РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ
И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ»
________
ДЕПАРТАМЕНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ И ВЫБОРУ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ В ЦЕПИ
ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ
РД 153-34.3-47.501-2001
Москва 2001
Разработано Департаментом электрических сетей РАО «ЕЭС России» и АО
«ВНИИЭ»
Исполнители В.А. КУХТИКОВ (Департамент
электрических сетей), И.Л. ШЛЕЙФМАН (АО «ВНИИЭ»)
Утверждено Департаментом электрических сетей РАО «ЕЭС России» 06.07.01
Первый заместитель начальника Ю.Л. ДЕМЕНТЬЕВ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ЭКСПЛУАТАЦИИ И ВЫБОРУ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ В ЦЕПИ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ
|
РД
153-34.3-47.501-2001
Введено впервые
|
Дата введения 200-09-01
год-месяц-число
1. В электрических сетях 110, 400, 500, 750 и 1150 кВ для коммутации
шунтирующих реакторов (ШР) применяются воздушные выключатели.
Опыт эксплуатации воздушных
выключателей в цепях ШР показал их высокую повреждаемость. В сетях 500 кВ
повреждаемость реакторных воздушных выключателей в 3 раза выше, чем
выключателей других присоединений. Кроме этого, перенапряжения и «броски» тока
намагничивания, сопровождающие отключение и включение ШР, воздействуют на
витковую изоляцию ШР и в совокупности с рядом технологических дефектов
реакторов типа РОДЦ-60000/500 приводят к их повышенной аварийности.
В последнее время в
соответствии с Решением Департамента электрических сетей от 25.08.97 № Э-1/97
«О преимущественном применении элегазовых выключателей при строительстве,
реконструкции, техническом перевооружении и замене оборудования подстанций 330
- 750 кВ РАО «ЕЭС России» для коммутации ШР стали применяться элегазовые
выключатели.
2. Государственный стандарт ГОСТ 687-78 «Выключатели переменного
тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия» и другие
отечественные стандарты не содержат каких-либо технических требований и
указаний по методам испытаний для выключателей, коммутирующих реакторы. Это
объяснятся недостаточным уровнем знаний о работе выключателей в этом режиме,
отсутствием таких требований в международных стандартах в период разработки ГОСТ 687-78, трудностью переноса
полученных при испытаниях результатов на различные типы реакторов и схемы их
подсоединений в эксплуатации. Отечественные воздушные выключатели не
испытывались в режиме отключения тока реактора, их работоспособность не
гарантируется предприятиями-изготовителями.
Международная
электротехническая комиссия выпустила в 1994 г. технический доклад МЭК 1233
«Выключатели переменного тока высокого напряжения - коммутация индуктивных
нагрузочных токов», в котором обобщен положительный опыт, накопленный в мировой
(в том числе российской) практике. Рекомендации этого документа используются
зарубежными разработчиками и испытателями, но не нашли применения в
отечественной практике.
3. Высокая повреждаемость воздушных выключателей, предназначенных для
коммутации реакторов, связана с:
- большим количеством
выполняемых операций, в среднем около 100 за год, а на отдельных объектах - до
1000, что приводит к повышенному механическому износу, ухудшению изоляционных
характеристик и повышению вероятности возникновения перенапряжений;
- неодновременной работой
разрывов выключателей;
- снижением электрической
прочности внутренней изоляции из-за повышения влажности воздуха.
В большой степени на
повреждаемость воздушных выключателей влияет низкое качество изготовления и
применяемых материалов.
4. Перенапряжения при отключении реактора возникают вследствие двух
причин.
4.1. Срез тока (принудительное уменьшение тока до естественного перехода
через нулевое значение).
В воздушных выключателях
сильное воздушное дутье приводит к срезам тока при мгновенных значениях 25 - 40
А (по некоторым данным - до 70 А). При этом неограниченный вентильным
разрядником или ОПН уровень перенапряжений на реакторе может достигать 3,5Uф, а на межконтактном
промежутке выключателя - 4,2Uф.
Перенапряжения на контактах выключателя могут привести к отказу в гашении дуги
и повреждению выключателя.
В элегазовых выключателях
токи среза составляют 4 - 10 А, напряжение на реакторе - до 1,5Uф, напряжение на
межконтактном промежутке выключателя - до 2,4Uф, что не приводит к
повреждениям выключателей.
4.2. Пробои межконтактного промежутка при восстановлении на нем напряжения
после среза тока.
При
больших напряжениях на выключателе и небольших расстояниях между контактами (в
случае размыкания контактов вблизи перехода тока через нулевое значение) во
время переходного процесса напряжения могут происходить пробои межконтактного
промежутка выключателя. Это может привести к дополнительному увеличению перенапряжений на реакторе и выключателе
относительно земли. Отмечались перенапряжения до 2,0Uф, но при неблагоприятном развитии процесса они могут достигать и
больших значений.
В целом перенапряжения
зависят от многих факторов (фазы тока в момент размыкания контактов, значения
шунтирующей выключатель емкости, состояния дугогасительного устройства
выключателя) и их значения подвержены большому статистическому разбросу.
5. В отечественной практике для ограничения перенапряжений параллельно
реактору устанавливается защитный аппарат - вентильный разрядник или
ограничитель перенапряжений (ОПН). В мировой практике для ограничения
перенапряжений используются также и два других способа: подключение ОПН
параллельно выключателю или применение устройства синхронизации момента
размыкания контактов выключателя относительно фазы тока и напряжения реактора.
6. Перенапряжения на контактах воздушных выключателей 500 кВ при
установке параллельно реактору вентильных разрядников снижаются до 3,1Uф, при установке ОПН - до 2,4Uф. Перенапряжения на
контактах воздушных выключателей 750 кВ при установке параллельно реактору
вентильных разрядников снижаются до 3,1Uф, при установке ОПН - до 2,3Uф. Таким образом, эффективность применения ОПН существенно выше, чем
вентильных разрядников.
7. Синхронизация момента размыкания контактов выключателя относительно
фазы напряжения и тока реактора позволяет исключить повторные пробои
межконтактного промежутка выключателя за счет принудительного выбора
благоприятной для данного типа выключателя фазы размыкания контактов и снизить
перенапряжения. Синхронизация эффективна для выключателей, имеющих небольшие
токи среза, небольшую разновременность срабатывания разрывов и достаточно
стабильное собственное время отключения. Этим требованиям удовлетворяют
современные элегазовые выключатели.
Для синхронизации момента
размыкания контактов разработаны и применяются специальные устройства,
например, Switchsync F-236 компании АББ.
При применении устройства
синхронизации имеется возможность при включении реактора регулировать фазу
напряжения в момент замыкания контактов, что позволяет исключить «броски» тока
намагничивания реактора и влияет на повышение надежности работы и срока службы
реактора.
8. Повышение надежности работы воздушных выключателей при отключении
реакторов может быть достигнуто выполнением указанных ниже мероприятий.
8.1. Замена в цепях реакторов разрядников типа РВМК на ограничители
перенапряжений ОПН, что позволит снизить уровень перенапряжений на реакторах и
на межконтактном промежутке выключателей.
8.2. Постоянный и качественный контроль за влажностью воздуха; снижение
влажности воздуха путем совершенствования воздухоприготовительных установок и
улучшения режимов их работы. Это обеспечивается выполнением «Рекомендаций №
БП.64/05-648-00 по работе выключателей ВВ-330(Б) и ВВ-500(Б) в режиме АВР»,
разработанных ОАО «Уралэлектротяжмаш».
8.3. Контроль механических характеристик выключателя после 50 - 75 циклов
включение - отключение (ВО), обеспечение стабильности механических
характеристик и одновременности срабатывания разрывов выключателя.
8.4. Проведение ревизий дугогасительных
устройств после 100 - 150 циклов ВО с контролем состояния продольной изоляции.
9. В соответствии с мировым опытом рекомендуется заменять воздушные
выключатели, установленные в цепи шунтирующих реакторов, современными
отечественными или импортными элегазовыми выключателями, имеющими:
- стабильные механические
характеристики;
- одновременную работу
дугогасительных разрывов (для выключателей с несколькими разрывами разброс не
должен превышать 2 мс);
- высокую электрическую
прочность изоляции между разомкнутыми контактами;
- положительные
результаты испытаний на отключение тока реактора в соответствии с документом
МЭК 1233.
Для ограничения
перенапряжений при отключении реактора и «бросков» тока намагничивания при
включении реактора целесообразно применять устройства синхронной коммутации.