от друга не герметизируются, но по отношению к внешней окружающей среде все отсеки (независимо от уровня давления элегаза в них) герметизируются. Отсеки соединяются между собой при помощи болтовых фланцевых соединений и литых эпоксидных изоляторов. Каждый изолятор имеет центральное отверстие для монтажа контактной аппаратуры токопроводящего контура. Такая конструкция позволяет при необходимости демонтировать и заменять отдельные элементы или целиком отсеки без разборки всей ячейки.
Ячейка имеет по каждому уровню давления свою обособленную систему газораспределения, а каждая герметичная полость - свои вентили, трубки, манометры, с помощью которых ее подсоединяют к шкафу контроля давления. Полости одного давления соединяются между собой, образуя общую систему газораспределения. Отдельные элементы, например измерительные трансформаторы напряжения, также снабжены своими трубками и вентилями.
Литые изоляторы вместе с элегазом обеспечивают изоляцию от корпуса токоведущих частей, находящихся под напряжением, и крепятся к фланцам металлических конструкций при помощи болтов, имеющих надежное антикоррозионное покрытие.
Отсеки имеют автономную систему обеспечения элегазом и контроля давления, комплектуются в блоки, которые при транспортировке заполняются чистым азотом избыточного давления.
12
Для удобства обслуживания элегазовые ячейки комплектуются заводом-изготовителем вспомогательными приспособлениями и оборудованием, включающими: сервисные тележки для подготовки и заполнения элегаза; консольную балку с передвижной тележкой, подъемный механизм и пульт управления для монтажа и демонтажа ячейки и отдельных ее элементов; установку для подготовки элегаза, обеспечивающую сушку, регенерацию, заполнение и его удаление; течеискатель для выявления мест утечки газа.
На каждом объекте, где монтируется элегазовое оборудование, должен быть хотя бы один испытательный высоковольтный ввод "элегаз - воздух” со вспомогательными элементами для сочленения с испытуемыми ячейками на время испытаний.
Элегазовый выключатель. В элегазовых выключателях применяются два принципа гашения дуги. Один из них заключается в использовании эффекта перетока элегаза из области высокого давления в область низкого. В результате этого возникшая дуга охлаждается. При этом во избежание перехода элегаза в жидкое состояние, при котором ухудшается дугогасящая способность, бак высокого давления необходимо подогревать до температуры не менее плюс 10°С. Для подогрева элегаза применяется специальная система. Этот принцип в отечественных выключателях не применяется.
Другой принцип - автокомпрессионный, применяемый в отечественной практике, - использует перепад давления, создающийся компрессионным устройством в самой гасительной камере. Для этого выключатель заполняется элегазом давления до 0,6 МПа, при этом обеспечивается надежность его действия при отрицательных температурах до минус 40°С. Компрессионное устройство конструктивно связано с подвижным контактом аппарата и создает перепад давления в пределах 0,6 - 0,8 МПа, это обеспечивает получение критической скорости истечения элегаза и эффективность гашения дуги.
При горении дуги в элегазовом выключателе образуются химические соединения, обладающие коррозионными и токсичными свойствами. Чистота элегаза и поглощение влаги из него обеспечиваются фильтрами-поглотителями в виде молекулярных сит, встраиваемых в выключатель. На внутренней поверхности выключателя предусмотрены специальные карманы (проточки), куда оседают порошкообразные продукты разложения элегаза от дуги, не оказывающие вредного действия и не уменьшающие
Рис. 5. Элегазовый выключатель напряжением 110 кВ (в отключенном положении)
электрическую прочность изоляции выключателя. Элегаз перед заполнением подвергается технологической сушке, так как допустимое содержание влаги в нем не должно превышать 10~6 объема выключателя.
Гашение дуги в элегазовых выключателях, использующих ав- токомпрессионный принцип гашения дуги, происходит за счет интенсивного охлаждения ее потоком элегаза.
Выключатель (рис. 5) представляет собой герметичный алюминиевый корпус 8, в котором смонтировано дугогасительное устройство (в выключателе на напряжение ПО кВ оно одноразрывное). Элегаз в выключателях всех типов и принципов выполняет одновременно роль изоляции и дугогасящей среды. Дугогасительное устройство крепится в резервуаре на изоляторах 7. Выводы выключателя в местах прохода через изолятдры герметизированы, контакты розеточного исполнения с подпружиненными ламелями. Подвижная часть 5, дугогасительного устройства перемещается с помощью изоляционной тяги 2, соединенной вилкой 3 с рычагом 11 и валом 1 привода.
Основой подвижной части дугогасительного устройства является цилиндр, на конце которого закреплен главный подвижной поршень, полый шток (который крепится к изоляционной тяге 2) с подвижным ламельным контактом.
Неподвижная часть дугогасительного устройства, кроме поршня цилиндра, имеет дугогасительный и ламельный токоведущий контакты. Эти контакты через переходный корпус сочленяются с выходным ламельным контактом одного из трансформаторов тока. Переход тока с неподвижного поршня на подвижный цилиндр осуществляется скользящими контактами в поршне. Путь тока при включенном выключателе проходит от
неподвижного контакта 6 к подвижному 5 дугогасительного устройства. В днище 10 резервуара размещен фильтр-поглотитель 9, который служит для поглощения остаточной влаги и продуктов разложения элегаза.
Пневматический привод выключателя (рис. 6) крепится вместе с масляным демпфером 16 к раме ячейки и расположен между полюсами ячейки. Сжатый воздух к нему поступает из ресивера 9 в цилиндр 3, внутри которого перемещается поршень 4 со штоком. На раме привода устанавливается коммутирующее устройство внешних вспомогательных цепей (ККВЦ), связанное со штоком привода. На штоке ККВЦ смонтирован указатель положения выключателя: включение или отключение. Коммутирующее устройство имеет 16 пар контактов, на корпусе блока включения 3 устанавливаются дополнительные контакты 24-41 ККВЦ с приводом 19. Эти дополнительные контакты включены в цепь отключения выключателя последовательно и срабатывают при изменении давления в цилиндре привода.
Дополнительные контакты обеспечивают необходимую длительность замыкания контактов выключателя при продолжительности цикла менее 0,12 с. При большем времени, т. е. при t > 0,12 с, дополнительные контакты ККВЦ не используются.
Работа выключателя. Включение выключателя: пусковой клапан 1 (рис. 6) включения открывается по команде электромагнита 2. Сжатый воздух поступает в полость над поршнем 4 блока 3. Поршень перемещается вниз и сжатый воздух поступает в полость м под поршнем 6. Поршень перемещается вверх, в результате поворачивается вал выключателя. Через рычажный механизм подвижная система выключателя перемещается во включенное положение. Привод имеет масляный демпфер и резиновый буфер.
При движении штока поршня привода (ход поршня 220 мм) и штока масляного демпфера, находящегося под цилиндром привода, масло перетекает через отверстия в поршне демпфера и в гильзе корпуса. В конце движения штока отверстия перекрываются кольцами, движение поршня замедляется за счет противодавления масла на поршень, а остаточная кинетическая энергия гасится резиновым буфером привода.
При движении штока масляного привода перемещаются связанные с ним основные коммутирующие контакты, при этом размыкается цепь включения электромагнита включения и нормально замкнутые дополнительные контакты ККВЦ. Пусковой
15
От магистрали сжатого Воздуха
Рис. 6. Схема привода выключателя (выключатель отключен):
1 — клапан пусковой; 2 — электромагнит включения; 3 — блок включения;
4 — клапан включения; 5 — привод; 6 — поршень привода; 7 — блок отключения; 8 — клапан отключения; 9 — ресивер; 10, 11 — поршень клапана отключения; 12 — шарик запирающий; 13 — защелка; 14 — болт регулировочный; 15 — электромагнит отключения; 16 — демпфер масляный; 17, 19 — привод коммутирующих контактов соответственно вспомогательных цепей выключателя ККВЦВ и дополнительных ККВЦ; 18— выключатель
клапан закрывается, и воздух из-под поршня привода и допол- нительногоККВЦ выходит в атмосферу.
При падении давления в приводе контакты дополнительного ККВЦ под действием пружин замыкаются (цепь электромагнита отключения закорачивается), обеспечивая требуемую продолжительность замкнутого положения дугогасительных контактов выключателя в цикле включение — отключение (ВО).
В элегазовом выключателе в цикле включения подвижная система движется в сторону неподвижного контакта (на рис. 5 вправо), при этом дугогасительное устройство с закрепленным на нем розеточным дугогасительным контактом и соплом перемещается таким образом, что розеточный контакт надвигается на неподвижный дугогасительный контакт, а подвижные главные контакты входят в токоведущий корпус, шунтируя дугогасительный контакт и обеспечивая протекание рабочего тока.
Отключение выключателя: подается команда на электромагнит отключения. Поршни 10,11 блока отключения 7 под действием сжатого воздуха перемещаются вверх и открывают клапан отключения 8, закрывая при этом выход воздуха в атмосферу из полостей вид. Сжатый воздух из полости а над клапаном 8 перемещается в полость б под клапаном и оттуда в полость н над поршнем привода. Поршень 6 привода и поршень масляного демпфера 16 перемещается вниз, поворачивая вал механизма выключателя. Подвижная система выключателя занимает при этом отключенное положение.
Поршень 10 при движении вниз открывает доступ сжатого воздуха в полость ж над поршнем клапана отключения, поршень 11 перемещается вниз и закрывает клапан отключения 8. В результате запирающий шарик 12, возвращаясь в исходное положение, запирает клапан отключения, а поршень 10 открывает отверстия для выхода воздуха из полостей в и д в атмосферу. Привод готов к включению.
При отключении подвижная система выключателя смещается влево, в полости между неподвижным поршнем и подвижным главным контактом элегаз сжимается, и его давление в этой полости увеличивается. Образующаяся при размыкании дугогасительных контактов дуга обдувается потоком сжатого элегаза, вытекающего через сопло. После размыкания дугогасительных контактов и гашения дуги размыкаются главные контакты.
Избыточное давление элегаза создается за счет энергии пневмопривода, обеспечивающей ускорение подвижной системы выключателя и необходимую степень сжатия элегаза.
Разъединитель предназначен для изоляции отдельных элементов элегазовой ячейки от смежных узлов. Разъединитель (рис. 7) представляет собой герметичный алюминиевый корпус 2, в котором размещается подвижный контактный стержень 1, соединенный с рычажным механизмом 9 через изолятор 7. При
Рис. 7. Разъединитель элегазовый:
1 —стержень контактный подвижный; 2 — корпус; 3 — фланец; 4 — изолятор пластмассовый; 5 — контакт подвижный; 6 — контакт розеточный экранированный; 7 — изолятор; 8 — вал; 9 — рычаг
включении разъединителя контактный стержень входит в розеточный контакт 6 элемента ячейки КРУЭ, сочлененного с разъединителем. С контактными стержнями других элементов разъединитель сочленяется при помощи розеточных контактов, расположенных в дисковых эпоксидных изоляторах 4.
Привод разъединителя крепится к корпусу разъединителя. Привод электрический, но им можно оперировать и вручную. Привод допускает управление от напряжения переменного и постоянного тока. Наибольшее применение в приводе разъединителя получил однофазный электродвигатель типа УВ-705-ВС мощностью 800 Вт на номинальное напряжение 220 В переменного тока, ток потребления 15 А, частота вращения 8000 об/мин.
Для привода разъединителя может быть применен электродвигатель переменного тока на напряжение 127 В, но при этом в цепь включают последовательно два резистора по 27 Ом.
При использовании в качестве привода разъединителя электродвигателя типа УВ-061-М64 правого вращения, предназначенного для питания напряжением 220 В постоянного тока, включение его на напряжение 220 В переменного тока производится подачей напряжения на зажимы электродвигателя с маркировкой ”=”.
Привод разъединителя имеет редуктор, муфту сцепления, выпрямительный мост и две пары контактов включения ККВЦ. Схема управления разъединителем с электродвигателями на напряжение 220 и 127 В приведена на рис. 8.
Муфта сцепления работает на постоянном токе ( J= 2 А), для этого в схеме управления предусмотрено выпрямительное устройство - мост VD.
Привод разъединителя комплектуется рукояткой для ручного оперирования при его наладке или в аварийном режиме в случае потери по какой-либо причине источника питания.
Включение и отключение разъединителя производится через пускатель, подающий напряжение на электродвигатель. Электродвигатель поворачивает вал редуктора, который воздействует на рычажный механизм разъединителя. Контакт разъединителя, перемещаясь, входит при включении в розеточный контакт и выходит из него при отключении. Розеточный контакт установлен на присоединенном к разъединителю элементе ячейки.
Заземлитель (рис. 9) применяется для заземления ячейки при монтаже, эксплуатации и ремонте. В герметич-
Рис. 8. Схема управления элегазовым разъединителем с электродвигателем на напряжение 220 (о) и 127 В (б):
Q — муфта сцепления; VD —выпрямительное устройство; КМ — контактор; КК —релетепловое; VAB — замок блокировочный; R1.R2 — резисторы; SQ — вспомогательные контакты привода; SA —контакты сигнальные
ном алюминиевом корпусе 7 смонтированы заземляющий стержень 6, рычажный механизм 3 и система скользящих контактов 9. Заземлитель имеет электромагнитный блокировочный замок 1, механический указатель положения 4 и блок коммутирующих контактов 2 (по три замыкающих и размыкающих контакта). Цепи заземлителя выведены в полюсный шкаф.
Заземлителем управляют при помощи рукоятки только вручную. При повороте рукоятки заземляющий стержень перемещается в направляющих 8, при включении он входит в розеточный контакт, а при'отключении выходит из него. Розеточный контакт смонтирован в изоляторе элемента, присоединенного к за- 20
Рис. 9. Элегазовый заземлитель:
1 -блок-замок; 2 — блок ККВЦ; 3 — механизм рычажный; 4 —указатель положения заземлителя; 5—вал; 6—стержень заземляющий; 7 — корпус; 8 — направляющие; 9 —контакты токосъемные
землителю. При работе рычажного механизма переключаются связанные с ним контакты ККВЦ, цепи блокировки, обеспечивая необходимые блокировки при заземлении ячейки КРУЭ.
Трансформатор тока устанавливают в ячейках согласно условному обозначению серии ячейки, определяющей его предназначение.
В ячейках напряжением ПО кВ трансформаторы тока устанавливают с обеих сторон элегазового выключателя. Первичной обмоткой для него является токоведущий стержень, входящий в розеточные контакты выключателя и смежного с трансформатором тока элемента полюса ячейки.
Элегаз заполняет всю полость трансформатора тока и является изолирующей средой между первичной и вторичными обмотками.
Трансформатор тока ПО кВ имеет две вторичные обмотки. Каждая обмотка намотана на отдельный магнитопровод и может использоваться для защиты (ЮР) и измерения (класс 0,5 при нагрузке на обмотку не более 30 В-А).
Выводы вторичных обмоток маркируются Ир И2, И3, И4 и находятся в коробке выводов. Выводы первичной обмотки обозначаются Лх и Л2, и их маркировка нанесена на корпусе трансформатора тока. При направлении тока в первичной обмотке от Л1 к Л2 ток во вторичной обмотке направлен от вывода И3 к выводу Ип. Так как в ячейке используют два трансформатора тока, то при направлении тока в одном трансформаторе тока от вывода Лх к выводу Л2 ток в другом трансформаторе тока будет направлен от Л2 к Л3 и вторичной обмотке от И„ к Ир
Трансформатор тока на номинальное напряжение ПО кВ выпускается на три номинальные значения первичного тока: 600, 800 и 1200 А, наибольшая кратность тока или максимальный ток каждой вторичной обмотки соответственно: 630,800 и 1250 А; номинальный ток вторичной обмотки 1 А, номинальная вторичная нагрузка вторичной обмотки 40 В-А.
Трансформатор напряжения. В элегазовых ячейках устанавливаются трансформаторы напряжения типа ЗНОГ-ПО. Трансформаторы имеют обозначения: ЗНОГ-11079УЗ и ЗНОГ-11082УЗ (3 - заземленный, Н - трансформатор напряжения, О - однофазный, Г - с газовой изоляцией, 110 - номинальное напряжение, кВ; следующие цифры - год окончания разработки, климатические условия и размещение по ГОСТ 15150-69*).
Основой трансформатора напряжения является магнитопровод 1 стержневого типа, на который намотаны первичная 2 и две вторичные обмотки, основная и дополнительная. Трансформатор напряжения защищен металлической оболочкой 3, имеет экраны и дисковый эпоксидный изолятор для герметизации 4 (рис. 10).
Трансформатор напряжения предназначен для питания цепей защиты, сигнализации и измерения. Полость трансформатора напряжения заполняется через вентиль элегазом с рабочим давлением 0,4 МПа при температуре 20°С. В схеме ячейки ЗНОГ герметично присоединяются к КРУЭ, и допускают как вертикальную, так и горизонтальную установку.
Вводы. Для подсоединения линии или ввода ее в элегазовое распределительное устройство применяются высоковольтные газонаполненные или кабельные вводы.
Газонаполненный ввод (рис. 11, а) ’’воздух - элегаз” представляет собой фарфоровую рубашку 2, внутри которой проходит токоведущий стержень. Один конец стержня входит в розеточный контакт токопровода, другой связан с наружным наконечни- 22
Рис. 11. Газонаполненный (а), кабельный (б) вводы и контактное соединение (в) к кабельному вводу:
1 — наконечник, контактный вывод; 2,5 — рубашка фарфоровая; 3 — фланец; 4 — оболочка герметичная; 6 — контакт розеточный; 7 — муфта концевая; 8 — Разъединитель; 9 — контакт разъединителя; 10 — контакт переходный ламельный; 11—ввод
ком 1. Герметичная оболочка 4 является частью ввода, находящейся в помещении, в ней размещается изоляционная покрышка 5 ввода. Ввод имеет класс изоляции Б.
Полость ввода, образованная фарфоровой покрышкой, токоведущим стержнем и фланцем, заполняется элегазом с номи-
23
нальным давлением 0,25 МПа при 20°С. Элегаз обеспечивает внутреннюю изоляцию ввода.
Газонаполненный ввод крепится к стене здания при помощи соединительной втулки-фланца 3 ввода, а к токопроводу - при помощи фланца оболочки 4. Ввод имеет обозначение ЭБ-90-110 200 У1 (элегазовый, класс изоляции Б, угол установки до 90°, на напряжение 110 кВ, номинальный ток 2000 А, климат умеренный, категория размещения первая) по ГОСТ 15150-69.
Кабельный ввод типа ВКРЭ (ввод кабельный для распределительных устройств с элегазовой изоляцией) изготавливают обычно в исполнении для умеренного климата, но для рабочей температуры не ниже минус 25°С. В обозначении ввода: цифра - класс изоляции ввода, кВ; буквы Н или В - кабель низкого или высокого давления, А, С, Т - в алюминиевой, свинцовой оболочке или стальном трубопроводе соответственно. Номинальный ток кабельного ввода 200-630 А, сечение от 150 до 625 мм2.
Кабельные вводы на напряжение ПО кВ применяют для соединения с ячейками КРУЭ маслонаполненных кабелей низкого давления в свинцовой (ВКРЭ-ПОНС), алюминиевой (ВКРЭ-11 ОНА) оболочках и кабелей высокого давления в стальном трубопроводе (ВКРЭ-ПОВТ).
По конструкции кабельный ввод (рис. 11,6) представляет собой оболочку 4 со специальной концевой муфтой 7. Токовый вывод муфты сочленяется с розеточным контактом 10 элемента ячейки. Оболочка заполняется элегазом с номинальным давлением 0,25 МПа при температуре 20°С. Кабельный ввод может устанавливаться в произвольном положении, но при вакуумировании кабельного ввода концевая муфта должна обязательно находиться в вертикальном положении.
К элементам ячейки КРУЭ кабельный ввод присоединяется через кабельные приставки. Приставки комплектуют из отдельных элементов элегазового токопровода в соответствии с особенностями конструкции ячейки. Присоединение осуществляют с помощью контактных соединений (рис. И, в), поставляемых заводом, изготавливающим ячейки КРУЭ, по согласованию с заказчиком.
Сильфонный компенсатор обеспечивает герметичность присоединения отдельных элементов ячейки и предназначен для компенсации температурных колебаний линейных и боковых допусков. Для температурной компенсации сильфонные соединения имеют роликовые устройства.
24
Рис. 12. Сильфонный компенсатор:
1 — сильфон многослойный^2 -фланецплавающий; 3— фланец привариваемый
Компенсатор (рис. 12) представляет собой многослойный сильфон 1 с накидными плавающими фланцами 2 и привариваемыми фланцами 3. Плавающие фланцы надеваются на сильфон до сварки фланцев 3. В сборе длина компенсатора между фланцами 245 ± 1 мм, допустимое сжатие силвфона не должно превышать 50 мм. При монтаже после установки размера 245 ± 5 мм устанавливается пломба во избежание произвольного изменения установленной длины сильфона.
Элегазовые токопроводы. Токопровод представляет собой алюминиевую трубу, в которой устанавливается токоведущая шина, и предназначен для соединения между собой отдельных ячеек и элегазового оборудования подстанции.
Токоведущая шина монтируется на изоляционных втулках. Полость герметичная образовывается дисковыми изоляторами и фланцевыми соединениями для сочленения со смежными секциями. Полость заполняется элегазом под давлением 0,25 МПа при 20°С. Для заполнения элегазом, а также вакуумирования на каждой секции токопровода монтируются обратные клапаны.
Обозначение токопровода СТЭЛ-110 (секция токопровода элегазового линейная, класс изоляции ПО кВ). Номинальный ток элегазового токопровода на номинальное напряжение 110 кВ-2000 А.
Шкафные ус "ройства. Полюсный шкаф представляет собой конструкцию, в которой для всех видов элегазовых ячеек монтируются аппаратура для управления разъединителями, универсальные ключи типа УП 5311/А-23 на номинальное напряжение 220 В (ток потребления на переменном напряжении 10 А, на постоянном напряжении 0,8 А), ряды зажимов, на которые заведены все электрические цепи элементов полюса.
На боковой стенке шкафа установлена колодка для присоединения с одной стороны трубок от вентилей герметизированных полостей, а с другой стороны - трубок к входным вентилям и мановакуумметрам шкафа контроля давления.
Распределительный шкаф вмещает в себя всю аппаратуру цепей дистанционного электрического управления, сигнализации и блокировки элементами ячеек.
В шкафах трансформаторов напряжения для ячеек TH и секционных ячеек размещается аппаратура управления, сигнализации и блокировки цепей трансформаторов напряжения, их разъединителей и заземлителей. В каждый шкаф заведены цепи шести трансформаторов напряжения (трех трансформаторов напряжения одной системы сборных шин и трех трансформаторов напряжения второй системы сборных шин). В ячейках с одной системой сборных шин заводятся в каждый шкаф цепи трех трансформаторов напряжения.
Аппаратуру цепей трансформаторов напряжения, разъединителей и заземлителей группируют в шкафу отдельно для разных систем сборных шин. Электрические схемы соединений распределительного шкафа трансформаторов напряжения выполняют согласно проекту. В шкафу контроля давления располагают мановакуумметры типа ЭКВМ-IV с верхними пределами 0,5 и 0,9 МПа избыточного давления и входные сильфонные вентили. Мановакуумметры питаются от сети постоянного или переменного тока напряжением 220 В, разрывная мощность контактов 10 Вт.
Каждый входной вентиль с мановакуумметром подсоединяется через колодку полюсного шкафа к вентилю своей герметизированной полости полюса ячейки. Через входные вентили полости заполняются элегазом, через обратные клапаны или вентили, установленные на элементах ячейки, производится вакуумирование герметизированных полостей. Давление элегаза в полостях контролируется мановакуумметрами. В шкафах контроля давления монтируется также входной вентиль с обратным клапаном и дополнительным объемом, к которому присоединяют электроконтактные манометры элементов пневматического управления приводом выключателя.
Схемы газораспределения приведены на рис. 13.
Комплектация ячеек шкафами управления зависит от их назначения и приводится в табл. 2.
. Сжатый воздух о) от компрессорной
Рис. 13. Схема газораспределения:
а — шкафа контроля давления ШКД; б — сжатого воздуха от ШКД к резервуарам приводов выключателя; в —в полюсе ячейки трансформаторов напряжения;
1 — вентиль; 2 — клапан обратный; 3 — объем дополнительный; 4 — манометр электроконтактный; 5 — мановакуумм..тр; 6 — тройник; 7 — трубопровод; 8 — резервуар привода; 9 — шкаф полюсный; 10 — шкаф контроля давления; 11 — трансформатор напряжения; 12 — шина сборная
Таблица 2. Комплектация ячеек шкафами управления
Тип ячейки
Число шкафов (на ячейку)
Полюсный Распредели-Контроля Цепей транс-
тельный
форматора напряжения
ЯЭ-110Л-23У4, ЯЭ-110Л-21У4,
3
1
1
—
ЯЭ-П0Л-13У4, ЯЭ-П0Ш-23У4,
ЯЭ-П0Ш-21У4
ЯЭ-110Тн-23У4, ЯЭ-110Тн-21У4,
-
1
ЯЭ-110Тн-13У4
ЯЭ-110С-23У4, ЯЭ-110С-21У4
9
2
3
ЯЭ-110С-13У4
6
1
2
ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕГАЗОВОМУ ОБОРУДОВАНИЮ
Элегазовое оборудование отечественного производства должно удовлетворять требованиям Руководящего документа ’’Электрооборудование высокого напряжения. Технические требования к производству и методы контроля для обеспечения качества элегаза” (РД 16.066-83).
Гарантийный срок эксплуатации элегазового оборудования устанавливается 10 лет. Конструкция элегазового оборудования должна обеспечивать сохранность и качество элегаза в нем в течение этого срока. Аналогичное требование предъявляется и к качеству изготовления этого оборудования.
Соотношение геометрических характеристик сечения, перпендикулярного потоку элегаза; качества материала уплотнений, число уплотнений; объем оборудования и плотность элегаза в нем - вот критерии, обеспечивающие минимальную влажность элемента.
28
Уменьшение общего числа и линейных размеров разъемов, конфигурация и профиль уплотнений, увеличение числа прокладок на одном разъеме при общем сокращении их количества являются необходимыми условиями для отсутствия или наличия в минимально допустимом количестве в элегазе воды и кислорода.
Элегазовое оборудование должно иметь фильтры-поглотители в зонах отсутствия электрического поля для исключения попадания в поле пылинок цеолита, а количество адсорбента в нем должно быть достаточным для полного поглощения продуктов разложения элегаза при работе выключателя и поддержания внутри полости выключателя нормированного предела влаги. Размещение фильтров должно быть таким, чтобы обеспечивать сборку и демонтаж их без вскрытия основных фланцев выключателей и в минимально короткий срок.
. • Обеспечение сборки в течение одной рабочей смены - необходимое требование к каждому изолированному объему, отсеку КРУЭ.
Элегазовое оборудование наружной установки должно иметь патроны с адсорбентом для предотвращения конденсации влаги до наружной температуры минус 45°С.
Изготовление элегазового оборудования на заводе должно производиться в помещениях с относительной влажностью до 30% с хранением готовых узлов и отдельных деталей в индивидуальных герметичных полиэтиленовых мешках при влажности воздуха не более 25%. Полиэтиленовые мешки изготавливают из пленки толщиной не менее 1 мм, внутри мешка создается небольшое разрежение, чтобы по состоянию мешка можно было судить или сигнализировать о его герметичности. Срок хранения в таких мешках литых изоляторов допускается не более 2мес.
Изоляторы, изготовленные из листового лавсанотекстолита, подвергаются до сборки элегазового оборудования или до помещения в специальное хранилище вакуумной сушке при температуре 50-60°С и остаточном давлении не более 100 гПа (75 мм рт. ст.) в течение 300 ч. Изоляторы фторопластовые и из стеклопластика с фторопластовым покрытием не подвергают специальной сушке до сборки элегазового оборудования.
В заводской документации на элегазовое оборудование согласно техническим требованиям указываются: номинальная плотность элегаза р (кг/м3); объем газового пространства аппа-
рата V(м3); масса адсорбента g (кг) для аппаратов с наружной установкой и для выключателей; отношение массы компаунда к объему газового пространства g^V (кг/м3).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Наладка элегазового оборудования включает в себя технологическую и электрическую наладку.
Технологическая наладка оборудования заключается в проверке качества элегаза перед заполнением его в оборудование и технологической подготовке оборудования в процессе монтажа.
Проверка качества элегаза. Проверка качества элегаза проводится в соответствии с требованиями руководящего документа РД 16.066-83 в лабораториях, оборудованных специальной аппаратурой. Товарный элегаз прибывает на монтажную площадку в баллонах с заводским сертификатом, в котором указываются его характеристики. В случаях, если отсутствует заводской сертификат на элегаз, необходимо произвести проверку качества элегаза на соответствие требованиям технического руководящего документа РД 16.066-83. Качество элегаза проверяется также при сомнении в соответствии его заводскому сертификату, что обычно выявляется при монтажной технологической наладке. Практически несоответствие элегаза заводскому сертификату встречается очень редко, но часто сертификат на элегаз при его прибытии на монтажную площадку отсутствует.
Отбор пробы элегаза на анализ. Для отбора пробы газа применяют специально предназначенные отборники, которые представляют собой баллоны вместимостью 0,3 и 10 л с мембранным вентилем. Предварительно отборники промывают элегазом, а перед отбором пробы вакуумируют до остаточного давления 13,3-133 Па (0,1-1 мм рт. ст.), после чего их закрывают накидной гайкой с прокладкой из фторопласта.
Отборники для отбора пробы элегаза и продуктов разложения должны быть разными: в один отбирается проба элегаза, не содержащая продуктов разложения, в другой - элегаз с продуктами разложения. Замена отборников не допускается. Если при анализе чистого элегаза оказалось, что в элегазе имеются продукты разложения, проба повторяется, а этот отборник впредь используется только для отбора проб элегаза с продуктами раз-
ложения. Если для анализа чистого элегаза на объекте нет чистого отборника, может быть использован грязный отборник, т. е. отборник для анализа элегаза с примесями продуктов разложения, но он перед отбором пробы многократно промывается элегазом, после этого вакуумируется до исчезновения характерного запаха.
Для взятия пробы отборник с помощью короткой соединительной линии из нержавеющей стали соединяется с соответствующим патрубком. Линия эта промывается элегазом не менее 5 раз, заполняя и сбрасывая его через соединение отборника с патрубком. После промывки линию заполняют элегазом, для чего сначала открывают вентиль на заполняемом объеме оборудования, а затем открывают вентиль отборника. После взятия пробы, т. е. прекращения подачи газа, закрывают сначала вентиль отборника, затем вентиль на элегазовом оборудовании (т. е. в обратном порядке), снимают отборник и закрывают штуцер заглушкой.
При отборе жидкой фазы элегаза необходимо во избежание запирания жидкой шестифтористой серы между двумя закрытыми вентилями после окончания взятия пробы и закрытия вентилей отсоединять линию отбора пробы.
Отборники хранятся при избыточном давлении в них газа.
Для анализа продуктов разложения элегаза и наличия в элегазе воды применяется 10-литровый отборник, который промывается струей чистой воды и высушивается длительным вакуумированием. Для отбора пробы подготовленный заранее чистый вентиль монтируется на баллон. Вентиль уплотняется глетглицериновой смазкой или при помощи фторопластовой ленты. Баллон наполняется элегазом и проверяется мыльным раствором на герметичность.
При направлении пробы на анализ должны указываться: цель анализа; номер и наименование объекта, из которого взята проба; причина отбора; дата отбора; избыточное давление газа в отборнике (ориентировочно, по значению давления элегаза в оборудовании, объеме, из которого взята проба).
Анализ товарного элегаза или элегаза в процессе эксплуатации берется на содержание в нем шести-, четырех- и двухфтористой серы, четырехфтористого углерода, кислорода, азота, воды (влажности), гидролизуемых фторидов, минерального масла и выполняется на хроматографе. Качество товарного элегаза характеризуется параметрами, приведенными в табл. 3.
Таблица 3. Качество товарного элегаза
Показатель—
Норма по отношению к массе
ТУ6-01-391-80
ТУ6-02-1206-80, ТУ6-О2-2-686—82
Публикация МЭК 376 (1971)
Шестифтористая сера, %, не менее
99
99,9
-
Кислород, %, не более
0,05
0,01
-
Азот, %, не более
0,2
0,04
—
Кислород + азот, %, не более
-
—
0,05
Четырехфтористый углерод, %, не более
0,6
0,05
0,05
Вода, мг/кг, не более
17
15
15
Кислотность, мг/кг, не более
0,3
0,3
0,3
Фториды гидролизуемые, мг/кг, не более
1
1
1
Масло минеральное, мг/кг, не более
-
-
10
Анализ элегаза на содержание кислорода, азота и четырехфтористого углерода выполняется газоадсорбционным методом на серийном хроматографе типа ЛХМ-8МД (модель 1) с детектором по теплопроводности.
Особенности выполнения хроматографического анализа. Во избежание несоответствия показаний прибора истинному составу элегаза обращается внимание на правильность присоединения к хроматографу источника элегаза. При анализе газовой фазы элегаза баллон располагается вентилем вверх, при анализе жидкой фазы - вентилем вниз.
Снимается пробная хроматограмма, для этого кран-дозатор устанавливается в положение "подача пробы”. Через 30 с поворачивают кран-дозатор в исходное положение. Следят за записью пиков пробной хроматограммы, меняя при необходимости масштаб записи. При изменении масштаба записи нужно чет-
ко фиксировать максимумы пиков и прилегающие к пикам отрезки нулевой линии (это особенно важно при плохом совмещении нуля прибора с нулем потенциометра). Полученную хроматограмму сравнивают со стандартной и при их совпадении приступают к выполнению анализа, а при несовпадении - проверяют условия анализа или решают вопрос о регенерации адсорбента.
Для производства анализа петлю дозатора необходимо продуть, после этого вводят пробу элегаза. После записи пика четырехфтористого углерода снова продувают петлю и по истечении 2 мин вводят новую пробу, а затем подготавливают и вводят третью пробу. После записи трех хроматограмм сравнивают высоты пиков одинаковых компонентов: при большом их различии или неправильной записи двух хроматограмм из трех анализ повторяют с записью новых хроматограмм.
Определение содержания шестифтористой серы и кислорода, примеси азота и четырехфтористого углерода основано на анализе хгроматограммы, показанной на рис. 14. Минимальный расход элегаза на один анализ 0,3 л, длина колонки 200 см, внутренний диаметр 3 мм, ток моста 180 А, объем пробы 0,1 мл, расход гелия 33 мл/мин, скорость движения ленты самописца
Рис. 14. Хроматограмма разделения шестифтористой серы 1, азота 2, кислорода 3 и четырегфтористсго углерод,.. 4
3-6017
60 см/ч. При производстве анализа следует учитывать время удержания компонентов, которое составляет: 35 с для кислорода; 42 с для азота; 87 с для четырехфтористого углерода; для шестифтористой серы - 7,5 мин. Анализ производится специально обученным персоналом с полным соблюдением правил, изложенных в инструкции по работе с хроматографом.
Для проведения анализа используют адсорбент - молекулярное сито NaX с гранулами 0,25-0,4 мм. Методика позволяет определить минимальные концентрации, % массы: 0,0СЗ кислорода и азота; 0,013 четырехфтористого углерода; 0,1 шестифтористой серы. Проведение последовательно трех проб с интервалом 2-2,5 мин позволяет выполнить три анализа в течение 13-15 мин. Длительность одного анализа 9-10 мин.
В качестве газа-ноептеля используется гелий.
Перед анализом хроматограф подготавливают к работе. Его колонку промывают ацетоном, спиртом и высушивают. В процессе подготовки собирают схему, открывают вентиль на баллоне с гелием, снимают заглушку со штуцера выхода гелия из хроматографа, устанавливают на редукторе давление 0,5 МПа (5 кг/смг).
Проверяют показание манометра на панели газа-носителя (гелия). Если имеется расход газа-носителя через выходной штуцер, то газ проходит через линии хроматографа. Тумблером на блоке термостата включают питание прибора от сети напряжением 220 В частоты 50 Гц и по достижении температуры 125°С включают ток детектора. В таком режиме прибор должен проработать 1 ч.
С помощью пенного расходомера проверяют расход газа-носителя; при необходимости вентилем тонкой регулировки производят корректирующую настройку.
Включают питание самописца. Ручками "грубая”, "тонкая” совмещают нуль прибора с нулем потенциометра, при этом изменение масштаба записи не должно сказываться на отклонении пера самописца. При масштабе ”1” записывают прибором нулевую линию. Прибор готов для анализа, если колебания (дрейф) нулевой линии не превышают 3% шкалы самописца.
Расчет хроматограммы производится по высотам пиков. Для этого прочерчивают нулевую линию, общую для четкой записи, а в случаях изменения масштаба записи для каждого пика - отдельную. Измеряют с точностью 0,2 мм расстояние в миллиметрах от нулевой пинии до максимума пика строго по вертикали и сравнивают измерения соответствующих пиков. Опреде- 34
Таблица 4.Параметры расчета хроматограммы
Вещество
Высота пика Ьц мм
Масштаб записи М,-
Коэффици- Площадь пика енткалиб- приведенная ровочный S=h, М- К-
Ki
Содержание компонента Ср % массы,
5,400
^si
Кислород О2
h°2
мо2
Kq2So2
С°2
Азот N2
S
mn2
kn2sn2
Cn2
Шестифтористая сера
hSF6
MSF6
KSF6SSF6
CSF6
Четырехфтористый углерод
hCF4
mcf4
kcf4scf4
ccf4
ляют среднее значение трех высот или двух наиболее близких пик зв, это значение записывают в табл. 4. Там же приведены параметры расчета для одной хроматограммы, для последующих хроматограмм расчет аналогичен.
Зная значение масштаба записи, поправочных коэффициентов, определенных при калибровке, вычисляют произведение трех величин и сумму всех приведенных площадей.
Содержание примесей С,-, % массы, в элегазе рассчитывают по формуле: С; = h^K,-100/Z (h^K,) = S/ZS,.
Содержание примесей С- в элегазе в объемных единицах определяют по формуле
с, 0,01 с/мы
1(С/МЫ)’
где Mbi - молекулярная масса компонента.
Калибровочный коэффициент К,- определяется при анализе элы аза из стандартного баллона, расчет коэффициента К^ производится по формуле К,- = [C,Z (h, М,- Kj/K MJ -100, где С, - содержание примесей в элегазе, а сумма определяется по концентрации элегаза с поправочным коэффициентом, равным 1, т. е. ^(hiM,K!) = (hSFMSF400)/CSF . Поправочный коэффициент проверяется не реже 1 раза в неделю и после любого пемонта прибора или схемы.
Регенерация адсорбента. Молекулярные сита очень гигроскопичны. Увлажнение адсорбента особенно сказывается на разделении кислорода и азота, и поэтому качество разделения пиков именно этих компонентов является критерием необходимости проведения регенерации сорбента. Регенерация проводится (при выключенном токе детектора и нормальном расходе газа-носителя) в течение 15-20 мин при температурах порядка 110-115°С и затем температуру поднимают через каждые 5-7 мин на 50°С (160, 210, 260 и 300°С). При температурах около 300°С колонки продувают не менее 3 ч. После охлаждения прибор включается для анализа. Готовность прибора к анализу определяется качеством разделения пиков кислорода и азота.
Для обеспечения качественного анализа колонки прибора должны быть промыты и высушены. Колонка с одного конца закрывается тампоном из ваты, а через другой конец в колонку засыпается сорбент. Уплотнение сорбента при засыпке достигается постукиванием по стенке колонки. После засыпки другой конец также закрывается ватным тампоном и колонку скручивают на шаблоне диаметром 130-140 мм, после этого ватные тампоны заменяют на стекловату и устанавливают гайки. Колонку подсоединяют к испарителю концов, маркированным ”Н” (верхний конец при засыпке), и осуществляют регенерацию сорбента. После регенерации конец ”К” колонки (нижний конец при засыпке) подсоединяют к детектору и проверяют герметичность обмыливанием.
Для приготовления колонок применяют следующие материалы: молекулярное сито (цеолит) по ТУ 38.10281-75, гидролизный спирт по ГОСТ 17299-78*, ацетон по ГОСТ 2768-84*, вата по ГОСТ 5556-81* стекловата по ГОСТ 19907-83*, ступка, сито с ячейками 0,25-0,3-0,4 мм, пестик, а также стальная колонка и воронка из комплекта хроматографа.
Параметры хроматограммы разделения кислорода, азота, четырехфтористого углерода и шестифтористой серы приведены в табл. 5.
Определение влажности элегаза. Влажность элегаза определяют при условии отсутствия в нем продуктов разложения измерением точки росы при помощи прибора типа МЭК-2, изготовляемого по Публикации 376 МЭК (1971). Расход элегаза для анализа при этом от 15 до 40 л.
Прибор МЭК-2 представляет собой цилиндр (с двумя гнездами для углекислоты и термометра), опирающийся на дно с 36
Таблица 5. Параметры хроматограммы разделения кислорода, азота, четырехфтористого углерода и шестифтористой серы
Компонент
Параметр хроматограммы
Время выхода
<д , мин/мм
Ширина пика на половине высоты а, мм
Число теоретических тарелок
N=5,54 i а /
Разделение
_ *R2 -tRl
R —
а1 +а2
Кислород
0,58/5,8
0,45
920
13
Азот
0,7/7
0,6
755
1,3
Четырехфтористый углерод
1,45/14,5
0,9
1440
5
Шестифтористая сера
7,55/75,5
4
1950
14,6
двумя штуцерами для входа и выхода проверяемого элегаза. Схема включения прибора приведена на рис. 15. Рекомендуется для более качественного анализа подсоединять прибор непосредственно к элегазовому оборудованию с помощью чистого трубопровода из нержавеющей стали, не используя по возможности пробоотборник. Скорость потока элегаза должна быть 0,5 л/мин и устанавливается по ротаметру. По зеркалу следят за происходящими процессами.
Для определения точки росы в резервуар прибора наливают 20 мл ацетона (ГОСТ 2768-84), опускают кусочки твердой двуокиси углерода с частицами не более 5 мм и наблюдают за сос-
Рис. 15. Схема для определения точки росы элегаза:
1 —баллон; 2 — вентиль; 3 — трубопроводы; 4 — прибор типа МЭК-2; 5—ротаметр
тоянием поверхности зеркала и показаниями термометра. При этом измеряют:
температуру первого появления конденсата на зеркале t^, после этого прекращают добавление углекислоты;
минимальную температуру зеркала прибора ^ > ДО которой она снижается после прекращения добавления углекислоты;
температуру t3, при которой конденсат совсем исчезает.
Если испытания произведены правильно и методика не нарушена, температура t3, при которой конденсат исчезает, должна быть на 6-8°С выше самой низкой температуры ^^ имеющей место при опыте.
Действительная температура точки росы определяется как среднее значение между значениями температур t2 и 13 . Полученное значение точки росы признается верным, если температура ^ первого появления конденсата на зеркале ниже этой средней величины, а первое заметное уменьшение конденсата происходит при температуре несколько выше этого вычисленного значения. Результаты измерения считаются удовлетворительными, если при проведении двух опытов значения температур точки росы не отличаются более чем на + 1°С. При большем различии опыт повторяют и, если это не дает результата, продувают прибор, проверяют его герметичность и чистоту зеркала. По окончании работ прибор размораживают, продувают в течение 1-2 мин элегазом и устанавливают заглушки на штуцеры.
Для определения точки росы используют, кроме прибора МЭК-2, ротаметр типа PC-ЗА (ГОСТ 13045-81), спиртовой термометр, лупу измерительную (ГОСТ 8389-84), нержавеющую трубку диаметром 3-6 мм длиной 1,5-2 м; расход элегаза для анализа зависит от точки росы: при 0°С - 0,5 л/мин, от минус 40 до минус 60°С - до 2 л/мин.
По точке росы рассчитывают абсолютную влажность и температуру конденсации влаги в элегазе, находящемся в электрооборудовании под давлением, согласно табл. 6. При этом предполагается, что конденсатом является водяной пар. При помощи этой же таблицы можно определить влажность в единицах парциального давления.
Целью определения влажности элегаза является обеспечение влажности элегазового оборудования в течение всего срока эксплуатации в пределах норматива, определяющего допустимую влажность элегаза в оборудовании в конце гарантийного срока его эксплуатации.
38
Точка росы,*С
Давление насыщенного пара воды, гПа
Абсолютная влажность при 20”С и—
1013 гПа (1 атм), г/мэ
Миллионные доли
пообъему
по массе
35
56,18
4137
55 490
6842
30
4238
3136
41860
5161
25
31,64
23,41
31251
3853
20
2336
1730
23026
2849
15
17,04
12,61
16819
2073
10
1237
9,09
12110
1493
5
8,72
6,45
8605
1061
0
6,11
432
6028
743
-5
4,01
2,97
3960
488,1
-10
239
1,92
2559
315,4
-15
1,65
132
1630
200,9
-20
1,03
0,763
1018
1253
-25
0,64
0,467
630
71,67
-30
038
0381
3763
4638
-35
032
0,165
221
2734
-40,
0,128
0,094
126,6
1539
-45
0,072
0,053
71,05
8,76
-60
0,039
0,029
38,82
4,78
-65
0,021
0,015
20,66
235
-60
0,01
0,008
10,66
131
-66
0,0047
0,00307
4,1
031
-70
0,0026
0,00191
235
031
-76
0,001
0,000755
1,01
0,12
-80
0,00054
0,000394
0326
0,06
-86
0,00019
0,000138
0,184
0,02
-90
0,000095
0,000069
0,0923
0,01
Для элегазового оборудования внутренней установки, кроме выключателя, влажность элегаза соответствует нормативу, если измеренное значение влажности Аиэм в аппарате в текущий момент меньше рассчитанного по формуле значения:
4,5+2,6/V[E (gki а^ )] -0,507N
^изм <"
10 „ .0.
1 +2 (Ski aku
A
Влажность элегазового оборудования наружной установки обеспечивается в пределах норматива, если измеренная влажность при среднесуточной температуре Т будет меньше значения, рассчитанного по формуле:
0.0948 + 1^1 £ (gk,.O”,) + ^№,173-а№х)N
+ — Е^) VA,
где V- объем аппаратов, объединенных в единую систему, м3; gki- масса изоляционного материала сорта i, кг; а^ - влажность изоляционного материала сорта / в условиях насыщения, %;- измеренное значение абсолютной влажности
элегаза, г/м3 ; N - срок, оставшийся до конца эксплуатации (ремонта, вскрытия) элегазового оборудования, год; At - табличное значение абсолютной влажности элегаза при температуре t, г/м3; aNaX-влагосодержание цеолита при Аизм г/г; т-число разрывов в выключателе; п - регламентированное число отключений тока; I - ток отключения (больше О,67о ном), кА; At - табличное значение абсолютной влажности элегаза при минимально допустимой среднесуточной температуре в аппарате tM, г/м3; At _20 - табличное значение абсолютной влажности элегаза при температуре на 20°С ниже минимально допустимой среднесуточной температуры (соответствует 100%-ному насыщению), г/м3; р - плотность элегаза, кг/м3.
Влажность элегазового выключателя в пределах допустимых норм обеспечивается, если измеренная при любой среднесуточной температуре влажность удовлетворяет неравенству:
0,281 + ^ Е (eki agi) + ^1”- (g - 3,342 mln) VV
Аизм <— —
1+ ^Lteki^
40VAt
5^. [ g - 3,342 m E (Zn)] - 0,507 N
+ —E(gH=&
VA,
Отличие выключателя от аппаратов наружной установки в том, что в начале срока эксплуатации весь адсорбент в нем участвует в процессе распределения влаги в его объеме, но по мере выработки ресурса отключений часть его, кроме того, поглощает продукты разложения элегаза и, таким образом, исключается из процесса влагообмена.
Выражение aNaX определяется в зависимости от отношения Азм / At по формулам:
„-l,35-10~5(t + 273)2
при Азм/А^ДЗпри Азм/А^ДЗ0,81е
при Азм/А^ДЗ
при Азм/А^ДЗ
л / д п 1/ Азм \ л я. -1,35-10" s (t + 273)2
при Азм/А^0»^ aNaX= jo,81e
Для обеспечения влажности в пределах норматива за период эксплуатации до 10 лет количество адсорбента, необходимое и достаточное для поглощения продуктов разложения и поддержания нужной влажности в элегазовых выключателях, определяют из соотношения
g = 3,9713 mln + (0,22р + 53,05) V + 25,89 Е (gk, а^).
Количество адсорбента в патроне для предотвращения конденсации влаги для аппаратов наружной установки определяют по формуле
g = 7,558 V + 0,128 р V + 8,058 Е (gki а^
nnng = 3gk + 10 V,
где gk - количество компаунда КЭ-3, кг.
Для элегазового оборудования, имеющего в своей конструкции различные изоляционные материалы, значение gk должно быть приведено к значениям основного изоляционного материала компаунда КЭ-3:
^кэ-з=Е(^ ^а/°к.
где а£ = 0,35% - влажность компаунда КЭ-3.
Графоаналитический метод определения соответствия качества элегаза нормативу влажности. Влажность элегаза может быть определена по графикам (рис. 16) зависимости абсолютной влажности для элегазового оборудования с различными отношениями количества изоляционных материалов и адсорбента к объему аппарата gk /У(кг/м3) в зависимости от температуры. Полученные по графикам результаты сравнивают с рассчитанными по приведенным на рисунках формулам. На рис. 16 даны диаграммы для элегаза в аппаратах внутренней и наружной установки, а также для элегазовых выключателей, в которых влажность приведена в зависимости от выработки ресурса выключателя от 0 до 100% на
Рис. 16. Графики и уравнения для определения предельно допустимой влажнос-Рис. 16. Графики и уравнения для определения предельно допустимой влажнос--0,87-0,87ти элегаза в аппаратах:•1 — внутренней установки Аиэм < А 1 — 0,3 Nти элегаза в аппаратах:•1 — внутренней установки Аиэм < А 1 — 0,3 N; 2 — наружной ус-; 2 — наружной ус-
Рис. 16. Графики и уравнения для определения предельно допустимой влажнос-
Рис. 16. Графики и уравнения для определения предельно допустимой влажнос-
-0,87
-0,87
ти элегаза в аппаратах:•
1 — внутренней установки Аиэм < А 1 — 0,3 N
ти элегаза в аппаратах:•
1 — внутренней установки Аиэм < А 1 — 0,3 N
; 2 — наружной ус-
; 2 — наружной ус-
тановки, Агом < Атановки, Агом < А
тановки, Агом < А
тановки, Агом < А
3 - выключателе, Аиэм < A-0,487NA°’78
Компонент
Норматив для выключателейдля прочих аппаратов
Содержание шестифтористой серы (через сутки после заполнения)
Не менее 97,9% массы (90% объема) при чистом элегазе Не менее 95,7% массы (84% объема) для 90%-ной смеси элегаза с азотом
Не менее 91,5% массы (72% объема) для 75%-ной смеси элегаза с азотом
Не менее 81% массы (49% объема) для 50%-ной смеси элегаза с азотом
Не менее 65,8% массы ( 29,5% объема) для 30%-ной смеси элегаза с азотом
Температура конденсации (в конце срока эксплуатации)
Не выше ЗО’С при темпе- Не выше 0°С для аппаратов ратуре окружающей сре- внутренней установки при ды 20°Стемпературе окружающей
среды 20”С
Не менее чем на 20°С ниже среднесуточной температуры для аппаратов наружной установки
Содержание кислорода
Не более 0,06% массы—
Увеличение не более 1 мг/кг массы в год (обеспечивается конструкцией уплотнений)
отключение токов больше О,6/о ном. Норматив качества элегаза в оборудовании приводится в табл. 7.
Определение содержания в элегазе четырехфтористой, двухфтористой серы и фтористого тионила. Эти компоненты продуктов разложения элегаза не являются нормируемой величиной, но в процессе эксплуатации элегазового оборудования они полезны для анализа элегаза и оценки его состояния в аппаратах, в которых происходят разряды или гашение дуги. Содержание этих компонентов определяют методом газожидкостной хроматографии. Разделение компонентов производят на колонке размером 279 х 0,5 см из нержавеющей стали с применением сорбента, в составе которого 33,4% ФС-303 общей массы сорбента на хроматроне. При анализе -30°С расход газа-носителя гелия 50 мл/мин. Условия проведения анализа: ток моста 220 А; объем пробы 1 мл; скорость движения ленты самописца 60 см/ч.
Таблица 8. Параметры хроматограммы
Компонент
Время удерживания tp, мин/мм
Ширина пика о на половине высоты, мм
Число теоретических тарелок /И2
Разделение
'm-'ri
R- „ „ °1 °2
Шестифтористая сера
1,27; 12,7
1.1
738
2,5
Четырехфтористая сера
2,3; 23
1,7
1015
—
Двухфтористая сера
1,9; 19
13
888
1,25
Фтористый тионил
4,1; 41
6
259
—
Время удержания компонентов, мин: 1,27 - шестифтористой серы, 2,3 - четырехфтористой серы; 1,9 - двухфтористой серы; 4,1 - фтористого тионила. Время одного анализа - 5 мин. Параметры хроматограммы разделения шести-, четырех- и двухфтористой серы и фтористого тионила приведены в табл. 8.
Методика позволяет определять минимальные концентрации: двухфтористой серы 0,5% массы и четырехфтористой серы 0,05% массы. Хроматограмма разделения шести-, четырех-, двухфтористой серы и фтористого тионила показана на рис. 17. Для расшифровки хроматограммы
нужно измерить высоты пиков
с точностью до 0,2 мм и ширину пика на середине высоты с точностью до 0,1 мм (измеряется с помощью лупы). Запись масштаба выполняется целым числом (например, 1/32 записыва-
4
I Л I \\шестифтористой 1, двухфтористой 2,
Т УX / \четырехфтористой 3 серы и фтористого
।11111 .
0123*t,мин тионила 4
ется 32). Запись производится в таблицу, аналогичную табл 8, только добавляется графа с параметром а. Определяется произведение трех величин и сумма площадей. Содержание примесей элегаза рассчитывают из соотношения, % массы:
C^hiMiav/T.^MjaO.
Определение объема газового пространства оборудования основано на измерении изменения давления в оборудовании при удалении части рабочего газа. Целью проверки газового объема является необходимость проверки конструктивных решений, принятых для изготовления оборудования, в том числе соответствия аппарата нормативу влажности.
Для определения объема оборудования используют: газовый счетчик с жидкостным затвором типа ГСБ-400 класса точности 1; термометры с пределами измерения 0 - 50°С с ценой деления 0,1 °C; барометр с ценой деления 1,5 МПа; манометр образцовый класса точности 0,25 на пределы 0,16,0,6 или 1 МПа.
Порядок работ при выполнении измерений рекомендуется следующим: сначала к объекту подсоединяют манометр и заполняют аппарат азотом или воздухом, после этого соединяют газовой линией штуцер аппарата с газовым счетчиком (подготовленным согласно заводской инструкции) и выдерживают в течение времени, необходимого для выравнивания температур газа в аппарате и воды в газовом счетчике до температуры окружающей среды. Пропускают газ со скоростью не более 7 л/мин через счетчик и записывают показания счетчика и манометра по форме табл. 9. Значения рн о берут из табл. 10 по значениям температуры воды в газовом счетчике. При испытаниях должно быть выполнено условие: количество газа, выпущенного из объема, определяется изменением давления не менее чем на цену деления манометра, но не менее 1 л.
Объем оборудования определяют из соотношения
△О (Рб~ Рь^о) ^а'Ю~
АрТ^
гдерб - атмосферное барометрическое давление; Рн2о” давление насыщенного пара воды; Та и Т^ — соответственно температура окружающей среды и воды в счетчике; AQ - приращение показаний счетчика и соответствующее ему изменение давления.
Температура, *С
Давление
Показания га- Разница показаний
Объем газового
воды в счетчике
Т
окружающей среды
Т
насыщенного параводы рН2О,гПа
атмосферное барометрическое (по манометру рб,гПа
избыточное в аппарате (по манометру)
зового счетчи- счетчика и соответ-
каствующее ей иэмене-
Q, лние давления
У,л
сч
а
р, мПа
е,л
р, мПа
^сч!
Та1
%О1
₽б1
Pl
Q®2" ®1
Р1-Р2
Тсч2
Га2
₽Н2О2
Рб2
₽2
Qi9з~ ^i
Р1-Р3
ч
ГсчЗ
ТаЗ
Рн2оз
РбЗ
Рз
Q3^3~ ^2
Р2-рЗ
V3
Таблица 10. Давление пара воды при температуре от 15 до 29*С
Температура,
•с
Давление, Па
Температура,
•с
Давление, Па
Температура °C
Давление, Па
15,0
17,03
20,0
23,33
25,0
31,63
16,0
18,15
21,0
24,82
26,0
33,57
17,0
19,34
22,0
26,38
27,0
35,62
18,0
20,60
23,0
28,04
28,0
37,78
19,0
21,93
24,0
29,79
29,0
40,06
Примечание. Для определения разности давлений при температурах в долях градуса берется среднее значение в пределах того градуса, при котором производятся измерения. Например, пусть температура воды будет 21,4°С, давление, таким образом, будет (26,38—24,82)-4/10, т. е. 25,44 Па.
При выполнении нескольких измерений рассчитывают все значения объемов (V1$ V2> Чз)- ^а объем аппарата принимают среднее значение, если каждое измеренное (рассчитанное) значение не отличается от среднего более чем на 1%. При определении больших объемов вытянутой конфигурации отклонение от среднего значения может быть большим.
Определение кислотности элегаза и содержания в нем минерального масла производится по методике Публикации МЭК 376. Кислотность элегаза определяют по взаимодействию содержащихся в элегазе кислотообразующих примесей со стандартным раствором щелочи с последующим титрованием избытка щелочи раствором кислоты. Схема определения кислотности элегаза собирается из нержавеющих трубок или фторопласта.
Минеральное масло, имеющееся в элегазе, адсорбируется четыреххлористым углеродом при барботировании определенного объема газа через растворитель. Концентрация полученного раствора определяется спектрофотометрическим способом при частотах, соответствующих полосе поглощения парафиновых метиловых и метиленовых групп. Для этого используют четыреххлористый углерод по ГОСТ 20288-74, сернокислый натрий, безводный по ГОСТ 6053—77, вазелиновое медицинское масло.
Кислотность и содержание масла в элегазе определяют на установках, собираемых по одинаковой схеме (рис. 18), различие состоит в числе ячеек (для кислотности их три, а для масла Две).
Рис. 18. Схема установки для определения кислотности элегаза:
— баллон с элегазом;2 —вентиль регулировки подачи газа;3 — ячейки для определения кислотности; 4 — ротаметр; 5—счетчик газовый
Для определения кислотности элегаза применяют спирт этиловый технический по ГОСТ 18300-87, фиксаналы серной кислоты по ТУ6-09-2540-72 и гидроксида натрия по ТУ6-09-1386-71, ас- карит по МРТУ6-09-6592-70 и индикатор бром-крезоловый пурпуровый по ТУ6-09-1386-71, а также барометр с ценой деления 1,5 гПа (1 мм рт. ст.), микробюретка на 2 мл, пипетка 2 мл, капельница, цилиндры измерительные вместимостью 1 л и 100 мл (ГОСТ 1770-74), бюретка с автоматическим нулем вместимостью 5-10 мл, колбы термостойкие вместимостью 1 л и 250 мл, трубка, стакан химический. Для регулирования потока газа рекомендуется иметь вентиль игольчатый, позволяющий производить тонкую регулировку потока газа.
Для выполнения анализа готовят стандартные растворы 0,01N из фиксаналов гидроксида натрия и серной кислоты. Стандартный раствор кислоты заливают в бюретку так, чтобы в ней не было воздушных пузырей. Спиртовой раствор индикатора готовят в виде раствора в 100 мл спирта 1 г бром-крезолового пурпурного индикатора; водный раствор индикатора готовят добавлением 10 капель его спиртового раствора в 600 мл дистиллированной воды, предварительно прокипяченной и быстро охлажденной до комнатной температуры. Правильно приготовленный раствор должен иметь голубую окраску, в противном случае раствор подвергается титрованию добавлением стандартного 0,01N раствора гидроксида натрия.
В каждую из трех ячеек (см. схему рис. 18) и в колбу с притертой пробкой наливают из микробюретки с автоматическим нулем по 2 мл 0,01N стандартного раствора гидроксида натрия и добавляют в колбу и ячейки по 85 мл водного раствора индикатора.
Колбу закрывают пробкой, и раствор сохраняется как контрольный образец, поэтому колба должна обязательно иметь притертую пробку. Заполнены ячейки в условной последовательности 1, 2, 3-я помещают в установку, шлейфы ячеек при этом
должны быть смочены; проверяют герметичность установки (по отсутствию заметного подъема уровня раствора в капиллярах ячеек); записывают показания газового счетчика, барометра и вставленного в газовый счетчик термометра.
Открывают вентиль баллона и пропускают 10 л элегаза, отрегулировав скорость потока элегаза вентилем тонкой регулировки 0,6 л/мин, после этого закрывают вентиль на баллоне и вентиль тонкой регулировки потока газа. Опять снимают показания счетчика, барометра и термометра.
Отсоединяют ячейки от установки в последовательности 3, 2,1-я, выливают из них в химические стаканы вместимостью по 250 мл огбарбот рованные растворы, после этого каждую ячейку трижды промывают водным раствором индикатора объемом около 10 мл, выливая его каждый раз после промывка в свой, соответствующий промываемым 3, 2 и 1-й ячейкам, химический стакан с отбарботированным раствором.
Переливают из колбы с притертой пробкой контрольный расг- вор в химический стакан, трижды промывают колбу водным раствором индикатора, выливая каждый раз после промывки в химический стакан с консольным раствором.
Из микробюретки оттитровывают 0,01N стандартным раствором серной кислоты поочередно отбарботированные растворы из ячеек и контрольный раствор Рассчитываю? объем элегаза по формуле
^^h-^^^.ooiv,^ -Рн2о)-^7Г»
где ра = (р1+ р2)/2 - среднее значение начального и конечного атмосферного давления, гПа; 1013 гПа - нормальное атмосферное давление; Рн2о ” давление водяного пара воды, гПа, при температуре газового счетчика; Уи - измеренный объем элегаза (разность показаний счетчика до и после опыта), л.
Кислотность товарного элегаза подсчитывают по формуле [HF] = 32,47 • [(В-Х) + (В- Y) + (В- Z)]/Vc,
где В - объем 0,017V раствора серной кислоты, израсходованного на титрирование контрольного раствора, мл; X, Y, Z -объемы 0,017V раствора серной кислоты, израсходованного на титрирование отбарботированных растворов соответственно в 1, 2 и 3-й ячейках, мл; Vc - расчетный объем элегаза, л.
Если кислотность элегаза получилась большой и раствор щелочи изменил цвет при пропускании элегаза объемом менее 10 л, кислотность следует проверить по методике определения кислотности для элегаза, бывшего в употреблении. Эта методика не отличается от описанной, лишь учитывается употребление растворов кислоты и щелочи большей концентрации (в 10 раз или O,1N). Поэтому в формуле расчета кислотности будет коэффициент 324,7 вместо 32,47 (как для товарного элегаза).
При определении содержания масла в элегазе используют принципиально ту же установку, что и для определения кислотности, только с двумя ячейками. Для определения абсорбции минерального масла из элегаза используют также измерительный цилиндр на 50 мл, сосуд Дюара, мерную колбу на 100 мл, химическую воронку и барометр с ценой деления 1,5 гПа (1 мм рт. ст.).
Для определения оптической плотности раствора применяют любой ИК-спектрофотометр с частотой пропускания 2930 1/см, допускающий установку кювет с толщиной слоя до 20 мм; заполнение кювет производят медицинскими шприцами на 20 - 50 мл.
Для извлечения масла из элегаза собирают установку и продувают ее элегазом, наливают в каждую реакционную сухую ячейку по 35 мл четыреххлористого углерода, предварительно проверив его пригодность для выполнения анализа: растворитель должен быть прозрачен в области измерения. Заполняют дюары водой и льдом и вставляют в них ячейки; записывают показания счетчика, термометра и барометра.
Вентилем регулируют поток так, чтобы исследуемый элегаз барботировался со скоростью 0,5 л/мин; после прохождения элегаза объемом около 30 л закрывают вентиль баллона и продолжают барботирование до прекращения потока газа; закрывают игольчатый вентиль и записывают показания газового счетчика, термо- и барометра. Затем удаляют дюары со льдом и водой, отсоединяют ячейки от установки; переливают из обеих ячеек в мерную колбу вместимостью 100 мл четыреххлористый углерод и дважды промывают ячейки порциями по 10 мл четыреххлористого углерода; добавляют этот раствор к раствору в мерной колбе и доливают до отметки 100 мл четыреххлористый углерод.
Приготавливают калибровочный раствор. Для осушки вазелинового масла в него добавляют 1-2 г безводного сернокислого 50
натрия, после этого во взвешенное с точностью 0,2 мг вазелиновое масло массой 10 мг добавляют четыреххлористый углерод в мерной колбе 100 мл.
Измеряют оптическую плотность с помощью спектрофотометра MR-10. Две одинаковые кюветы заполняют с помощью медицинского шприца чистым четыреххлористым углеродом, испсль- зованным для абсорбции масла; устанавливают кюветы на оптические каналы стектрофотометра и настпаивают согласно инструкции спектрофотометр так, чтобы на частоте 2930 см-1 пропускание составляло 90%.
Удаляют кюветы из рабочего канала, освобождают их от оаст- ворителя и заполняют раствором, полученным в результате абсорбции (кювету предварительно промывают этим раствором); устанавливают кювету в спектрофотометр и записывают спектр в области частот 2800-3000 см-1. Аналогично регистрируют спектр калибровочного раствора.
Оптическую плотность раствора определяют из соотношения: Д = 1g (90/а), где а -пропускание в максимуме при 2930 см-1, %.
Расчет концентрации масла в растворе выполняют по формуле: Ср = Свм Д§г /Дв.м, где Ср - концентрация масла в исследуемом растворе*, мг/л; Св м - концентрация масла в калибровочном растворе, мг/л; Д5Г - оптическая плотность исследуемого раствора, Дв. м - оптическая плотность ка^ шбровочного раствора.
Вычисляют объем Vc элегаза, приведенный к 20°С и 1013 гПа:
293273+ t293273+ tра "" ₽Н,О~34
293
273+ t
293
273+ t
' = Ki с и 1013
где 34 - давление насыщенного пара четыреххлористого углерода при 0°С, гПа.
Вычисляют концентрацию минерального масла, присутствующего в образце элегаза (мг/кг) из соотношения: С = 100 Ср/6,16 Vc.
Подготовка обор) дования при монтаже производится по методике, разработанной СКТБ ВКТ Мосэнерго. Качество подготовки оборудования должно быть высоким и обеспечивать неизменность качества элегаза в оборудовании в течение всего периода его эксплуатации. Подготовка оборудования заключается в удалении из него воздуха и влаги, для чего непосредственно перед заполнением газом оборудование подвергается вакуумированию. При вакуумировании проверяют плотность
оборудования на натекание. Газоплотность признают удовлетворительной, если в течение 1 ч не наблюдается изменений показания вакуумметра. Глубина вакуумирования должна быть не менее 102 Па (0,75 мм рт. ст.). Заполнение элегазового оборудования производят до номинальной плотности (зависит от температуры) с небольшим избытком (до 30 л), необходимым для компенсации утечки до плановой подпитки и на анализ газа, с контролем давления. Заполнение аппаратов выполняют через противопылевой фильтр, а элегазового выключателя - через фильтр-осушитель.
После заполнения устанавливают транспортные крышки, и в таком виде оборудование находится до состыковывания отдельных отсеков. Во избежание попадания влаги в стыковочный узел (что не допускается) обращают особое внимание на чистоту монтируемого стыковочного узла.
Заполнение элегазом. Оборудование 1 заполняют элегазом из стандартных баллонов вместимостью по 10 л после предварительной сборки и продувки линии заполнения, схема которой приведена на рис. 19. Последовательность работ при заполнении следующая: собирают линию оборудование - фильтр - баллоны; вакуумируют заполняемые объемы и подсоединенную линию до остаточного давления 665 Па (5 мм рт. ст.) при открытом вентиле 2; проверяют натекание (в течение 10 мин давление должно быть неизменным); закрывают вентили 4 и 9, открывают вентиль на одном баллоне (при необходимости на нескольких) и заполняют трубопровод элегазом; открывают вентиль 7 и выравнивают давление в баллонах и фильтре-осушителе. Поток элегаза регулируют вентилем 5. Баллоны для более полного использования газа при необходимости подогревают в воде температурой 80-95°С. При заполнении выключателя подогрев баллонов не производят.
При заполнении оборудования элегазом с использованием насосно-компрессорной установки (НКУ) наполнение производят после подсоединения и продувки газовой соединительной линии в соответствии с правилами пользования НКУ. Соединительный трубопровод выполняют из нержавеющих трубок с внутренним диаметром 8-10 мм.
Фильтр-осушитель (см. рис. 19,6) изготавливают в виде металлического сосуда высотой 700 мм с внутренним диаметром 130 мм, на крышке сосуда устанавливают запорные вентили. В нижней части корпуса фильтра-осушителя размещено обычно
Рис. 19. Схема заполнения элегазом оборудования (о) и фильтр (6):
1 — оборудование элегазовое; 2 — вентиль ячейки; 3 — фильтр пылевой; 4, 9 — вентиль сброса и вакуумирования;5,7 — вентиль фильтра-осушителя; 6 — фильтр-осушитель (поглотитель); 8 — баллон с элегазом; 9 — крышка фильтра; 10 — корпус фильтра; 11 —адсорбент; 12 —войлок; 13 —проволока
небольшое количество тщательно промытой в ацетоне (ГОСТ 2768-84) медной или алюминиевой проволоки диаметром 0,5-1 мм. Проволока улучшает условия фильтрования газа через войлок и не должна иметь мелких частиц во избежание загрязнения аппаратов. На проволоку накладывают слой войлока толщиной 8-12 мм, прилегающий плотно к стенкам сосуда. Войлок должен удовлетворять требованиям ГОСТ 11025-78. Такой же слой войлока размещают наверху, а между слоями войлока находится адсорбент в количестве 6 кг; адсорбент обеспечивает просушку одной тонны товарного элегаза при скорости его истечения до 6 м3/ч до температуры точек росы от минус 70 до минус 77°С.
Скорость наполнения ячейки элегазом через фильтр-осушитель не должна превышать 100 л/мин и ее контролируют в процессе заполнения по скорости увеличения давления в объеме, которая, в свою очередь, не должна быть более L = 100/V, где L - скорость увеличения давления, МПа/мин; V - объем элегазового оборудования, л.
Замену использованных баллонов производят при закрытых вентилях фильтра-осушителя и баллонов. После замены баллонов присоединенную линию вакуумируют или продувают.
Плотность элегаза определяют по его давлению в зависимости от температуры заполнения согласно табл. 11.
Из анализа данных табл. 11 видно, что изменение абсолютного давления на каждые 2°С температуры заполнения одинаковы для каждой графы таблицы, поэтому для определения давления при значениях температур заполнения, не приведен-
Таблица 11. Абсолютное давление элегаза при температуре заполнения для обеспечения нормальной плотности
Температура заполнения, "С
Абсолютное давление, Па, при номинальной плотности элегаза, кг/м3,при 20*С
12,32
15,49
18,69
2133
25,2
28,52
31,87
-20
1,702
2,121
2,537
2,952
3,362
3,772
4,179
-19
1,71
2,13
2,549
2,965
3,378
3,79
4,2
-18
1,717
2,14
2,561
2,978
3,395
3,809
4,221
-17
1,725
2,15
2,572
2,994
3,411
3,828
4,242
-16
1,732
2,159
2,584
3,007
3,427
3,846
4,263
-15
1,74
2,169
2,596
3,021
3,443
3,865
4,284
-10
1,777
2,217
2,654
3,09
3,524
3,957
4,388
-5
1,815
2,264
2,712
3,159
3,ЬО4
4,049
4,491
-1
1,845
2,302
2,759
3,214
3,668
4,122
4,574
0
1,852
2,312
2,771
3,228
3,684
4,14
4,594
1
1,859
2,321
2,782
3,242
3,7
4,158
4,615
5
1,889
2,359
2,828
3,296
3,764
4,231
4,696
10
1,926
2,406
2,886
3,365
3,842
4,321
4,798
15
1,963
2,453
2,943
3,432
3,921
4,411
4,849
20
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
25
2,037
2,547
3,056
3,567
4,078
4,589
5,1
30
2,073
2,593
3,114
3,635
4,156
4,678
5,2
35
2,11
2,640
3,17
3,701
4,233
4,766
5,299
ных в таблице, можно воспользоваться интерполяцией данных таблицы.
Для промывки оборудования азотом, вакуумиоовачия и контроля состояния внутренних полостей оборудования на монтажной площадке используют газотехнологическую установку. Перед применением убеждаются в ее комплектности. Хранят установку под вакуумом с перекрытыми вентилями и заглушенными штуцерами соединительных рукавов, закрытую защитным чехлом.
Установку допускается эксплуатировать в закрытых помещениях с температурой окружающей среды 15-25°С, в шинах установки давление должно быть около 0,16 МПа (1,6 кг/см2), при не- бходимости их надо подкачать. Перед применением с блока управления снимают верхнюю крышку, после этого подключают вакуумметр ВГ-3 (согласно паспорту на установку).
Питание установки осуществляют от сети переменного тока напряжением 380 В. Проверяют работоспособность установки, для этого необходимо проверить правильность фазировки включения установки, при включении питания загорается зеленая сигнальная лампа (если загорелась красная лампа, сменить фазирсвку питания установки). Нажатием кнопки "пуск” вакуум-насоса следует убедиться в правильности работы насоса (насос пластинчато-роторный типа 2НВР-5ДМ).
Схема применявшейся газотехнологической установки приведена на рис. 20. Работу с ней производят в следующей последовательности. Плавно открывают вентиль 13 и в системе устанавливают атмосферное давление по вакуумметру 6 ; проверяют работу вакуумметра 7 в соответствии с инструкцией по эксплуатации ВГ-3. Присоединяют рукав 11 к штуцеру 10 и объему 12; открывают вентили 17, 5, 8, 9, закрывают вентили 13 и!8; -ыклю- чатель ставят в положение II; кнопкой ’’пуск” включают насос и дают ему поработать не менее 10 мин. Определяют давление по вакуумметру 7, отключают насос нажатием кнопки ’’стоп”. Проверяют максимальную глубину откачки, создаваемую установкой: при правильной работе вакуум-насоса она должна быть в пределах 11-13 Па (0,08-0,1 мм рт. ст.).
Перед работой на установке прогревают вакуум-насос и вакуумметр, подвергают регенерации ловушку 4, вакуумируют рабочий объем 21 аппарата, затем в этом объеме проверяют влажность, герметичность, а сам объем промывают азотом. Прогрев вакуумного насоса осуществляют в течение не менее 30 мин.
55
Рис. 20. Схема газотехнологической установки:
1 — вакуумный насос; 2 — компенсатор; 3 — вентиль с электромагнитным приводом; 4 — ловушка; 5, 8, 9,13,17,18 — вентиль запорный; 6,7 — вакуумметр соответственно образцовый и термопарный; 10,14, 19 — штуцер; И, 15,20 — рукав для напуска азота; 12 — объем контрольный; 16 — установка для напуска азота; 21 — объем рабочий
Для регенерации ловушки 4 закрывают вентили 5 и 17 и нажатием кнопки ’’регенерация” убеждаются в правильности выполнения операции (должна загореться лампа зеленая - ’’регенерация”), после этого запускают вакуум-насос 1 не менее чем на 30 мин. Запрещается производить откачку непрогретым вакуум-насосом во избежание конденсации в масле нассса выделяющихся из ловушки водяных паров.
Вакуумирование рабочего объема производят насосом 1 до достижения требуемого давления. Для этого подсоединяют шланг-рукав 20 к штуцеру 19 и к бакуумному вводу рабочего объема 21, открывают вентили 3,17 и 18, вентили 5,9 и 13 должны быть закрыты. Включают вакуум-насос 1 и откачивают объем до требуемого давления.
Для измерения влажности отвакуумированного рабочего объема закрывают вентиль 17 и отключают насос 1 кнопкой "стоп”, вакуумметром 7 определяют равновесное давление водяных паров в рабочем объеме. По графику рис. 21 определяют количество влаги в объеме.
Для промывки азотом отвакуумированного рабочего объема 21 рукав 15 подсоединяют к штуцеру 14 и установке 16. Вентили 5,9 и 18 закрыты, вентили 8,13 и 17 открыты. Включают вакуум- насос 1 и вакуумируют шланги до давления не более 66 Па (0,5 мм рт. ст.). Давление азота в установке 16 не должно превы-
Рис. 21. График для определения содержания влаги в рабочем объеме в зависимости от остаточного давления водяного пара
шать 0,25 МПа (2,5 кг/см2). Закрывают вентили 8 и 17, открывают вентиль 18.
Герметичность отвакуумированного рабочего объема проверяют при открытых вентилях 5, 8 и 9. Вентили открывают после присоединения рукава 11 к штуцеру 10 и контрольному объему 12 и производят откачку объема 12. Закрывают вентиль 5 и открывают вентиль 18, выдерживают 5 мин; после этого регистрируют установившееся давление р0 вакуумметром 7. Закрывают вентили 9 и 18. По истечении времени At с момента закрытия этих вентилей в рабочем объеме 21 давление увеличится до значения ру, за это же время в объеме 12 давление станет р2. Открывают вентили 9 и 18 и регистрируют выровнившееся давление р3. Значение натекания подсчитывают по формуле
Рз(У1 + У2)-(Р0У1+Р2У2)
QAt
где Vj - рабочий объем, л; V2 - объем контрольного резервуара 12, л; Q- величина натекания, рассчитанная по формуле, л-Па/с (л-мм рт. ст./с): Q = V-Ap/At; V - вместимость измеряемого объема , л; р, ру, р2, р3— давление, Па. Отсюда Np/M = Q/V. По графику рис. 22 определяют величину годовой утечки, %.
Рис. 22. График определения годовой утечки в зависимости от давления элегаза в рабочем объеме аппарата
Время At зависит от предполагаемой величины натекания.
Пример. Вместимость рабочего объема V= 1000 л. При предельном давлении откачки рпр = 400 Па ( 3 мм рт. ст.) величина натекания Q будет равна произведению рпр и быстроты $0 действия установки, л/с ($0 = =sH к). Согласно инструкции по эксплуатации насоса 2НВР-5ДМ, коэффициент использования насоса к = 0,5; быстрота действия насоса при рпр= 400 Па (3 мм рт. ст.) $н = 4,5 л/с.
Тогда s0 = 4,5-0,5 = 2,25 л/с и Q = 2,25-400 = 900 (л-Па)/с. Так как At/Ap=V/Q, то это отношение будет равно 1000/900 = 1,11 с/Па.
Измерение проводим по образцовому манометру с ценой деления v = 1 гПа
(7,6 мм рт. ст.). Тогда необходимое время считывания будет равно: t = (At/Др) X
X v = 1,1-1000 = 1110 с * 19 мин.
Работу на установке по очистке полостей элегазового оборудования производят с соблюдением всех правил техники безопасности. Персонал должен быть обучен и иметь группу по ТБ не ниже II. После окончания работ на установке должны быть приняты меры против включения ее посторонними лицами. Перед включением в сеть установка должна быть надежно заземлена проводником сечением 10 мм2 . В рабочем состоянии на выпускной клапан-патрубок вакуум-насоса должен быть надет шланг, выведенный в вентиляционную камеру. Запрещается работать на установке при снятой крышке блока управления, а также (во избежание пожара) в зоне нахождения воспламеняющихся жидкостей, масляной ветоши, грязных тряпок и т. п. Эти предметы должны быть убраны во всех случаях. При ремон-
те установки она должна быть отключена от источника питания, ремонтный персонал должен видеть разрыв цепи питания.
Из неисправностей, встречающихся при эксплуатации установки, следует указать следующие: отказ микровыключателя в цепи электромагнитного вентиля, что требует регулировки привода вентиля или замены микровыключателя; отсутствие требуемой глубины откачки при вакуумировании объемов, что указывает на нарушение герметичности газовых коммуникаций, соединительных рукавов или неисправность насоса (насос проверяют в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации, течи устраняют); неудовлетворительную работу электронагревателя ловушки, что чаще всего требует его замены.
По мере освоения элегазового оборудования совершенствовалась технология его подготовки на монтажной площадке. Для выполнения газотехнологической наладки СКТБ ВКТ Мосэнерго разработан комплекс установок, предназначенный для применения в закрытых помещениях, в которых монтируется элегазовое оборудование. Комплекс включает: установку вакуумную с индикаторным модулем; установку с баллонной системой подпитки; компрессорную установку.
Комплекс показал свою эффективность при наладке комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией.
Вакуумная установка с индикаторным модулем (УВМ) предназначена для вакуумирования и оценки готовности вакуумируемого объема к заполнению элегазом. Установка УВМ представляет собой передвижную конструкцию, состоящую из трех отдельных частей: собственно вакуумной, индикаторного модуля и нейтрализатора, смонтированных на металлическом каркасе. На каркасе установлены также вакуумный насос 3 (рис. 23) с маслоотбойником 2 на выхлопе; блок газовой коммутации с вентилями 4,10,13, вакуумметром 9 и мановакуумметром 14, измерительной камерой 7, механическим фильтром 5 и штуцерами 11,15. Блок закрыт кожухом, на торцевых панелях которого расположены органы управления и измерения. В кожух встроен запирающийся ящик для хранения дополнительного оборудования, инструмента и документации. В измерительной камере установлен манометрический преобразователь 6, подключающийся кабелем к измерительному блоку, и фланец 8 для крепления вакуумного датчика от течеискателя типа ГТИ-б.
Схема управления вакуумной установки обеспечивает при подключенном индикаторном модуле работу в автоматическом
К нейтрализаторуК нейтрализаторуРис. 23. Схема вакуумной установки с индикаторным модулем УВМ:
К нейтрализатору
К нейтрализатору
— шланг; 2 — маслоотбойник; 3 — насос вакуумный; 4, 10, 13 — вентиль; 5 — фильтр; 6 — преобразователь манометрический; 7 — камера измерительная; 8 — фланец; 9 — вакуумметр; 11 — штуцер вакуумный, Dy=20 мм; 12 — рукав металлический; 14 — мановаку- умметр; 15 — штуцер газовый, Dy=10 мм
и ручном режимах до заданного остаточного давления. Имеется блокировка включения вакуумного насоса при неправильной фазировке напряжения питания. Кнопки управления и световая сигнализация выведены на отдельную панель.
Индикаторный модуль состоит из теплоэлектрического вакуумметра типа 13 BT3-003, устройства питания с регулируемым значением напряжения, сумматора напряжений и усилителя с дискретным диапазоном коэффициента усиления. Индикаторный модуль позволяет измерять малые изменения величин давления, отмечаемых по шкале вакуумметра 13BT3-003. При малых изменениях давления, не всегда заметных по шкале, на выходе сумматора появляется значение, отличное от нуля, которое усиливается и подается на индицирующую головку. Коэффициент усиления задается путем включения кнопочного переключателя на пределы: 1; 10; 100 и 1000. Входное сопротивление внешних приборов должно быть не менее 1 кОм.
Нейтрализатор представляет собой герметичную емкость, заполняемую нейтрализующим раствором NaOH в количестве 10 л. Выхлопные газы установки, проходя через нейтрализатор и сепараторы, смоченные раствором, очищаются от продуктов разложения элегаза. В корпус нейтрализатора встроены заливная горловина и указатель уровня. Нейтрализатор рассчитан на применение при вакуумировании рабочих объемов, в которых предполагается наличие продуктов разложения элегаза.
Установка с баллонной системой подпитки (УБП) предназначена для заполнения и подпитки элегазом оборудования, а так- 60
Рис. 24. Установка для заполнения и подпитки элегазом УБП:
а — общий вид; б — схема; 1 — тележка; 2 — блок газовый; 3 — блок индикаторный; 4,6,13 — штуцер; 5 — вентиль; 7,14 — рукав металлический; 8,15 — заглушка; 9—редуктор; 10 — клапан предохранительный; 11 — мановакуумметр; 12 — фильтр
же заполнения баллона элегазом с индикацией степени заполнения при откачке элегаза из оборудования компрессорной установкой. Кроме того, установка может быть использована для газотехнологических операций и заполнения оборудования любым газом из стандартного баллона вместимостью 40 л.
Установка УБП (рис. 24,а) состоит из тележки 1, на раме которой с помощью винтовых ручек укреплены газовый блок 2 и блок индикации 3. Установка укомплектована соединительными металлическими рукавами. Тележка представляет собой сварную конструкцию из труб, в нижней части тележки размещены платформа для баллона и два тензодатчика.
Газовый блок выполнен в виде отдельного навесного устройства, собранного по схеме, приведенной на рис. 24,6. Схема позволяет через вентиль 5 и металлорукав 7 с заглушкой 8 производить заполнение баллона сжиженным элегазом, а через редуктор 9, рукав 14 с заглушкой 15 и фильтр 12 - опорожнение баллона. Предохранительный клапан 10, включенный в магистраль низкого давления, предотвращает увеличение давления выше Допустимого в заполняемом объеме в случае неисправности ре- Дуктора. Мановакуумметр и органы управления размещены на передней панели блока.
Блок индикации выполнен так же, как и газовый блок, навесным. Вместе с тензодатчиками на тележке блок обеспечивает слежение за степенью заполнения баллона сжиженным элегазом, измеряя сопротивление тензорезисторов датчиков под воздействием массы поступившего в баллон элегаза. Электрический сигнал от тензодатчиков поступает в блок индикации, где после усиления фиксируется стрелочным прибором.
Установка компрессорная элегазовая (УКЭ) смонтирована на передвижной платформе с каркасом, на котором укреплены панели управления, измерения и коммутации отдельных узлов установки. На платформе установлены компрессор, мембранные и вакуумные насосы, фильтры, элементы очистки газа и другое оборудование. Газовая схема установки приведена на рис. 25.
Рис. 25. Компрессорная элегазовая установка УКЗ:
1, 2 —рукав;3 — штуцер; 4—7, 9 — вентиль; 8 — редуктор; 10, 11 — мановакуум- метр; 12, 23 —манометр; 14— компрессор; 15,16 — насос подкачивающий; 77—насос вакуумный; 28—20 — фильтр механический;22,22 — фильтр сорбционный;23 — клапан обратный; 24—26—клапан; 27 — вентиль электромагнитный; 28—30— вакуумметр
С откачиваемым объемом установка соединяется металлическим рукавом 1. Давление на входе компрессора не должно превышать 0,15 МПа и ограничивается редуктором 8, контроль осуществляют по мановакуумметру 10. Вентиль 4 предназначен для сброса при увеличении давления сверх допустимого.
По мере работы компрессора давление в откачиваемом объеме будет уменьшаться, что вызовет необходимость подстройки редуктора до тех пор, пока давление не уменьшится до значения 0,05 МПа по мановакуумметру Л, после этого через электромагнитный вентиль 27 газ на вход компрессора подается подкачивающими насосами 15 и 16. Входное давление газа в таком режиме определяют производительностью подкачивающих насосов. Для уменьшения пульсации газа на выходном трубопроводе насосов установлен обратный клапан 23. Очистка элегаза обеспечивается системой из трех механических фильтров типа ’’Реготмас 412-1-06” (18,19,20) и двух сорбционных (21,22), заполненных гранулами NaX для осушки элегаза и поглощения газообразных фторидов.
В систему предварительной вакуумной очистки заполняемых баллонов входят вакуумный насос 17, вакуумметр 13, вентили 5 и 7. Подключают автономную вакуумную установку при помощи специального штуцера. Давление сжатого элегаза контролируют манометром 12.
Блокировку компрессора при нарушениях режима работы осуществляют с помощью включенных в цепь управления датчиков давления и температурных датчиков. Срабатывание исполнительных устройств дублируется световой сигнализацией на панели управления. Для подключения баллонной установки с системой подпитки (УБП) имеется на лицевой панели специальный разъем. Управление вакуумным насосом осуществляют через окно в боковой панели установки.
Методика определения степени осушки элегазового оборудования основана на сравнении потоков, допускаемых для данного аппарата заводом-изготовителем и определенных в процессе подготовки, вакуумирования оборудования на монтажной площадке: [Q] ^ Q - условие оценки качества подготовки оборудования. Рабочий объем электрического аппарата признают пригодным для заполнения элегазом при выполнении этого условия.
В случае, если поток разреженного газа при осушке оборудования на монтажной площадке превышает допустимый поток,
Рис. 26. Диаграмма циклов осушки (а) и схема (б) вакуумной системы:
1 —редуктор; 2 — мановакуумметр; 3 — вакуумметр; 4—6, 12 — вентиль; 7 — объем рабочий; 8 — камера измерительная; 9 — течеискатель; 10 — мановакуумметр;
11 — фильтр механический; 13 — насос вакуумный
производят дополнительную осушку рабочего объема аппарата. Осушка состоит из чередующихся циклов вакуумирования и напуска в объем сухого азота. Чередование циклов позволяет ускорить процесс удаления влаги и повысить эффективность удаления испаряющейся влаги, сорбированной на внутренних поверхностях оборудования.
Диаграмма циклов осушки оборудования, подлежащего заполнению элегазом, показана на рис. 26,а. Для осушки собирают схему вакуумной системы (рис. 26,6), рабочий объем подключают к вакуумному насосу и вакуумируют до давления 3-103 Па (точка а на диаграмме). Насос отключают, давление в рабочем объеме и измерительной камере выравнивается и выдерживается в течение 15-30 мин (точки б - в). Определяют по формуле поток Q^, после этого в рабочий объем напускают азот. Напуск азота способствует удалению влаги из объема и, кроме того, делает более эффективной работу вакуумного насоса. Вакуумирование продолжают до давления 102 Па (точка г) и снова определяют по формуле поток газа Q2.
Если рассчитанные потоки (Qj, 02) разреженного газа превышают установленное заводом значение [Q] потока, производят дополнительную осушку рабочего объема. Формула расчета потока аналогична приведенной ранее:
^Рз^ + У^-ад + р^ Дт
где Vj - вместимость рабочего объема вакуумированного аппарата, л; V2 - вместимость измерительной камеры и фильтра, л; р2 - давление в измерительной камере и фильтре через промежуток времени ДТ после закрытия вентиля 6, Па; р3 - установившееся давление в вакуумной системе после открытия вентиля 6, Па; pQ - установившееся давление, Па, после закрытия вентиля 12 (рис. 26,6).
Перед окончательным монтажом и электрическими проверками отдельные узлы оборудования очищают мягкой неворсистой тряпкой или ветошью, особенно тщательно очищают места стыков, после этого внутренние полости, если они вскрывались, пылесосят, как и места стыков. Очищенные узлы сразу после удаления пыли закрывают пленкой, и в таком виде узлы хранят до сборки и монтажа. Пленку снимают непосредственно перед сборкой или монтажом оборудования. На этом технологическая наладка практически заканчивается.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАЛАДКА ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Отличие электрической наладки элегазового оборудования заключается в необходимости проведения некоторых измерений на стадии монтажа, так как после монтажа к отдельным узлам оборудования доступа практически нет. Поэтому на стадии монтажа элегазового оборудования необходимо иметь бригаду квалифицированных наладчиков в составе не менее 2 чел. для производства необходимых измерений и испытаний.
Измерения электрического переходного сопротивления отдельных контактных соединений и отдельных участков токоведущего контура возможны только до стыковки узлов оборудования. Особенно внимательно следует измерять сопротивления токоведущей цепи элегазового выключателя: при разомкнутых главных и замкнутых дугогасительных контактах сопротивление токоведущей цепи выключателя должно быть не более 500 мкОм, а при замкнутых тех или других контактах - не более 100 мкОм. Сопротивление отдельных участков токоведущей цепи не должно превышать значений, приведенных в заводском Паспорте на конкретный вид оборудования. Сопротивление одного метра длины токопровода составляет обычно 16 мкОм, а
единичного переходного медно-алюминиевого контакта - не более 6 мкОм.
Сопротивление постоянному току обмоток трансформатора напряжения типа ЗНОГ-110 составляет: 6200 Ом для первичной обмотки; 0,024 Ом и 0,015 Ом - соответственно для вторичных обмоток.
В процессе монтажа проверяют также правильность работы контактов, коммутирующих вспомогательные цепи ККВЦ: сигналы о включении предшествуют моментам касания главных контактов разъединителей и заземлителей, т. е. сигналы должны поступать до замыкания главных контактов аппаратов; сигналы об отключении должны поступать после прохождения подвижными контактами расстояния не менее 80% расстояния между экранами этих контактов, т. е. сигналы должны поступать не ранее чем после прохождения 0,8 пути - хода контактов на размыкание. Действие главных контактов проверяют индикатором, а контактов ККВЦ - визуально.
При монтаже полюсов ячеек измеряют переходные сопротивления постоянному току контактов разъединителей и заземлителей.
После монтажа элегазового оборудования производят окончательную регулировку отдельных элементов, этим обеспечивается четкая работа оборудования при различных значениях давления воздуха в приводе и напряжения в цепях управления. Наладочные работы организовывают так, чтобы число операций, необходимых для измерений и испытаний, было минимальным или не превышало требований заводских инструкций и других технических материалов. Внешним осмотром убеждаются в отсутствии видимых повреждений, вмятин в корпусах, прочности крепления и затяжки фланцевых соединений, течи газа, а также наличии всех заземляющих шин (каждый фланец заземляют с двух сторон, а сильфонные компенсаторы шунтируются шинами).
До заполнения элегазом ячеек опробуют вручную работу приводов выключателя, разъединителя и заземлителя, одновременно проверяя правильность действия электромагнитных замков и срабатывания привода контактов, коммутирующих вспомогательные цепи ККВЦ.
Элегазовый выключатель. Для проверки выключателя его пневматический привод заполняют сжатым воздухом до минимального давления, равного 1,6 МПа (16 кгс/см2), и проверяют 66
отсутствие утечек. Выключатель заполняют элегазом до верхнего предела избыточного давления, равного 0,65 МПа (6,5 кгс/см2).
Выключатель проверяют согласно заводской рекомендации в следующем порядке.
Измеряют сопротивление постоянному току обмоток электромагнитов включения и отключения. Сопротивление всей обмотки равно (55 ± 3,5) Ом, рабочей секции-(10 ±1,5) Ом.
Измеряют минимальные значения напряжения срабатывания электромагнитов включения и отключения полюса выключателя. Согласно заводским данным, при напряжении питания 200 В постоянного тока значения минимального напряжения срабатывания составляют 154 В (0,7 Сном), максимального 242 В ( 1,1 Сном У За минимальное напряжение срабатывания принимают такое его значение, при котором все еще возможно выполнение операций включений или отключения выключателя.
Определяют минимальное давление срабатывания привода выключателя в циклах В, ОиО-В-О при номинальном значении напряжения на зажимах ЭВ и ЭО. Значения минимального давления воздуха в приводе должно быть в циклах В и В - О 1,75 МПа (17,5 кгс/см2), в циклах О-ВиО-В-О-1,9 МПа (19 кгс/см2), в цикле О -1,6 МПа (16 кгс/см2). За минимальное давление срабатывания привода выключателя принимают такое его значение, при котором еще возможны циклы работы выключателя.
Определяют сброс давления в приводе элегазового выключателя при двух-трех операциях В и О при номинальных значениях давления воздуха в приводе выключателя и напряжения на выводах ЭВ и ЭО. Сброс фиксируется по манометру с ценой деления 0,02 МПа (0,2 кгс/см2) класса точности не более 0,6 через (30 ± 5) с после выполнения операции; он не должен быть более 0,12 МПа в цикле В и 0,17 МПа - в цикле 0.
Определяют сброс на утечки в пневмоприводе выключателя через 30 мин после начала испытаний при включенных и отключенных клапанах.
Измеряют осциллографированием собственные времена работы выключателя в циклах В и О и бесконтактную паузу при автоматическом повторном включении (АПВ) при номинальном значении напряжения на зажимах ЭВ и ЭО. Давление воздуха в резервуаре привода при этом номинальное и равно 2 МПа (20 кгс/см2). Измеряют собственные времена также при нижнем
пределе давления воздуха, равном 1,75 МПа (17,5 кгс/см2) для циклов выключателя В и В - О, а также для этих циклов при верхнем пределе давления воздуха, равном 2,1. МПа (21 кгс/см2) ; для цикла О - при 1,65 МПа (16,5 кгс/см2) и цикла О - В - О - при 1,9 МПа (19 кгс/см2).
Таким образом, всего снимают 30 осциллограмм: в режиме В при давлении воздуха, равном 1,75; 2 и 2,1 МПа, в режиме О - при 1,6; 2 и 2,1 МПа, в циклах: В - О при 1,75 и 2 МПа, О - В - О при 2 МПа и О при 1,65 МПа на три полюса фаз А, В и С. По осциллограммам определяют и ток потребления обмоток электромагнитов ЭВ и ЭО.
Определяют по осциллограммам разновременность работы полюсов элегазового выключателя (ВЭ). За разновременность принимают разность между наибольшим и наименьшим значениями собственных времен работы полюсов ВЭ при номинальных значениях напряжения на выводах ЭВ и ЭО и давления элегаза в резервуаре выключателя и сжатого воздуха в резервуаре привода ВЭ.
Собственное время выключателя в цикле В составляет (0,08 ± 0,02) с, в цикле О - (0,035 + 0,005) с, минимальная бесконтактная пауза в цикле О - В - О при давлении в резервуаре привода, равном 2 МПа, составляет 0,32 с; продолжительность замкнутого положения контактов в цикле В - О - 0,12 с.
Определяют по осциллограммам работы выключателя в циклах В и О (рис. 27) скорости движения контактной системы ВЭ. Скорости определяют при включении за 15 мм до замыкания контактов ВЭ и в момент замыкания контактов (норма 5+^ м/с); при отключении - в момент размыкания контактов и на участке 100 мм хода контактной системы после размыкания контактов ВЭ (норма при давлении в приводе ВЭ, равном 1,65 МПа, - не менее 5,5 м/с).
Методика подсчета значений скорости следующая: по осциллограмме определяют масштаб, с учетом значения хода контак-
Рис. 27. Осциллограммы работы выключателя ВЭ-110 в циклах В и О:
L—ход контактов выключателя
тов выключателя, равного (220 + 3) мм, и размера хода L по осциллограмме . Масштаб т = 220/L. В точках включения (цикл В) и отключения (цикл О) скорость определяют как отношение отрезка длины ±5 мм в масштабе ко времени, соответствующему этим отрезкам. Время отсчитывают по отметчику времени на осциллограмме. При расчете скорости на включение учитываются коэффициент механизма Кмех = 1,5, на отключение Кмех= 1,3.
Разъединитель и заземлитель проверяют в следующем порядке.
Проверяют амперметром ток потребления электродвигателя привода разъединителя при номинальном напряжении на его зажимах. Ток потребления не должен превышать 6 А.
Измеряют минимальное напряжение на зажимах электродвигателя, при котором надежно обеспечивается выполнение операций В и О. Минимально допустимое значение напряжения 187 В (0,85ПНОМ), наибольшее допустимое значение напряжения- 242 В (1,1 Пном).
Измеряют электросекундомером собственное время срабатывания разъединителя в циклах В и О (время от момента подачи команды на включение или отключение до момента замыкания или размыкания главных контактов разъединителя).
Проверяют работоспособность разъединителя и заземлителя от ручного привода; затем проверяют действие разъединителя в циклах В и О от электродвигателя при значениях напряжения на его зажимах, равных 187 и 242 В (по 5 операций) и 220 В (25 операций).
Проверяют правильность действия блокировки разъединителя: невозможно включить и отключить разъединитель при отсутствии напряжения на зажимах вспомогательных контактов (рукоятку вставить невозможно). При напряжении на зажимах блокировочного замка, равном минимальному значению 187 В постоянного тока, рукоятку вставить можно, т. е. разъединитель может быть включен от руки.
Проверяют действие электромагнитов блокировки заземлителя: при отсутствии напряжения на зажимах блокировочного замка оперировать заземлителем невозможно, т. е. невозможно его включить и отключить. При напряжении на зажимах блокировочного замка, равном 187 В, вставляют ключ, деблокируют привод заземлителя и дважды включают и отключают заземлитель (перед каждой повторной операцией В и О ключ вынимают из блок-замка и вновь вставляют).
Проверяют работу коммутирующих и сигнальных устройств распределительных шкафов и шкафов контроля давления при нижнем пределе напряжения на зажимах соответствующих элементов шкафов. Срабатывание элементов фиксируют визуально. Проверяют по утечкам и падению давления герметичность шкафов контроля давления. Расход воздуха на утечки ШКД не должен превышать 30 л/ч.
Проверка изоляции элегазового оборудования. Изоляция вторичных цепей управления, сигнализации, блокировки, подогрева испытывается переменным напряжением частоты 50 Гц в течение 1 мин. Значения испытательных напряжений зависят от условий испытания: 2 кВ - при отсоединенных цепях манометров, мановакуумметров, магнитных пускателей, контакторов, конденсаторов и патронов ламп; 1,5 кВ- после подсоединения манометров, мановакуумметров и патронов ламп; 0,8 кВ - после подсоединения конденсаторов.
Сопротивление изоляции первичной обмотки трансформаторов напряжения (TH) по отношению объединенных вторичных обмоток а-х и ад-хд, измеренное мегаомметром на напряжение 2,5 кВ, должно быть не менее 1000 МОм.
Изоляцию первичной обмотки TH типа ЗНОГ-110 испытывают возбуждением в ней напряжения при приложении напряжения частоты 50 Гц к выводам основной вторичной обмотки (выводы а -х): 40 В в течение 15 мин и 90 В в течение 1 мин.
Наладка элегазового оборудования показала, что для нее недостаточны только традиционные испытания изоляции повышенным напряжением, так как при этом не обеспечивается достаточная эксплуатационная надежность.
Отдельные взвешенные в элегазовом объеме частицы и другие посторонние предметы, которые оказываются в нем в результате небрежного выполнения монтажа, сборки и т. п., образуют при приложении напряжения проводящий мостик, способствующий пробою изоляции и преждевременной порче оборудования не из-за его дефектов, а из-за некачественного выполнения монтажных работ. Вместе с тем эти же частицы могут под воздействием приложенного напряжения сгруппироваться, стренироваться и выпасть в ловушки.
В то же время отсутствие пробоя при испытании повышенным напряжением не является достаточным основанием для признания качества изоляции, так как повреждение изоля-
цИи могло не произойти, несмотря на присутствие в газовом объеме металлических частиц и пи посторонних предметов (они могли выпасть в ловушки). -
Поэтому для качественной оценки элегазовой изоляции применяю"* методы частичных разрядов и высокочастотной дефектоскопии, позволяющие выявить невидимые и необнаруженные в процессе изготовления, сборки и монтажа дефекты элегазового оборудования, и лишь после устранения этих дефектов КРУЭ подвергается испытанию повышенным напряжением.
Метод частичных разрядов. Для выявления частичных разрядов в элегазовом оборудовании в процессе его монтажа и приемо-сдаточных испытаний применяют две схемы: простую неэкранированную и полностью экранированную.
Простая неэкранированная схема, называемая экспресс-схе- мой, позволяет относительно просто выявить наличие грубых дефектов уже при первичном осмотре и в процессе сборки эле- газовогс оборудования, так как не требует для испытания пристыковки высоковольтного ввода и заполнения проверяемых объемов элегазом.
На объектах со значительным уровнем помех простая схема может не дать результатов, т.е. не выявить дефекты, поэтому на таких объектах предпусковые и приемо-сдаточные испытания проводятся по полностью экранированной схеме.
Каждая из указанных схем включает источник высокого напряжения, а также испытательную "линию” высокого напряжения, блок регистрации и измерения частичных разрядов, регулятор напряжения, пульт управления, фильтры высокочастотных помех питающего напряжения и высокого испытательного напряжения, соединительные не коронирующие под напряжением шины и барабаны с силовыми и контрольными кабелями
В неэкранированной экспресс-схеме ввод испытательного высокого напряжения в испытуемый объект осуществляют не- коронирующей ошиновкой, и сигналы от частичных разрядов поступают от измерительного конденсатора.
В экранированной схеме высокое напряжение на испытуемый объект подается через специальный высоковольтный ввод, который пристыковывается специальным герметичным устройством к фланцу отсека испытуемой ячейки КРУЭ, а сигнал частичного разряда снимается через специальное входное устройство. Устройство комплектуют высоковольтным вводом, индук-
тивным фильтром, соединительным и калибровочным конденсаторами, стыковочным объемом. Сигнал частичного разряда снимают с соединительного конденсатора и подают на блок-резистор Н-18 и далее на регистратор частичных разрядов. Герметичные элементы ’’линии” заполняют элегазом через имеющиеся на них вентили, контроль за элегазом производят мановаку- умметром.
Понятие о частичном разряде. Частичный разряд, согласно определению, приведенному в ГОСТ 20074-83, является электрическим разрядом, который шунтирует лишь часть изоляции между электродами, находящимися под разными потенциалами.
Частичный разряд в изоляции представляется местным разрядом на поверхности или внутри изоляции. Он проявляется в виде короны, скользящего разряда или пробоя отдельного элемента в изоляции. Частичный разряд возникает в тех местах изоляции, где понижена электрическая прочность. Причиной снижения электрической прочности изоляции может быть растрескивание изоляции, наличие трещин на ее поверхности или внутри, проникновение влаги в изоляцию. Элемент изоляции с пониженной электрической прочностью, являющийся источником частичного разряда, принято называть ’’включением”.
Простейшая схема замещения диэлектрика с ’’включением” представлена на рис. 28.
Частичный разряд возникает тогда, когда напряжение на ’’включении” достигает значения, равного разрядному напряжению ’’включения”, т. е. так называемому напряжению зажигания частичного разряда во ’’включении” Пв 3. При разряде напряжение на ’’включении” уменьшается не до нуля, а до значения напряжения погасания разряда Ц, п, составляющего в большинстве случаев от 10 до 90% напряжения зажигания разряда. Напряжение частичного разряда может быть выражено соотношением
^ч.р=^1 + -|^) ,
где Св - емкость включения; Сд - емкость последовательно включенного с ним диэлектрика; Са - емкость остальной неповрежденной части диэлектрика.
рис. 28. Схема замещения диэлектрика с ’включением’^
Са — емкость исправной части диэлектрика; Су- емкость "включения”; Сд — емкость части диэлектрика, последовательного с ’включением”
Характеристики частичных разрядов. Частичные разряды характеризуют количественные параметры, к которым относятся заряд q, изменение напряжения Д UB между электродами "включения”, выделяемая при разряде энергия W4 p, частота следования пчр, средний ток 1Ч р, средняя мощность р.
Через "включение” при разряде течет ток, определяемый переносом заряда q. Перенос заряда приводит к изменению напряжения на электродах "включения”. Заряд q, проходящий через "включение” при частичном разряде, определяют из соотношения
q = (Св + Сд) (Пв, - Ц, п) = (Св + Сд) ДЦ,
Практически заряд q измерен быть не может, так как его прохождение связано с процессами внутри изоляции. Поэтому принято считать, что изменение напряжения на "включении” происходит при частичном разряде не от действительного заряда q, а от кажущегося заряда q4 р. Под кажущимся зарядом понимается заряд, при мгновенном введении которого во "включение” напряжение между электродами испытуемого объекта изменится на такое же значение, на какое изменилось бы при реальном частичном разряде при переносе действительного заряда q. Кажущийся заряд уменьшается с увеличением толщины d диэлектрика. Из определения кажущегося заряда q4 р вытекает, что q4p = Д(7вСд= q (1 + Сд/Су).
Частичный разряд приводит к выделению в диэлектрике энергии, расходуемой на разогрев и разрушение изоляции испытуемого объекта. Эта энергия запасается на емкостях Св, СдиСа и определяется (при условии, что Са 3> Сд) из соотношения
(Сд+С^^-и^)
^ч.Р= :
При ив-3 * ив.пПри ив-3 * ив.п^Ч.р ^^В.Э ^ч.р^ч.р ’^Ч.р ^^В.Э ^ч.р^ч.р ’
При ив-3 * ив.п
При ив-3 * ив.п
^Ч.р ^^В.Э ^ч.р^ч.р ’
^Ч.р ^^В.Э ^ч.р^ч.р ’
при UB п « UB^при UB п « UB^^ч.р ^Ч.р^Ч.р /^ •^ч.р ^Ч.р^Ч.р /^ •
при UB п « UB^
при UB п « UB^
^ч.р ^Ч.р^Ч.р /^ •
^ч.р ^Ч.р^Ч.р /^ •
Частоту следования лчрчастичных разрядов определяют средним числом импульсов частичных разрядов в секунду. Практически при контроле частичных разрядов учитывают частичные разряды с кажущимся зарядом дчр, превышающим установленное значение, или с кажущимся зарядом, находящимся в определенном интервале.
Средний ток 1 равен сумме кажущихся зарядов всех частичных разрядов, проходящих за одну секунду, и измеряется в кулон в секунду или амперах. Средний ток /чр за интервал времени tn представляет собой сумму абсолютных значений всех зарядов, отнесенных к интервалу времени tn:
^=(194^11 + |9ч.р21+ — +l94.pm IVtn-
При равенстве абсолютных значений всех зарядов /ч р = = пч.р ^Чц/^П •
Если заряды различны по значению, то ток вычисляют по формуле
, '^ lg4.p(i+l)l + lg4.pt!
*ч.р 2 I ni+l ni' "
Для определения среднего тока 7чр следует выбирать не менее четырех уровней (к) кажущегося заряда, при этом начальный уровень должен соответствовать ^, а регулировку уровней рекомендуется производить не более чем через 20 дБ.
Характер частичных разрядов в элегазе зависит, как в любой газовой среде, от давления газа, размеров ’’включения” (расстояния между электродами), в котором происходит разряд, рода диэлектрика и газа. В определенных условиях частичный разряд представляют серией микроразрядов; форма разрядов зависит от материала электродов, между которыми происходит разряд. При ’’включениях”, расположенных вдоль направления силовых линий поля, электрическая прочность диэлектрика меньше ввиду большего выделения энергии.
Частичные разряды на напряжении переменного тока. Напряжение на изоляции, в том числе на ’’включении”, соответствует приложенному напряжению, изменяющемуся по закону и = = Um sin ut, где Um - амплитудное значение напряжения.
Во ’’включении” частичный разряд произойдет лишь при значении напряжения зажигания разряда 17вз . После пробоя-разряда "включения” напряжение уменьшится до значения напря-
жения погасания разряда Пвп, а после погасания частичного разряжение на "включении” снова возрастет до значения Пв-3 , произойдет опять разряд, затем погаснет и т. д. Разряды чередуются через промежуток времени, необходимый для восстановления напряжения на "включении” до величины Пвз , т. е. изменение напряжения A UB = l/B3 - UB-n на емкости включения Св следует закону изменения питающего напряжения (в нашем случае синусоидального).
Повторение частичных разрядов на "включении” будет продолжаться до момента прохождения синусоиды питающего ■пряжения амплитудного значения. При прохождении через максимум "включение” будет находиться под потенциалом, определяемым интервалом A UB, т. е. между Пв-3 и Пв п . На ниспадающей части положительной полуволны напряжение на "включении” уменьшается до нуля, а затем на отрицательной полуволне увеличивается до минус Пв з, т. е. увеличение напряжения происходит на отрицательной полуволне до значения минус Пвз. Частичный разряд на "включении” приводит к уменьшению напряжения до значения минус Пв п и т. д.
При таком механизме частичные разряды прекращаются при прохождении кривой напряжения через максимумы и вновь возникают при таком значении напряжения на объекте, при котором изменение напряжения на "включении” достигнет А1/в = = ~ I ^в.з ~ ^4.п I • Частота и характер изменения частичных разрядов на отрицательной полуволне аналогичны и на положительной полуволне. В результате таких изменений дальнейшее повышение напряжения приводит в отдельных случаях к резкому возрастанию интенсивности частичных разрядов и возрастанию единичного кажущегося заряда единичного частичного разряда. Такие заряды называют критическими, они характеризуются кажущимся зарядом порядка 10"10 К л (для конденсаторной изоляции) и 10-8 -я 10-7 Кл (для кабельной и аппаратной изоляции). Различие в интенсивности частичных разрядов определяется особенностями конструкции и структуры изоляции "включений”, в которых развиваются разряды. Критические частичные разряды приводят к более интенсивному разрушению изоляции, сокращают срок службы изоляционных конструкций. Эти разряды, а также начальные частичные разряды имеют степенную зависимость напряжения (например, Рчр = АЕа\ но для критических разрядов показатель степени а значительно больше (а = 12 + 16), чем для начальных частичных разрядов.
Диэлектрические потери при наличии частичных разрядов. При возникновении частичных разрядов большой интенсивности увеличиваются диэлектрические потери в изоляции. Это происходит за счет увеличения мощности, выделяемой при частичных разрядах.
При наличии частичных разрядов потери в диэлектрике проверяемого объекта емкостью Сх представляют в виде суммы потерь в основной изоляции и потерь частичных разрядов Рч.р. В то время как тангенс диэлектрических потерь практически не зависит от напряжения, сами потери пропорциональны квадрату напряжения, т. е. Ра = IF о Сх, tg 6а = LPg, где g = оСх tg 6а -эквивалентная активная проводимость.
При наличии ’’включения” или нескольких однородных "включений” мощность частичных разрядов возрастает пропорционально линейно приложенному напряжению, и с учетом диэлектрических потерь Рч р диэлектрические потери в изоляции tg 6Х могут быть определены из соотношения: tg 6Х = (Ра +РЧ р)/ оСх.2Um
Число частичных разрядов тч р за один полупериод тчр= ^ч-р при <К UBi3, где Um - амплитудное значение синусоидального напряжения.
Число разрядов пч р во ’’включении” за 1 с будет пЧр = 2/ тчр, где /—частота приложенного напряжения.
Мощность частичного разряда Рч р для одного включения при определенном фиксированном числе одинаковых включений пропорциональна приложенному напряжению: Рч.р= 2/Сцивл Um при Lm = °- в общем виде: Рч-р= %<р пч-р= 2/(Сд+Св) (Пв^+<7В-П) X X < Ub m - UBJ1V При 1УВЛ ~ HBJI Рч-р = 4/CnUB^Um - Пч>р).
На практике число ’’включений” в изоляции не остается постоянным, оно растет с увеличением напряжения. Это приводит к большей зависимости числа и мощности разрядов от напряжения.
Каждый частичный разряд имеет свой физический механизм развития. Этот механизм зависит от среды, в которой происходит, и от переносимого им заряда. Физический механизм частичного разряда характеризуется значением кажущегося заряда. Частичный разряд, сопровождающийся излучением, имеет кажущийся заряд q = Ю*15 -е- 10~14 К л и обусловлен развитием электронных процессов в местах наибольшей напряженности поля.
Частичные разряды в виде пробоя жидкого ди- лектрика между отдельными листами бумаги характеризуются зарядом q4p = -IO-12 -s- 10-11 Кл. Частичные разряды с кажущимся зарядом до 10'11 Кл не вызывают быстрого разрушения изоляции, но при длительном воздействии напряжения вызывают старение изоляции и в конечном итоге могут привести к ее разрушению. Эти частичные разряды, называемые частичными начальными разрядами, приводят к изменениям в структуре диэлектрика, например образованию газовых пузырей в бумажно-масляной изоляции из-за разложения отдельных компонентов изоляции или переходу коронного разряда в скользящий поверхностный разряд.
В большинстве изоляционных конструкций с увеличением напряжения растет число включений, в которых развиваются частичные разряды. Появление новых включений ведет к разрушению диэлектрика и увеличению общего объема включений, а это, в свою очередь, приводит к резкому росту диэлектрических потерь, особенно в случаях увеличения напряжения более значения напряжения зажигания частичных разрядов. По увеличению диэлектрических потерь судят о наличии в изоляции частичных разрядов, а при дальнейшем увеличении напряжения диэлектрические потери растут вплоть до пробоя изоляции.
- На рис. 29 приведены зависимости диэлектрических потерь от напряжения tg 6 =/(L). Напряжение возникновения частичных разрядов зависит и от "формы поля, в котором "включение” оказывается в момент появления в нем частичного разряда. Поэтому для изоляционных конструкций большое значение имеет конфигурация электродов, между которыми размещен диэлектрик, например, плоские они или цилиндрические.
Рис. 29. Зависимость диэлектрических потерь от напряжения:
1 — в изоляции без частичных разрядов; 2 — в изоляции при наличии частичных локальных разрядов, с ростом напряжения не увеличивающихся; 3 — в изоляции с частичными разрядами. Увеличивающимися с ростом напряже
ния
Конденсаторы, кабельные муфты, места выхода изоляции из паза, вводы и трансформаторы тока с конденсаторной изоляцией имеют поверхности с острыми краями. У такого вида изоляции среднюю напряженность поля частичного разряда определяют cooi ношением Еч р = Ad -0'5 , где d - толщина изоляции; постоянная А зависит от вида частичного разряда. Из этой зависимости следует, что с уменьшением толщины изоляции увеличивается напряжение частичного разряда. Поэтому для улучшения качества изоляции и увеличения напряжения частичных разрядов изоляция должна быть не однослойной, а многослойной с толщиной слоя d/n. Еще лучше, если эти слои разделены металлическими прокладками. У изоляции однослойной с острыми краями при приложении напряжения возникает краевой эффект, который делает электрическое поле резко неоднородным, поэтому мероприятия по изоляционным конструкциям с точки зрения улучшения их эксплуатационных качеств должны всегда реализовываться.
В слабо неоднородном поле частичные разряды возникают практически при приложении напряжения на ’’включение”, равного напряжению зажигания разряда Чв,3. При неизменном размере ’’включения” напряженность уменьшается с увеличением толщины диэлектрика значительно слабее (при условии ед>ев), нежели в неоднородном поле.
При условии Ед = Ев напряженность частичного разряда в однородном поле не зависит от толщины диэлектрика. При Ед <ЕВ напряженность частичного разряда несколько возрастает с увеличением толщины диэлектрика.
Частичные разряды на напряжении постоянного тока. Частичные разряды при приложении напряжения постоянного тока (постоянного напряжения) проявляются в виде пробоев ослабленных участков изоляции. Частичные разряды на постоянном напряжении возникают в момент включения напряжения или при его изменении во времени, и в этом их отличие от разрядов на переменном напряжении. Эти частичные разряды образуют на ’’включении” поверхностные заряды, их формируют свободные ионы вследствие ионизационных процессов, предшествующих разряду. После погасания частичного разряда напряженность поля на ’’включении” изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени стекания ти поверхностного заряда. В результате стекания заряда напряженность во ’’включении” возрастает, и повторный частичный разряд происходит
тогда, когда напряженность, создаваемая поверхностным зарядом, уменьшится на значение, равное разности между напряжениями UBa и UB-n. При постоянном времени ти частота частичных разрядов, т. е. интервал между ними, определяется степенью превышения приложенного напряжения над напряжением погасания частичного разряда.
Характеристики частичных разрядов на постоянном напряжении в большой степени зависят от температуры изоляции, так как с увеличением температуры увеличиваются проводимость и скорость диффузии поверхностных зарядов, благодаря этому уменьшается постоянная времени стекания ти зарядов, образующихся на поверхности "включения”.
С ростом температуры увеличивается интенсивность частичных разрядов (увеличивается число разрядов в секунду) и уменьшается напряжение начальных частичных разрядов. Как показали опыты, повышение температуры с 20 до 80°С уменьшает напряжение начальных разрядов в 2 раза, хотя изменение напряжения частичного разряда зависит и от состава изоляции. Так, для конденсаторной изоляции, пропитанной трансформаторным или кабельным и конденсаторными маслами, оно различно. Это подтверждает определенную роль диффузионных процессов в развитии частичных разрядов на постоянном напряжении из-за различной вязкости пропитывающих масел. Поэтому на постоянном напряжении лучше, надежнее работает изоляция, имеющая более вязкую пропитку.
Требования к испытательной установке для обнаружения частичных разрядов. Измерение частичных разрядов производят для определения: интенсивности частичных разрядов при определенных нормированных значениях напряжения; напряжения возникновения и напряжения погасания частичных разрядов; наличия или отсутствия частичных разрядов при значениях рабочего напряжения.
Частичные разряды в испытуемой изоляции вызывают изменение переносимых через "включения” разрядов. Поэтому метод измерения частичных разрядов построен на измерении изменений зарядов элементов измерительной схемы при частичных разрядах.
Интенсивность частичных разрядов количественно определяется: кажущимся зарядом q единичного частичного разряда, частотой следования п частичных разрядов и средним током I частичных разрядов. Дополнительно для оценки интенсивности
используют: суммарный заряд Q за интервал времени Т, мощность Р частичных разрядов и квадратичный параметр Д частичных разрядов.
Испытательная установка должна обеспечивать измерения всех необходимых характеристик частичных разрядов проверяемого элегазового оборудования. Испытательная установка включает источник повышенного напряжения, соединительный конденсатор, систему соединения шин высокого напряжения, измерительное устройство, защитные резистор и разрядник, а также фильтр нижних частот. К испытательной установке относится и соединительный отсек, сочленяющий испытуемое оборудование с источником высокого напряжения.
Источник высокого напряжения, соединительный конденсатор, высоковольтные вводы установки не должны быть источниками помех и разрядов, искажающих характеристики частичных разрядов.
Фланцы, втулки и другие соединения должны исключать появление в процессе измерений коронирующих разрядов. Для ограничения внешних помех применяют фильтры низких частот на стороне высокого напряжения. Разрядник обеспечивает ограничение до безопасного уровня напряжения на измерительных элементах при пробое объекта. Роль фильтра верхних частот играет измерительный элемент с соединительным конденсатором или испытуемым объектом.
Для измерения характеристик частичных разрядов обычно применяют одну из трех известных схем или их комбинации, т. е. одни характеристики измеряют по первой схеме, другие - по второй или третьей. Чаще же всего работы организуют так, чтобы измерения вести по одной схеме.
Схему с включением измерительного органа в ветвь заземления объекта испытаний (рис. 30,а) применяют при возможности снятия заземления с обоих выводов испытуемого объекта, она целесообразна при малых емкостях объектов (малое отношение Со И/Сс). Схему с включением измерительного органа в ветвь заземления соединительного конденсатора (рис. 30,6) применяют при невозможности снятия заземления с одного из выводов испытуемого объекта и при больших значениях емкости объекта Со и (большое отношение Сои /Сс).
При влияниях применяют балансную схему (рис. 30,е), которая при измерениях уменьшает влияние помех электростатического поля и внешних помех. В этой схеме в качестве соеди-
Рис. 30. Схема включения измерительного органа частичных разрядов:
а — в ветвь заземления объекта испытания; б — в ветвь заземления соединительного конденсатора; е — балансная схема; Z — фильтр низких частот; ZH — сопротивление измерительных элементов; Р—измерительный орган; PF — устройство защитное; TL — трансформатор согласующий; Свх — емкость входная; Сс — емкость соединительного конденсатора; С^—емкость объекта испытания
нительного конденсатора используют специальный конденсатор, емкость которого выбирают по значению, близкому к значению емкости объекта, а также два регулируемых малоиндуктивных резистора и согласующий симметричный трансформатор или усилитель с симметричным входом.
Во всех схемах значения емкости соединительного конденсатора Сс и входной емкости Свх измерительного устройства подбирают так, чтобы обеспечить измерение частичных разрядов необходимой интенсивности.
В качестве измерительного органа в схемах применяют:
настроенный контур или фильтр со сложной схемой, при этом параметры L и С контура выбирают из условия, чтобы частоты контура и измерителя соответствовали;
резистор с большим сопротивлением (от нескольких ом до нескольких тысяч ом) для повышения чувствительности схемы;
обмотку индуктивности, при этом индуктивность ее должна
6-6017
быть постоянной в процессе измерения характеристик частичных разрядов во всем диапазоне амплитуд напряжения.
При применении в схемах между измерительным органом и входом измерительного прибора согласующего трансформатора частотная характеристика его должна быть в пределах частотной характеристики измерительного прибора. Приборы для регистрации частичных разрядов должны обеспечивать измерение всех характеристик частичного разряда: кажущийся заряд q, частоту следования п, средний ток 1. Кажущийся заряд оценивают специальным измерителем, показания которого пропорциональны значениям заряда. Основными элементами прибора являются усилитель, измерительный преобразователь (амплитудный импульсный вольтметр) и отсчетное устройство.
На напряжении постоянного тока частичные разряды регистрируют осциллографом, при этом рекомендуют одновременно использовать счетчики импульсов. Для регистрации кажущегося заряда применяют измеритель радиопомех с полосой рабочих частот от 0,15 до 3 МГц. При использовании измерителя радио- помех особое внимание следует обратить на отсутствие паразитных параллельных емкости и индуктивности, ибо наличие их в измерительном элементе делает показания прибора непропорциональным его сопротивлению и приводит к искажению измеряемого значения заряда q, указываемого в микровольтах (мкВ). Найденное эквивалентное значение кажущегося заряда указывают тоже в микровольтах. Если для измерения кажущегося заряда используют амплитудный импульсный вольтметр со стрелочным отсчетом, измеритель должен обеспечивать измерение кажущегося заряда как положительных, так и отрицательных импульсов частичных разрядов с частотой следования не более 100 импульсов в секунду.
Для измерения среднего тока I частичных разрядов применяют измерительные приборы, показания которых пропорциональны значению среднего тока разрядов, т. е. сумме абсолютных значений амплитуд импульсов напряжения, поступающих на вход прибора за 1 с.
Частоту следования и частичных разрядов измеряют прибором, определяющим среднее число частичных разрядов обеих полярностей в течение 1 с. Наибольшая скорость измерителя частоты следования импульсов не должна превышать 10 000 с-1. Удобнее применять прибор со ступенчатым регулированием разрешающего времени (1 - 10 -100 мкс).
82
Измерение характеристик частичных разрядов допускается производить многоканальным прибором, разрешающим одновременное измерение нескольких характеристик частичных разрядов. Для измерения частичных разрядов измерительные приборы должны быть правильно отградуированы. Градуировку выполняют на полностью собранной схеме при присоединенном объекте испытаний импульсами, получаемыми от градуировочного устройства. Градуировочное устройство, включая соединительные провода, экранируют, а градуировочный конденсатор устанавливают как можно ближе к выводу объекта.
Для регистрации частичных разрядов разрешается применять только проверенные в соответствии с требованиями ГОСТ измерительные приборы.
Градуировка измерительной аппаратуры для каждой измерительной схемы и испытательной установки выполняется раздельно. Выполнять ее следует до и после испытаний для нескольких значений измеряемой величины при одних и тех же значениях напряжения, положениях регулятора чувствительности и показаний отсчетного устройства.
Наиболее распространены два вида градуировки: параллельная и эквивалентная. При параллельной градуировочное устройство включают параллельно объекту испытания (рис. 31,а), а при эквивалентной включают дважды и делают два измерения: одно - между выводом высокого напряжения и ’’землей”, второе - между выводом низкого напряжения объекта испытания и ’’землей” (рис. 31,6). Напряжение градуировочного генератора регулируют так, чтобы показания отсчетных устройств были одинаковыми.
Рис. 31. Схемы включения градуировочного устройства:
о — параллельные; 6 — эквивалентная; Z — фильтр нижних частот; Q — генератор градуировочный; Свх— емкость входная; С-О и, Сс, Со— соответственно емкости объекта испытания, соединительного и градуировочного конденсаторов; 2И — сопротивление измерительного устройства
Для получения правильных результатов измерения характеристик частичных разрядов испытательную установку и особенно ее измерительную часть защищают от помех, которые могут влиять на оценку характеристик частичных разрядов. Перед измерениями оценивают уровень помех и принимают меры для исключения их из схемы измерения.
Уровень внешних помех определяют по показаниям указателя прибора на малом значении напряжения или при его отсутствии и при отсутствии каких-либо внешних разрядов в испытательной установке и объекте испытаний. Уровень внутренних помех определяют при нормированном значении испытательного напряжения в схеме, где объект испытания заменяют конденсатором, значение емкости которого близко к значению емкости объекта. Этот конденсатор не должен иметь собственных частичных разрядов.
Защита от помех достигается надежным заземлением всех элементов испытательной схемы и расположенного вблизи от объекта испытания постороннего оборудования, не входящего в схему испытаний. Ограничивают также влияние помех: проведением испытаний на частотах, отличных от частоты помех; фильтрами нижних частот; временным сдвигом по фазе питающего напряжения; экранированием помещения, в котором проводят испытания; проведением измерений по балансной схеме. Во всех случаях измерение частичных разрядов производят в условиях, когда уровень влияющих на чувствительность измерений помех в 2 раза меньше нормированной интенсивности частичных разрядов.
Для испытания оборудование специально подготавливают, его поверхность очищают от грязи и влаги. Скорость изменения испытательного напряжения должна соответствовать заводским требованиям.
Напряжение возникновения ивзи напряжение погасания UB>п частичных разрядов измеряют при приложении к объекту напряжения. Сначала прикладывают напряжение меньше предполагаемого напряжения возникновения частичных разрядов и постепенно увеличивают его до момента достижения нормированного уровня интенсивности разрядов - значение напряжения в этот момент и определяет напряжение возникновения частичных разрядов.
Для определения напряжения погасания частичных разрядов устанавливают напряжение, на 10% превышающее по значению 84
напряжение возникновения частичных разрядов, а уж затем уменьшают напряжение до таких значений, когда интенсивность частичных разрядов станет меньше нормированного значения, т. е. разряды практически исчезнут. Это напряжение и будет определять значение напряжения погасания частичных разрядов.
При выявлении частичных разрядов следует помнить, что во всех случаях уровень испытательного напряжения для конкретного вида оборудования не должен превышать значения испытательного напряжения для этого оборудования.
Источник высокого напряжения для испытаний. Общие требования к источнику напряжения заключаются в том, что он должен обеспечивать необходимый уровень испытательного напряжения, иметь достаточную мощность, при этом потребляемая им мощность должна быть как можно меньше в достаточно широком диапазоне емкости испытуемого объекта: 200-5000 пФ. Для уменьшения потребляемой мощности источник для испытания элегазового оборудования выбран резонансным. Источник должен быть транспортабельным, иметь относительно небольшую массу, быть малошумным и не иметь собственных частичных разрядов в диапазоне испытательных напряжений.
В качестве источника высокого напряжения при испытании элегазового оборудования на подстанции, оборудованной КРУЭ на напряжение 110 кВ, применялся каскад (рис. 32,а) из однофазных испытательных трансформаторов: первая ступень каскада представляет трансформатор типа ИОМН-100/100 напряжением 100 кВ, мощностью 100 кВ-A, вторая (верхняя) ступень - два трансформатора типа ИОМН-100/20 напряжением 100 кВ, мощностью 20 кВ-A. В зависимости от емкости объекта и необходимого для испытания тока нагрузки обмотки высшего напряжения трансформаторов второго каскада соединяют последовательно или параллельно.
Последовательное соединение трансформаторов верхней ступени применяют в случаях, когда ток нагрузки на стороне высокого напряжения не превышает 0,2 А. В этой схеме каждая катушка с переменной индуктивностью возбуждает обмотку своего испытательного трансформатора (рис. 32,6). Параллельное соединение трансформаторов используется при токах нагрузки на высокой стороне до 0,4 А, катушки индуктивности при этом соединяются последовательно (рис. 32,в).
Рис. 32. Общий вид (а) испытательной установки, последовательное (6) и параллельное (в) соединения обмоток испытательных трансформаторов источника высокого напряжения:
Г — трансформаторы; Сор — емкость объекта испытания; 1 — пульт управления; 2 — регуляторы напряжения; 3 — фильтр сетевой; 4 — шкаф силовой; 5 — барабан с кабелями; 6—дроссели регулировочные LI —L3; 7 — трансформатор нижней ступени типа ИОМ-100/100; 8 — фильтр; 9 — трансформаторы верхней ступени типа ИОМ-100/20; 10 — экран электростатический; 11 — приборы контроля испытательного напряжения; 12 — изоляторы опорные
Для уменьшения собственных частичных разрядов в испытательной установке и уменьшения напряжения их зажигания следует применять схему с последовательно включенными трансформаторами второй ступени.
Настройка источника высокого напряжения в резонанс осуществляется регулировочными дросселями L2 и L3 путем смещения их магнитопроводов в процессе регулирования верхней ступени.
Для регулирования напряжения питания трансформатора типа ИОМ-100/100 применены два регулятора типа РНО, обеспечи- 86
вающие при токе до 40 А диапазон регулирования напряжения от 0 до 380 В.
Источник высокого напряжения, примененный при испытании оборудования ячеек КРУЭ напряжением ПО кВ, обеспечивал при трех испытательных трансформаторах напряжение порядка 190 кВ при токах нагрузки до 0,2 А. Настройка источника в резонанс во всех случаях производится при подсоединенной нагрузке.
Соединительная линия высокого напряжения (в дальнейшем линия) предназначена для ввода высокого испытательного напряжения в испытуемые элементы КРУЭ, регистрации и измерения частичных разрядов, а также испытания изоляции элегазового оборудования повышенным напряжением переменного тока.
Линия (рис. 33) состоит из отдельных герметичных узлов, соединяемых болтовыми соединениями фланцев корпусов и монтируемых для большей жесткости на специальной металлической раме. К герметичным узлам линии относятся: высоковольтный ввод 1 "элегаз - воздух”, к которому подсоединяют высоковольтный вывод верхней ступени источника высокого напряжения; блок фильтра 3; соединительный конденсатор 4 с высоковольтным и низковольтным электродами; разъединитель; емкость калибровочная 5; стыковочный корпус 6 со съемной штангой.
К линии относится также блок регистрации частичных разрядов 9 с входным устройством 8.
Индуктивный фильтр выполнен из 18 катушек, намотанных на тороидальный сердечник проводом диаметром 0,25-0,3 мм (число витков в катушке 240-260). Катушки насаживаются на стеклоэпоксидный стержень, с обеих сторон оканчивающийся электростатическими экранами с защитными разрядниками. Схема фильтра и частотная характеристика приведены на рис. 34. Разрядники типа Р-21 защищают фильтр от пробоя. Каждая катушка имеет алюминиевые выравнивающие экраны. Экраны соединены с началом катушки, и, таким образом, потенциал выносится на экран. Диаметр экранов 120 мм. Катушки отделены друг от друга изоляционными кольцами.
Сетевой фильтр представляет собою индуктивно-емкостный фильтр. Он состоит из двух блоков: один блок подключается непосредственно экранированным кабелем к блоку регистрации Частичных разрядов, а второй - через автоматический выключа
NUT-8
Рис. 33. Линия соединительная:
2 — ввод; 2 — корпус соединительный; 3 — фильтр индуктивный; 4 — конденсатор соединительный с высоковольтным и низковольтным электродами; 5 — конденсатор калибровочный; 6 — корпус стыковочный; 7 — объект испытания; 8 — входное устройство; 9 — блок измерительный; 10—осциллограф
Рис. 34. Фильтр индуктивный: о — схема; б — частотная характеристика
тель типа АП-50 к одной из фаз трехфазной сети питания и нулю. Катушки блоков (по две в каждом блоке) наматывают на пермаллоевом сердечнике марки ПМ-70 из провода сечением 0,75-1,2 мм2 по 200 витков. Намотка катушек в блоке осуществлена встречно. Каждая катушка зашунтирована на землю через конденсатор типа МБГО на номинальное напряжение 1 кВ емкостью 2-4 мкФ.
Пульт управления изготовлен в виде отдельных блоков: управления и регистрации частичных разрядов. Пульт запитывается от сети при помощи двухжильного кабеля, намотанного на барабан. На барабане имеются кабель для подсоединения регулятора напряжения к трансформатору первой ступени источника напряжения и многожильный кабель для подключения цепей управления.
Блок управления регулятором напряжения включает отдельно управление нижней ступенью источника высокого напряжения и управление верхними ступенями, испытательными трансформаторами высокого напряжения. Блок имеет блокировку от включения напряжения толчком, которая обеспечивается самовозвратом регуляторов в положение ’’нуля”; сигнализацию положения коммутирующих аппаратов в схеме; кнопку аварийного отключения источника высокого напряжения; приборы, контролирующие напряжение на ступенях источника. Ток, потребляемый при испытаниях из сети, измеряют амперметром. Вольтметры, измеряющие напряжения на ступенях трансформаторов, размещены у основания верхней ступени источника.
Блок регистрации частичных разрядов включает измеритель частичных разрядов типа MUT-8c резистором Н-18; измеритель сигнала частичных разрядов (вольтметр типа B3-13, дополнен ный трехзвенным PC-фильтром с резисторами до 10 кОм и емкостями по 300 пФ, включенным параллельно детектору на выходе широкополосного фильтра); осциллограф для измерения амплитуд частичных разрядов; калибровочный генератор типа РЕТ-2; сетевой фильтр, включенный в одну из фаз питания и нуль, служащий для подавления высокочастотных помех в сети питания приборов.
В силовом шкафу смонтирован ы автоматические воздушные выключатели и рубильник (видимый разрыв).
Подготовку установки начинают с проверки готовности к работе источника высокого напряжения. Для этого собирают элек трическую схему испытаний. Заземляют высоковольтный вывод
89
источника с помощью переносной заземляющей штанги. Обмотки трансформаторов высокого напряжения второй ступени в зависимости от требуемого тока нагрузки и значения испытательного напряжения соединяют последовательно или параллельно. Соединение производят с помощью соединительных шин - труб диаметром не менее 45 мм.
При последовательном соединении шину одним концом прикрепляют к высоковольтным вводам первой ступени и одного из трансформаторов второй ступени, второй шиной соединяют ввод второго трансформатора с объектом испытания и фильтром. Обмотки низкого напряжения трансформаторов соединяют каждую со своим дросселем. При параллельном соединении высоковольтные вводы трансформаторов второй ступени соединяют одной шиной, другая шина при этом соединяет ввод трансформатора первой ступени с экраном одного из вводов трансформаторов второй ступени. Обмотки низкого напряжения трансформаторов соединяют последовательно, регулирующие дроссели также соединяют последовательно.
При сборке схемы обращают особое внимание на надежность заземлений между отдельными ступенями источника высокого напряжения: каждая установка должна быть заземлена не менее чем тремя переносными заземлениями.
Линия высокого напряжения. Проверяют прежде всего техническое состояние отдельных элементов линии, проверка заключается в следующем.
Проверяют по показанию манометра давление элегаза, оно должно быть в пределах 0,25 МПа. Если избыточное давление менее нормы, добавляют элегаз до рабочего давления. Если манометр вообще не показывает избыточного давления (избыточное давление отсутствует), прежде всего следует убедиться в отсутствии течи газа, а если ее обнаружива! хг, устраняют ее причину; после устранения течи высушивают согласно принятой на монтаже технологии заполняемый объем: сушка заключается в вакуумировании до минус 1°С по мановакуумметру в течение 30-40 мин и заполнении объема сухим сжатым азотом до избыточного давления 0,05 МПа по вакуумметру и выдержкой в течение 30-40 мин. Такую операцию производят не менее 5 раз. После окончания сушки объем заполняют элегазом до рабочего давления.
Проверяют сопротивление фильтра путем измерения его сопротивления омметром. Измерение производят междУ высе- 90
ковольтным вводом и съемной штангой стыковочного узла. Сопротивление фильтра должно быть в пределах 80-100 Ом.
Проверяют согласно заводским рекомендациям работу аппаратуры осциллографа и измерителя типа MUT-8.
Проверяют правильность установки межэлектродного расстояния калибровочного конденсатора Ск. Для этого с зажима 100 пКл калибровочного генератора РЕТ-2 подают через розеточный контакт в стыковочный объем калибровочный сигнал и снимаю г показание на измерителе MUT-8, а амплитуду импульса при этом измеряют осциллографом. Этот же сигнал подают с зажима ГЪ РЕТ-2 на калибровочный конденсатор. Изменяя с помощью регулировочног винта межэлектродное расстояние на калибровочном конденсаторе, добиваются равенства показаний MUT-8 и на экране осциллографа: они должны быть такими же, как при подаче сигнала через розеточный контакт. Подачу сигнала осуществляют при помощи съемных штанг.
Производят градуировку схемы измерения частичных разрядов. Для этого корпус линии и калибровочный генератор РЕТ-2 должны иметь общую землю.
Подают калибровочный заряд ГЫ на калибровочный конденсатор и включают питание прибора РЕТ-2. Фиксируют показания измерителя частичных разрядов MUT-8 и осциллографа, а также положение ручек чувствительности на этих приборах (MUT-8 и осциллографе). Положение ручек после градуировки не изменяют. После градуировки отключают питание генератора РЕТ-2 и отсоединяют генератор от калибровочного конденсатора.
Коэффициент масштаба к = Qq/A, где Q0=100 пКл - заряд, снимаемый с генератора РЕТ-2 (расстояние калибровочного конденсатора отрегулировано); Л- показания прибора MUT-8 или амплитуда импульса на осциллографе, В.
Амплитуду импульса на экране осциллографа в вольтах определяют как произведение коэффициента усиления осциллографа (В/см) и значения амплитуды импульса (см).
Проверяют после градуировки схемы измерения частичных разрядов отсутствие собственных частичных разрядов в установке (при заряде Q > 10 пКл) до напряжения 100 кВ. Для этого испытательное напряжение от 0 до 100 кВ подают ступенями и в течение 20-30 мин через каждые 10 кВ непрерывно контролируют частичные разряды по осциллографу и измерителю MUT-8.
В случаях, если Q > 10 пКл, отыскивают место частичных разрядов при помощи акустических датчиков, для этого увеличе-
нием уровня испытательного напряжения или уменьшением давления газа в линии доводят уровень частичных разрядов до 25 пКл. Перебирают дефектный участок испытательного оборудования, устраняют дефект, после этого снова проверяют установку на отсутствие собственных частичных разрядов. Если требуется, проверяют и градуировку схемы.
Проверяют индуктивность фильтра Ьф = 20 ±20%, Гн, для этого от сети через автотрансформатор типа ЛАТР подают напряжение 220 В частоты 50 Гц, устанавливают ток I = 100 мА и измеряют при этом на выводах обмотки напряжение U. Индуктивность фильтра подсчитывают по формуле: Еф =U/uI , где U - в вольтах, ток / - в амперах.
Проверяют правильность сборки соединительного конденсатора Сс. При плавном увеличении испытательного напряжения пробивное напряжение его должно быть не менее 50 кВ (Ппр > 50 кВ).
В случае ремонта фильтра или перемотки его сердечника проверяют частотную характеристику фильтра измерением затухания (отношение сигналов на входе и выходе фильтра) в диапазонах: 10-100 кГц через каждые 10 кГц; 100 кГц - 1 МГц через каждые 100 кГц.
После проверки технического состояния линии собирают схему испытания. Этому должно предшествовать полное окончание работ по монтажу и технологическим операциям по элегазу. Стыковочный объем закрывают крышками с вакуумными уплотнениями, после этого его вакуумируют и заполняют элегазом до рабочего давления.
Сборку схемы испытаний рекомендуется начинать с заземления корпусов всех элементов. Заземление производят медным гибким проводником сечением не менее 4 мм2. Высоковольтную ошиновку присоединяют к измерительному выводу соединительного конденсатора.
Собирают блок регистрации частичных разрядов. Резистор Н-18 соединяют с усилителем (вольтметр B3-13) осциллографа и с измерителем частичных разрядов MUT-8. Вход осциллографа соединяют с выходом усилителя. Блок регистрации частичных разрядов получает питание через сетевой фильтр; включают электронную аппаратуру и подготавливают ее к работе. После проверки действия блока регистрации еще раз убеждаются в правильности сборки схемы и приступают к испытаниям.
Рис. 35. Управление источником испытательного напряжения:
о — пульт; б — панель управления; 1 — блок управления нижней ступенью; 2,3 — блоки управления верхними ступенями; 4 — измеритель типа MU1-8 частичных разрядов; 5 — размножитель частичных разрядов; 6 — усилитель сигналов; 7 — осциллограф; 8 — кнопка ”пуск”; 9 — кнопка “стоп’' 10 — переключение выхода к 1-й и 2-й половинам регулятора; 11 — кнопки управления регулятором; сигнальные лампы: 12 — включения сети питания; 13 — рубильника; 14 — регулятора; 15 — цепей управления; 16 — блока регистрации; 17 — электродвигателя; 18 — установки нуля регулятора; 19 — подключения к 1-й половине регулятора; 20 — подключения ко 2-й половине регулятора; 21 — возможности переключения с 1-й на 2-ю половину регулятора
Работа на установке. Установку собирают в закрытом помещении вблизи с испытуемыми ячейками комплектного распределительного устройства. Если позволяют размеры ячейки, установку монтируют непосредственно в испытуемой ячейке. После подготовки схемы, выполнения необходимых мероприятий, обеспечивающих безопасное проведение испытаний, на установку подают питание от трехфазной сети переменного тока. При включении автоматического воздушного выключателя в силовом шкафу должна загореться сигнальная лампа 12 (рис. 35,6) - питание подано: две фазы запитывают регулировочное устройство, третья фаза - через сетевой фильтр блок регистрации частичных разрядов по схеме ’’фаза - нуль”. Сигнальные лампы 13 и 14 загораются соответственно при включении рубильника (видимый разрыв цепи) и кнопки 8 питания регуляторов РНО.
Включение объекта испытания под напряжение толчком исключают блокировкой, разрешающей подъем испытательного напряжения лишь после самовозврата регулятора в "нулевое” положение. Нулевое положение регулятора сигнализируется
лампой 18. Включают в силовом шкафу установленные в каждую фазу автоматические выключатели, которые подают питание в цепи управления (загорается лампа 15), приборы блока регистрации (лампа 16) и на двигатели (лампа 17).
Подачу испытательного высокого напряжения осуществляют кнопкой 8 ("пуск”), аварийное отключение - кнопкой 9 ("стоп”). Тумблер 10 предназначен для переключения 1-й и 2-й половин регулятора, причем это переключение разрешается произвести только в случае, когда загорится лампа 21 ("переключить”): при уменьшении испытательного напряжения до нуля тумблер 10 включают сначала в положение подключения 2-й половины регулятора (лампа 20), а затем - 1-й половины (лампа 19).
Блок настройки верхних ступеней источника имеет переключатель ступеней регулировки и кнопки включения движения магнитопровода влево и вправо. Путем смещения магнитопровода по отношению катушек осуществляют регулировку дросселей L2 и L3 и настройку источника напряжения в резонанс.
Для регулировки дросселя L1 нижней ступени блок настройки имеет кнопку включения двигателя перемещения последовательного или параллельного подсоединения катушек.
На панели блока управления установлен амперметр для контроля значения тока, потребляемого из сети. При резонансе ток, потребляемый из сети, уменьшается.
Поднимать напряжение кнопкой управления разрешается при горящих сигнальных лампах 14 и 18: при увеличении напряжения загорается лампа 21 ("переключение возможно”), тумблер 10 устанавливается в другое (нижнее) положение, происходит переключение половин регулятора (лампа 20 загорается, 19 - гаснет). После переключения возможно повышение напряжения.
Для уменьшения испытательного напряжения до нуля после загорания лампы 21 ("переключение возможно”) тумблер устанавливается в верхнее положение, и напряжение уменьшается до "нуля”. Кнопкой 9 ("стоп”) отключают панель управления.
Проверяют работу отдельных ступеней каскада в режиме резонанса: на каждой отдельной ступени напряжения должны быть относительно равными. При различии в показаниях приборов (киловольтметров) на втором каскаде и на блоке управления нижним каскадом регулирование напряжения производят изменением индуктивности реакторов. При дистанционном управлении регулировкой без снятия напряжения дроссели маг- 94
нитопроводов перемещают вправо или влево нажатием кнопок на блоках управления настройкой ступеней каскада и, таким образом, добиваются одинаковых показаний киловольтметров на верхнем каскаде и пульте управления. В большинстве случаев регулировку индуктивности выполняют при отключенном напряжении и заземленном высоковольтном выводе каскада трансформаторов.
При регулировке и увеличении испытательного напряжения следят за показаниями амперметра, контролирующего ток на высшем напряжении (высокой стороне). Значения тока не должны быть более 1 А для трансформатора нижней ступени (ИОМ-100/100) и на верхнем каскаде при последовательном соединении не более 0,2 А, при параллельном соединении - не более 0,4 А. При подъеме напряжения измеряют кажущийся заряд Q при значениях напряжения зажигания частичных разрядов. Амплитуды спектров частичных разрядов отмечают по экрану осциллографа на разных уровнях испытательного напряжения. Значение заряда Q вычисляют как произведение показания А прибора и коэффициента масштаба к.
В журнал испытаний заносят: значения ступеней испытательного напряжения; значения заряда частичных разрядов; значения напряжений зажигания и погасания частичных разрядов; спектр осциллограмм импульсов частичных разрядов; время выдержки испытательного напряжения по ступеням - все фиксируют в журнале испытаний.
После окончания всех испытаний или отдельного цикла, отключения напряжения питания линию заземляют и, если необходимо, уменьшают давление элегаза в стыковочном объеме; расстыковывают линию и испытуемый отсек, ячейку. Запрещается категорически при прекращении временно по каким-либо причинам испытания оставлять линию и установку под напряжением. Установка в нерабочем состоянии всегда должна быть обесточена и отключена!
Испытания. По мере монтажа отдельных узлов с целью выявления дефектов испытанию подвергают каждый узел или отсек. По простой схеме производят подъем напряжения до значения 50 кВ от источника напряжения трансформатора типа ИОМ-100/ 100 (нижний каскад испытательной установки). У качественно собранных элементов частичные разряды проявлять себя не должны. При появлении частичных разрядов фиксируют значения их напряжений зажигания и погасания.
Метод отбраковки в процессе монтажа испытанием напряжением ступени 50 кВ позволяет выявить грубые дефекты и устранить их до окончательной сборки ячейки. Простота этих испытаний заключается в том, что их производят в воздушной среде, этим же объясняется ограничение уровня испытательного напряжения значением 50 кВ. Увеличение испытательного напряжения в воздушной среде сверх 50 кВ грозит повреждением изоляции, так как она сконструирована для работы в элегазовой среде, значительно более прочной.
После разборки, устранения обнаруженных дефектов элементы элегазового оборудования рекомендуется снова испытать по простой схеме. Такая последовательная проверка отдельных элементов схемы позволила исключить повреждения изоляции при испытаниях по полностью экранированной схеме при нормированных значениях испытательного напряжения, хотя отдельные частичные разряды все же наблюдались. Если дефекты, вызвавшие эти разряды, с течением времени не исчезали, приходилось вновь перебирать те элементы, где были обнаружены дефекты. Как показал опыт СКТБ ВКТ Мосэнерго, помощь в обнаружении места расположения дефекта оказывает высокочастотная дефектоскопия.
Обнаружение дефектов в изоляции элегазовых устройств. В настоящее время практическое применение нашли два метода обнаружения дефектов в изоляции элегазовых устройств: по амплитудным спектрам частичных разрядов и регистрацией акустических колебаний при помощи ультразвука. Оба метода разработаны СКТБ ВКТ Мосэнерго совместно с Ленинградским заводом ’’Электроаппарат”, изготавливавшим элегазовое оборудование для подстанции. При пусконаладочных работах на подстанции напряжением ПО кВ с 28 элегазовыми ячейками обнаружение дефектов производилось только по амплитудным спектрам частичных разрядов, так как метод регистрации дефектов при помощи ультразвука к тому времени не был еще достаточно апробирован.
Методика выявления дефектов предусматривала их опознание, классификацию, ликвидацию или локализацию, а также испытание изоляции повышенным напряжением.
Дефекты в элегазовой изоляции различны. Наиболее распространены дефекты в эпоксидных изо >1яторах, что объясняется недостаточно качественным их изготовлением, включая нарушение режима полимеризации. Заусенцы на металлических 96
деталях, проводящие посторонние частицы появляются в элегазовой среде вследствие небрежной сборки отдельных узлов и их монтажа. Посторонние частицы в виде металлической пыли могут появиться от трения подвижных контактов в розеточных соединениях.
Как было уже отмечено, каждый вид дефекта характеризуется своими значениями напряжений зажигания и погасания, кажущегося заряда, среднего тока и числом импульсов в секунду частичных разрядов.
Испытания элегазового оборудования показали, что наиболее распространены подвижные частицы. Эти частицы, независимо от причины их появления, дают два вида дефектов: исчезающий и не поддающийся тренированию. Исчезающие дефекты характеризуются исчезновением кажущегося заряда под действием приложенного напряжения, что может быть объяснено стренированием подвижных частиц с течением времени, т.е. Q (0 -* 0. Другой вид дефекта характерен сохранением определенного по значению кажущегося заряда, который и после тренирования остается практически постоянным, т. е. Q (0 -* const. Это постоянство заряда относится, конечно, к одному значению приложенного напряжения, при другом значении этого напряжения значение кажущегося заряда будет другим, хотя и постоянным для этого значения напряжения. Наиболее опасным дефектом, как показала практика монтажа и эксплуатации элегазового оборудования, являются неисчезающие частицы в зоне эпоксидного изолятора или на его поверхности, эти частицы с течением времени не уходят в зону слабого поля и не выпадают в ловушки.
Частичные разряды возникают иногда на фоне коронирующе- го разряда (короны), в свою очередь, возникающего от каких-либо острых заусенцев, например, заостренный шлиц на крепежном винте, фланце и т. п. Коронный разряд легко определяют, так как его заряд и частота импульсов в большой степени зависят от полярности полуволн переменного напряжения: при отрицательной полуволне кажущийся заряд разряда значительно меньше заряда на положительной полуволне (Q^Q^), а частота импульсов, наоборот, меньше на положительной полуволне (N_ > N+).
Физические процессы, характеризующие развитие коронного разряда из стримера, делают напряжение зажигания коронного
разряда большим по значению, нежели напряжение зажигания частичного разряда от подвижных частиц, и его заряд на положительной полуволне находится в пределах 100 - 1000 пКл. Коронный заряд представляет собой постепенное стечение зарядов с острия, образуя сначала стримеры, а уж затем переходя в корону.
Подвижные частицы в электрическом поле образуют частичный разряд, как только приложенное напряжение достигнет значения напряжения зажигания: чем ближе подвижные частицы к какому-либо из электродов, тем меньше напряжение зажигания частичного разряда.
Частичные разряды возникают в объеме элегазового оборудования и из-за нарушения геометрических размеров внутри конструкций, изменения конфигурации токоведущих частей и отдельных электродов. Эти дефекты сами по себе слабо искажают электрическое поле и часто не приводят к частичным разрядам, но с уменьшением в отдельных случаях изоляционных расстояний могут привести к уменьшению электрической прочности отдельных элементов оборудования. Следует обратить внимание и на такой факт: в элегазовой изоляции могут образовываться диэлектрические частицы, характеризующиеся очень малым зарядом частичного разряда, а это при наличии проводящих частиц делает практически невозможным регистрацию непроводящих частиц.
Обнаружение дефектов по спектрам частичных разрядов. Порядок подачи испытательного напряжения зависит от состояния изоляции: без дефектов; стренированная, т. е. улучшенная; дефектная.
Каждое испытание состоит из нескольких этапов (рис. 36): этап I - подготовительный;
этап II - выдержка испытательного напряжения;
этап III - уменьшение испытательного напряжения;
этап ZV - дополнительное кондиционирование;
этап V - испытание напряжением наибольшего значения;
этап VI-проверка изоляции перед включением в эксплуатацию после приложения максимального по значению испытательного напряжения.
Контроль значения испытательного напряжения ведется по киловольтметрам верхней ступени источника напряжения.
Рассмотрим эти этапы испытаний.
Рис. 36. Этапы электрических испытаний для изоляции: а — без дефе ктов; б — улучшенной* в — дефектной
Подготовительный этап I. Независимо от состояния изоляции (а состояние изоляции до испытаний нам практически неизвестно) на этом этапе испытательное напряжение подается на испытуемый объект ступенями. Это позволяет достаточно быстро отбраковать грубые дефекты, облегчает тренировку элегазовой изоляции во времени и фиксирование процессов электрг чсского старения в изоляции.
Значение испытательного напряжения по ступеням определяется величиной напряжения зажигания первых частичных разрядов. Испытательное напряжение сначала увеличивается с нуля до напряжения появления первых разрядов, регистрируемых по осциллографу. На этой ступени напряжения измеряется прибором MUT-8 и осциллографом кажущийся заряд, а спектр частичного разряда записывается анализатором (типа АИ-128, АИ-256 и др.), равно как его амплитуда, число импульсов N на положительной и отрицательной полуволнах. Если с течением времени на этой ступени испытательного напряжения частичные разряды исчезают, т. е. частицы стренировались и ушли, таким образом, из поля, характеристики разрядов Q, N и I
уменьшаются, то время выдержки изоляции на этой ступени определяется временем, необходимым для исчезновения кажущегося заряда, т. е. его уменьшения до нуля (Q = 0).
Затем испытательное напряжение увеличивается до значения напряжения следующей ступени, опять производится тренирование частичных разрядов, и снова измеряются характеристики вновь возникших частичных разрядов. Таким образом, напряжение поднимается тремя-четырьмя ступенями до значения 1,5 1/ф.
Если при увеличении испытательного напряжения до значения рабочего напряжения, равного обычно Пф, частичные разряды не регистрируются, т. е. их нет, то на этой ступени напряжения изоляция всегда тренируется в течение нескольких (5- -10) минут, чтобы убедиться в действительном отсутствии частичных разрядов. Это требование диктуется условием: элегазовая изоляция считается удовлетворительной при отсутствии частичных разрядов на рабочем напряжении, т. е. Q = 0. Так как в этом надо обязательно убедиться, требуется приложение к изоляции напряжения во времени.
После испытания изоляции на ступени рабочего напряжения Пф испытательное напряжение увеличивают ступенями до значений соответственно 1,151/ф и 1,5 Пф , и на каждой ступени изоляция тренируется и измеряются характеристики (Q, N, I) частичных разрядов. Время приложения напряжения на каждой ступени испытательного напряжения определяют характером стабилизации частичных разрядов. По достижении стабилизации, что определяют постоянством кажущегося заряда (0= = const) частичных разрядов, время выдержки испытательного напряжения определяется лишь временем, необходимым для измерения и регистрации всех параметров частичных разрядов на данной ступени напряжения.
Этап длительного тренирования (Л) производится в течение 30 мин; на ступени напряжения 1,5Пф измеряют все параметры имеющихся частичных разрядов, определяют вид дефекта по их спектру и характер проявления дефекта во времени. Выявляют места дефектов при помощи акустических датчиков, устанавливаемых на поверхности корпусов элементов элегазового оборудования.
На этом этапе предварительно решают вопрос о возможности включения элегазового оборудования в эксплуатацию. Учиты-
вают при этом наличие частичных разрядов по эпоксидным изоляторам или вблизи них как наиболее опасный вид дефекта.
Этап снижения напряжения (III). Производят плавное уменьшение значения испытательного напряжения до уровня ступеней, на которых измеряют значения напряжений погасания частичных разрядов, при этом сравнивают значения напряжений зажигания и погасания разрядов при одинаковых значениях заряда Q частичных разрядов.
Испытания на этапе снижения напряжения позволяют принять окончательное решение о состоянии изоляции элегазового оборудования, его включении или переборке и устранении дефектов.
Если после I - III этапов изоляцию признают хорошей и пригодной к эксплуатации, то производят испытание изоляции наибольшим по значению испытательным напряжением, определяемым программой испытания, согласованной заводом-изготовителем КРУЭ.
Этап приложения наибольшего испытательного напряжения (V)заключается в одноминутном приложении испытательного напряжения значением 180 кВ для КРУЭ-110 (320 кВ для КРУЭ-220). Напряжение увеличивают плавным подъемом до значения Цисп с последующим плавным его уменьшением. Выдержки времени на наибольшем значении напряжения практически нет, контроль частичных разрядов не производят.
Этап проверки изоляции после приложения наибольшего испытательного напряжения (VI) проводят для того, чтобы убедиться в отсутствии новых дефектов. После приложения 1/исп могут появиться новые дефекты, не выявленные ранее из-за недостаточной напряженности поля в месте дефекта. Напряжение плавно увеличивают до значения 1,5Нф, затем также плавно уменьшают. Измеряют напряжения зажигания и погасания частичных разрядов и производят выявление по осциллографу характера дефекта. Время выдержки испытательного напряжения на этом этапе не нормируют.
Этап дополнительного кондиционирования (IV) проводят в случаях, если после подготовительных этапов I-III возникают сомнения в результатах испытаний. Цель этого этапа испытания - ускорить процесс развития дефекта и "сжечь” его при повышенной напряженности поля. Для этого испытательное напряжение плавно увеличивают до 125 кВ (для КРУЭ-110)
101
и так же плавно уменьшают, при этом измеряют напряжения зажигания и погасания частичных разрядов и регистрируют характер дефекта, после этого решают вопрос о пригодности испытуемого оборудования к работе. В случае признания оборудования дефектным производят его переборку, устраняют дефекты, и оборудование испытывают вновь.
Ультразвуковой метод дефектоскопии в настоящее время является основным для определения места расположения дефекта в элегазовом оборудовании. Метод внедрен в практику СКТБ ВКТ Мосэнерго (руководитель работ инж. Ю. В. Шматов), им же разработано и применено регистрирующее ультразвуковое устройство (РУЗ).
Устройство регистрирует колебания оболочки, вызванные ударом отдельных частиц или изменением состояния элегаза под воздействием частичного разряда или короны внутри полости контролируемого элемента оборудования. Эти колебания преобразуются пьезоэлектрическим датчиком в электрический сигнал. Датчик может работать в диапазоне частот от 10 до 100 кГц. При низких частотах во избежание большого изменения падения напряжения на датчике нагрузочное сопротивление датчика должно быть по значению большим, так как обычно емкостное сопротивление датчика очень велико. Поэтому предварительный усилитель, монтируемый, как правило, с пьезодатчиком в одном корпусе, имеет большое входное и малое выходное сопротивления, коэффициент усиления предварительного усилителя 100.
Датчик устанавливают на поверхности контролируемого элемента комплектного элегазового оборудования, как показано на рис. 37. От датчика сигнал по кабелю поступает в блок регистрации с оконечным усилителем с коэффициентом усиления около 70. С оконечного усилителя сигнал поступает на самописец или осциллограф или головные наушники (телефоны) - это зависит От регистрирующего устройства, применяемого при конкретных испытаниях.
Снятые при помощи осциллографа осциллограммы (или диаграммы на самописце) позволяют судить о состоянии проверяемого оборудования. Диагностику дефектов производят сравнением характеристик поврежденного оборудования и его исправного состояния. Различие характеристик позволяет дать количественную и качественную оценки повреждения.
Рис. 38. Вид акустического сигнала движущейся частицы при ударе в оболочку
Рис. 37. Установка акустического датчика на оболочке испытуемого оборудования:
1 — корпус (оболочка) оборудования; 2 — соединение клеевое; 3 — гайка; 4 — канал кольцевой; 5 — преобразователь акустический
Для различных видов дефектов осциллограммы имеют свои особенности. Испытательное напряжение (переменное или постоянное), его амплитудные значения в основном определяют эти особенности. Так, например, при движении частицы в элегазе в электрическом поле напряжением 10 кВ частоты 50 Гц и ударе ее в оболочку характеристика ультразвуковых колебаний имеет вид, представленный на рис. 38. Амплитуда ультразвукового сигнала для той же частицы в поле постоянного напряжения оказывается больше почти в 5 раз.
По характеру колебательного процесса в электрическом поле частоты 50 Гц можно судить о типе дефекта. Так, при наличии острия, если при движении частицы амплитуда колебаний не зависит от фазы приложенного напряжения, характер колебательного процесса зависит от фазы испытательного напряжения. Это может быть объяснено тем, что разряд от острия возникает первоначально при отрицательной полуволне и лишь затем при положительной. Такая особенность острия как дефекта позволяет по изменению амплитуд сигнала при положительной и отрицательной полуволнах напряжения частоты 50 Гц выявлять тип дефекта.
Испытания элегазовых ячеек на подстанции подтвердили эффективность метода ультразвуковой дефектоскопии: на протяженном токопроводе по характеру осциллограмм и амплитудам колебаний были определены типы дефектов, при разборке эти предположения подтвердились и были обнаружены метал-
лические частицы (по осциллограмме были ’’частицы”), а также кусок резины и заусенец в сварном сочленении (по осциллограмме было "острие”).
Таким образом, ультразвуковая дефектоскопия позволяет обнаружить и выявить дефекты элегазового оборудования в стадии монтажа и устранить их до окончательной сборки ячеек КРУЭ. Кроме того, ультразвуковая дефектоскопия имеет перед методом частичных разрядов существенное преимущество: она позволяет выявлять дефекты и от диэлектрических непроводящих частиц, в то время как электрическими способами измерения частичных разрядов такие дефекты не выявляют. Поэтому следует предположить, что по мере накопления опыта метод выявления дефектов ультразвуком будут внедрять при монтаже и наладке элегазового оборудования все больше.
Высокочастотная дефектоскопия элегазового оборудования. Всякое испытание элегазовой изоляции в процессе пусконаладочных работ преследует одну цель: убедиться в соответствии ее качества техническим требованиям. Дополнительную информацию о качестве изоляции может дать высокочастотная дефектоскопия при помощи акустической диагностики.
Известны два метода такой диагностики: один - фиксирует дефекты в изоляции во времени и в пространстве без определения причин их возникновения и характера распространения дефектов; другой - определяет эти дефекты также во времени и в пространстве, но с определением причин их возникновения и перспектив развития. Наиболее эффективным для более полной информации о состоянии оборудования является сочетание обоих методов и рапионалвное использование средств контроля за состоянием элегазового оборудования.
Создание многоканальной многодатчиковой системы акустической диагностики с использованием микропроцессорной и цифровой техники повышает надежность контроля изоляции крупных объектов, к которым прежде всего следует отнести элегазовые подстанции. Применение акустического метода диагностики дефектов оказывается наиболее эффективным лишь при использовании совершенных методов обработки получаемой информации, сама же информация должна быть как можно ближе к истине. Поэтому датчики, регистрирующие акустические сигналы, устанавливают непосредственно на поверхности отсеков модуля или ячейки элегазового оборудования.
Рис. 39. Структурные схемы многоканальной системы акустической диагностики элегазового оборудования с параллельным построением каналов (а) и с коммутатором каналов (б):
1 — датчик; 2 — усилитель предварительный; 3 — фильтр высокой частоты; 4 — усилитель основной; 5 — демодулятор; 6 — измеритель уровня аку
стических сигналов; 7 — детектор;
8 — коммутатор каналов; 9 — генератор тактовой частоты; 10— усилитель-формирователь сигналов; 11 — магнитофон; 12 — аналого-цифровой преобразователь;
13 — ЭВМ; 14 — дисплей
При увеличении испытательного напряжения, прикладываемого к испытуемому оборудованию, имеющиеся в нем дефекты могут вызвать частичные разряды, которые воспринимаются датчиками как акустические сигналы. Эти сигналы, проходя через акустический преобразователь, преобразуются пьезоэлементом в электрические сигналы, регистрируемые измерительной аппаратурой.
На рис. 39 приведены структурные схемы системы акустической диагностики. От датчика 1 сигнал поступает в предварительный усилитель 2, оттуда через фильтр 3, основной усилитель 4 и демодулятор 5 на измеритель 6 уровня акустических сигналов.
Для получения более надежных результатов предусилителю предъявляют особые требования, тем более что сигнал от датчика относительно мал (порядка 10 мкВ). Предусилитель должен обеспечивать: наименьшее искажение сигнала (лучше вообще его не давать); оптимальную полосу пропускания с полезным соотношением сигнал/шум; большой коэффициент усиления до 10 дБ от входа приемника до выхода на последующий усилитель; независимость от усиления параметров предусилителя; линейность амплитудной характеристики.
Для ослабления влияния промышленных шумов и внешних акустических помех сигналы специально обрабатывают ранним фильтрованием, а малошумящий предусилитель размещают ближе к датчику, что способствует качественному усилению сигнала (в 100 раз). Вообще размещение датчиков и характер их
крепления на поверхностях элементов КРУЭ имеют большое значение для эффективности выявления дефектов. Датчики следует располагать посредине, в центре каждого проверяемого объема, тем более что акустический сигнал, проходя через эпоксидный изолятор, значительно ослабляется (в 10 раз). Число точек для одного проверяемого полюса должно соответствовать числу каналов в данной применяемой для измерения схеме.
Крепление датчиков на поверхности оболочки проверяемого объекта производят через концентраторы, приклеиваемые эпоксидным компаундом с наполнителем из нитрида бора. Такое крепление увеличивает амплитуду акустического сигнала в 2,5 раза.
На рис. 39 приводятся структурные схемы многодатчиковых систем. В обеих схемах сигнал от датчика поступает в предварительный усилитель, но если в одной схеме сигнал далее через фильтр высокой частоты, основной усилитель и демодулятор поступает в измеритель уровня акустических сигналов (рис. 39 д), то в другой схеме сигнал через детектор 7 попадает на коммутатор каналов 8 (рис. 39,6 ).
Первая схема, используя одноканальные структурные единицы, уже утвердившие себя в эксплуатации, проста в изготовлении, но громоздка и дорога при многоканальности системы.
Вторая схема использует в десятиканальной системе коммутатор каналов, в который поступают сигналы всей многоканальной системы. Скорость коммутации сигналов в коммутаторе регулирует генератор 9 тактовой частоты. После коммутатора сигнал усиливается и формируется, а затем разделяется, и часть поступает на входное устройство с аналого-цифровым преобразователем АЦП-ПВ 12 и ЭВМ 13, другая часть с усилителя-формирователя - на дисплей 14 для непрерывного визуального контроля за объектом испытания.
Для снижения потерь получаемой высокочастотными пьезоэлектрическими датчиками информации в схеме применена демодуляция высокочастотных каналов, в результате чего выделяется наиболее низкочастотная составляющая спектра частотой 100 Гц и ниже.
При подготовке к работе десятиканалъной системы производят калибровку акустической системы регистрации частичных разрядов. Для этого при подъеме испытательного напряжения до значения начала зажигания частичного разряда измеряют 106
величину максимального кажущегося заряда, при этом калибровку измерительной схемы выполняют при помощи генератора РЕТ-2 согласно методике по ГОСТ 20083-74.
Акустические сигналы, появляющиеся при частичных разрядах, усиливают через пьезоэлектрические преобразователи предварительным усилителем, а уж затем поступают на детектор-микросхему. Частоту переключения схемы задают генератором тактовой частоты. Импульсы от генератора поступают на аналого-цифровой преобразователь, формирующий напряжение ступенчатой формы. К входам каналов коммутатора синхронно подают на осциллограф отклоняющие напряжения по горизонтали и вертикали. Таким образом, на экране трубки видно распределение акустических сигналов одновременно от десяти точек испытуемого элемента комплектного элегазового оборудования.
Применение акустического метода диагностики дефектов элегазового оборудования показало его эффективность уже на стадии опытно-промышленного внедрения. Этот метод позволяет регистрировать частичные разряды в момент возникновения одновременно с регистрацией их электрическим методом, а использование при этом многоканальной системы диагностики за состоянием изоляции КРУЭ дает основание считать акустический метод более перспективным в условиях их эксплуатации. К тому же по сравнению с электрическим методом выявления дефектов в КРУЭ акустический метод не требует источника, свободного от частичных разрядов.
Определение вида дефектов элегазового оборудования по акустическим спектрам. Как показали испытания по выявлению дефектов акустическим методом, отдельным видам дефектов свойственны свои акустические спектры.
Частичные разряды в элегазовом оборудовании вызываются различными дефектами, условно их можно классифицировать:
неподвижные частицы и микровыступы. Вызывают ионизацию элегаза вблизи частицы или поверхности выступа как в неоднородном поле, значение заряда частичного разряда определяют этим процессом; спектр дан на рис. 40,а;
небольшие подвижные частицы. Разряд происходит между частицей и электродом, заряд частичного разряда определяется пробивным напряжением промежутка между электродом и частицей, а также емкостью частицы относительно электрода. Спектр дан на рис 40,6;
Рис. 40. Спектры акустических сигналов при различных дефектах:а — в виде микровыступов и неподвижных частиц; 6 — мелких подвижных частиц на заземленной поверхности оболочки ячейки; е — скользящих разрядов по поверхности изолятора; г — разрядов в газовых пустотах изоляторов; 1— напряжение испытательное; 2 — сигнал акустический при дефектахРис. 40. Спектры акустических сигналов при различных дефектах:а — в виде микровыступов и неподвижных частиц; 6 — мелких подвижных частиц на заземленной поверхности оболочки ячейки; е — скользящих разрядов по поверхности изолятора; г — разрядов в газовых пустотах изоляторов; 1— напряжение испытательное; 2 — сигнал акустический при дефектах
Рис. 40. Спектры акустических сигналов при различных дефектах:
а — в виде микровыступов и неподвижных частиц; 6 — мелких подвижных частиц на заземленной поверхности оболочки ячейки; е — скользящих разрядов по поверхности изолятора; г — разрядов в газовых пустотах изоляторов; 1— напряжение испытательное; 2 — сигнал акустический при дефектах
Рис. 40. Спектры акустических сигналов при различных дефектах:
а — в виде микровыступов и неподвижных частиц; 6 — мелких подвижных частиц на заземленной поверхности оболочки ячейки; е — скользящих разрядов по поверхности изолятора; г — разрядов в газовых пустотах изоляторов; 1— напряжение испытательное; 2 — сигнал акустический при дефектах
скользящие разряды на поверхности изоляторов. Заряд частичного разряда определяется емкостью элемента, на поверхности которого появился разряд. Спектр приведен на рис. 40,в;
разряды в газовых включениях твердой изоляции характеризуются быстротой пробоя по сравнению со временем заряда этой емкости. Заряд частичного разряда определяется емкостью газового включения (пустоты) в изоляции. Спектр дан на рис. 40,г.
Таким образом, зная спектры отдельных дефектов, можно по акустическому сигналу определить вид дефекта в элегазовой изоляции. Для этого при дефектоскопии элегазовой изоляции необходимо произвести спектральный анализ полученного акустического сигнала. Спектральный анализ заключается в разложении полученного акустического сигнала во впеменной и частотной плоскостях, для этого сигнал сначала преобразуют в частотной плоскости и при этом отбирают для анализа первые гармоники частотного спектра, имеющие максимальные амплитуды - наиболее информативные компоненты спектра; затем сигнал восстанавливается во временной плоскости. Такой метод контроля частичных разрядов позволяет выявлять вид дефекта и его геометрию, что особенно важно для прогнозирования развития дефекта в процессе эксплуатации оборудования.
«кВА
dB.,
с)
JUUVUW
5)
Рис. 41. Осциллограммы акустических сигналов при:
а"— отсутствии дефекта (посторонние шумы отфильтрованы пли уменьшены до минимального значения); б — коронирующем острие; е — от стружки внутри оболочки; г — от сферопсдобнсй частицы внутри оболочки
Вид дефекта выявляют и при анализе осциллограммы акустического сигнала на экране осциллографа или дисплея. Если частичные разряды на входе преобразователя создают сигналы, не превышающие порога чувствительности измерительного устройства при заданном значении испытательного напряжения (шумы и прочие помехи при этом отфильтровывают), на экране регистрируют сигналы, дающие практически прямую линию (рис. 41,а). Дефекты отсутствуют.
Для нахождения места расположения дефекта при проверке какого-либо объема КРУЭ преобразователи должны распола- 109
гаться так, чтобы место дефекта было определено с практической точностью. Делается это так: три преобразователя располагают последовательно на поверхности исследуемого объема и место дефекта определяют по точке, в которой амплитуда сигналов была наибольшей по сравнению с амплитудами сигналов в соседних точках справа и слева. Если при этом уровень сигнала от преобразователей превосходит более чем в 2 раза уровень шумов, производят классификацию дефектов. Скорость развертки самописца 250 мм/с.
При сигналах, показанных на рис. 41,6, дефекты проявляются в виде "коронирующего острия”, т. е. это могут быть задиры на электроде, заусенцы, острие сварных швов, неподвижные частицы. При сигналах, имеющих импульсный характер (рис. 41,в, г), дефекты оказываются в виде подвижных частиц. Стружка, свободно плавающая в электрическом поле между электродами внутри объема, дает картину рис. 41,в, сфероподобная подвижная частица - рис. 41,г. Таким образом, и визуальный анализ видеограмм позволяет тоже определить вид дефекта и место его расположения.
Следует заметить, кроме того, что изменение геометрии дефекта фиксируют и по характеру зависимости амплитуды акустического сигнала от испытательного напряжения частоты 50 Гц, приложенного к объекту испытания.
Оценка испытаний. Критерием оценки качества изоляции элегазового оборудования в результате испытаний является значение кажущегося заряда частичных разрядов, выявленных при приложении повышенного испытательного напряжения.
При испытаниях напряжением до 1 Пф в элегазовом оборудовании частичные разряды быть не должны, т. е. кажущийся заряд Q = 0.
При приложении испытательного напряжения от 1С/ф до 1,15 Пф к элегазовому устройству со стабильными дефектами кажущийся заряд частичных разрядов не должен превышать 20 пКл ( Q <20 пКл). К стабильным дефектам при этом относят дефекты, поддающиеся тренировке и неразвивающиеся во времени, с мелкими подвижными частицами, расположенными в местах слабого электрического поля (например, в ловушках и токопроводах) и не собирающимися на самом изоляторе или в его зоне.
Кажущийся заряд коронного разряда, характерного для дефектов в виде неподвижных частиц и заусенцев (острие), дол-
жен быть равен 0 при напряжениях менее 1,15Уф и не должен превышать 100 пКл (Q < 100 пКл) при испытательных напряжениях от 1,15 (Уф до 1,5 Уф.
Мелкие подвижные частицы, находящиеся вблизи эпоксидных изоляторов, при испытательном напряжении 1,15 U^ могут иметь кажущийся заряд частичных разрядов не более 100 пКл (Q< 100 пКл).
Приведенные критерии оценки качества изоляции элегазового оборудования относятся к предпусковым испытаниям полностью собранного комплектного распределительного устройства на месте его установки. Места расположения дефектов определяют акустическим методом.
При испытаниях на месте отдельных элементов комплектного элегазового устройства значения кажущихся зарядов при наличии частичных разрядов должны быть на порядок меньше тех значений, которые допускаются или были получены при предпусковых испытаниях. При испытаниях отдельных элементов КРУЭ напряжением 1,15 Уф и более (У^1,15Уф) кажущийся заряд не должен быть более 20 пКл в случаях, когда дефекты выражены в этих элементах в виде подвижных частиц, характеризующихся, в свою очередь, четкой зависимостью кажущегося заряда Q частичного разряда от напряжения (с увеличением испытательного напряжения U увеличивается кажущийся заряд Q) и равенством между собою зарядов на положительной и отрицательной полуволнах (Q+ = Q_).
В случаях, когда для проведения испытаний отдельных элементов КРУЭ не имеется полного комплекта приборов, необходимых для измерения характеристик частичных разрядов, по прибору, измеряющему значение кажущегося заряда, например, MUT-8, значение кажущегося заряда не должно превышать 20 пКл (Q < 20 пКл) при испытательных напряжениях от 1,15Уф до 1,5 1Уф, а при напряжениях меньше 1,15 Уф кажущийся заряд проявляться не должен, т. е. Q = 0. Требование отсутствия заряда при напряжениях менее 1,15 Уф распространяется на все виды дефектов, значение заряда не более 20 пКл при напряжениях от 1,15 Уф до 1,5 Уф допускается при коронных разрядах, для которых характерно наличие заряда на положительной полуволне и почти отсутствие его на отрицательной полуволне (Q+ > Q-)> слабо выражена зависимость заряда Q от напряжения U, и при данном пороге напряжения зажигания UB-3 коронного
разряда наблюдается увеличение значения среднего тока I с ростом напряжения U. Кроме того, характер коронного разряда должен быть стабильным, что подтверждается отсутствием увеличения тока во времени при этом уровне кажущегося заряда Q.
Комплектное распределительное элегазовое устройство считается выдержавшим испытания, если при приложении испытательного напряжения не наблюдались пробои и последующая после приложения напряжения проверка не выявила новых развивающихся дефектов. При этом критерии, оценки качества изоляции КРУЭ, изложенные ранее, соблюдены.
Нормы испытаний. Испытания элегазового оборудования высоким напряжением более 1,5 l/ф ограничены. Во избежание преждевременного старения изоляции КРУЭ, имеющей тенденцию к уменьшению срока службы с увеличением приложенного напряжения и времени испытания, рекомендуется не производить испытание изоляции КРУЭ повышенным напряжением частоты 50 Гц без обоснования и согласования его с заводом-изготовителем КРУЭ, а также его испытание напряжением Писп= = 2 Нф в течение времени более 1 мин.
Кроме того, число этих испытаний ограничено: за весь срок службы, определяемых не менее 10 лет, число испытаний повышенным напряжением частоты 50 Гц не должно превышать трех для полностью собранных КРУЭ, включая предпусковые испытания и испытания после профилактических работ.
За все время эксплуатации общее время приложения напряжения значением 2 1/ф не должно превышать 3,2 ч, включая время испытания отдельных элементов КРУЭ.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Нормы испытания электрооборудования. — 5-е изд. М.: Атомиздат, 1978.
Кучинский Г. С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. Л.: Энергия, 1979.
Якобсон И. А. Испытания и проверки при наладке электрооборудования. М.: Энергоатомиздат, 1988.
Методика и оборудование для измерения характеристик частичных разрядов в КРУЭ/Ю. П. Аксенов, Л. В. Летицкая, А. Е. Сахаров, А. И. Тарасов//Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1984. № 5. С. 76—80.
Метод диагностики элегазовой изоляции по параметрам частичных разря- дов/Ю. П. Аксенов, А. Г. Ляпин, В. И. Попков, А. И. Тарасов//Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт, 1983. № 3. С. 50—56.
Диагностика изоляции высоковольтного газонаполненного оборудования/ Ю. П. Аксенов, А. Г. Ляпин, Л. В. Летицкая, В. И. Попков, А. И. Тарасов//Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1984. № 2. С. 113—119.
Измерение частичных разрядов в изоляции элегазового оборудования в условиях действующих подстанций/Ю. П. Аксенов, М. Ю. Головков, Л. В. Летицкая и др.//Электричество. 1987. № 1. С. 21—26.
Пипко А. И., Плисковский В. Я^ Пенченко Е. А. Конструирование и расчет вакуумных систем. М.: Энергия, 1979.
Ячейки элегазовые трехполюсные серии ЯЭ-110. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ВДО 412.178,1988.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 3
Элегаз и его свойства 5
Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией 9
Требования к элегазовому оборудованию 28
Технологическая наладка элегазового оборудования 30
Электрическая наладка элегазового оборудования 65
исок рекомендуемой литературы 3-ястр.
обл.
35 к.
ЪМ пл
w№Wjbitiem.'n<W)tlA«