Эксплуатация, ремонт и обеспечение материальной базы КРУ напряжением выше 1000 В

1. Основные причины ослабления изоляции в КРУ:

а) увлажнение изоляции путем прямого попадания воды в КРУ или из-за конденсации влаги при суточных изменениях температуры и относительной влажности воздуха. Испытаниями обнаружено, что увлажнение росой незагрязненных изоляторов снижает примерно в два раза их разрядные напряжения;

б) загрязнение изоляции, которое вместе с увлажнением может снизить разрядные напряжения до рабочего напряжения сети;

в) выхлопные газы выключателей, содержащие в большой концентрации водород, могущие несколько снизить электрическую прочность промежутков как в зоне выхлопных устройств выключателей, так и в зоне неплотностей (например, дефектной кожаной манжеты проходных изоляторов выключателей ВМГ-133, ВМГ-10). Значительное снижение электрической прочности изоляции происходит при воспламенении или взрыве смеси выхлопных газов с воздухом (например, при поджигании ее искрой в разъединяющих контактах КРУ);

г) уменьшение отдельных изоляционных промежутков в КРУ как при их изготовлении, так и в процессе эксплуатации, которые могут перекрываться в работе, особенно при перенапряжениях. Наиболее характерные из них приведены на рис. 5;

д) применение нетрекингостойких эпоксидных компаундов для изоляции трансформаторов тока (ТВЛМ, ТПЛ и др.), которые перекрываются в условиях конденсации влаги, образуя так называемые дорожки-треки;

е) повреждение изоляторов при оперировании с аппаратами (выкатными тележками);

ж) неудовлетворительное выполнение концевых кабельных разделок;

з) дефектные контактные соединения, приводящие к искрению и выбросу расплавленного алюминия при протекании токов короткого замыкания и перекрытию изоляционных промежутков.

Рис. 5. Ослабленный воздушный промежуток серии К-VI-V между заземляющими ножами и токоведущими шинами в шкафах серии К-VI-V

Кроме перечисленных, имеется ряд других факторов, косвенно влияющих на снижение надежности изоляции.

Наиболее опасно ослабление изоляции в сочетании с перенапряжениями: грозовыми и коммутационными, вызванными дуговыми замыканиями и коммутациями в сети.

2. Для повышения надежности работы изоляции КРУ могут быть применены следующие способы.

2.1. Уплотнение оболочки КРУ. Нарушение уплотнения крыши КРУ может привести к прямому попаданию влаги на изоляцию, а плохое уплотнение днищ и стенок - к усилению конденсации влаги за счет проникновения влажного воздуха, к загрязнению изоляции пылью, к проникновению в отсеки мелких животных.

Для повышения надежности работы изоляции рекомендуется уплотнять внешнюю оболочку КРУН следующими способами:

а) стыки шкафов уплотняются резиновой трубкой, войлоком, пеньковой веревкой с последующей замазкой влагостойкой шпатлевкой ПФ-00-2, XB-00-5 и покраской;

б) отверстия в крыше и по сварным швам при установке проходных изоляторов на патрубках (в старых конструкциях КРУ) завариваются и прокрашиваются;

в) проверяются и уплотняются проходные изоляторы наружной установки. При нарушении уплотнения проходной шины производится замазка его цементом с добавлением глифталевого лака ГФ-95. Армированные швы изоляторов прокрашиваются краской или эмалью ПФ-115 или XB-125. С целью исключения шунтирования части поверхности изолятора рекомендуется срезать патрубок, на котором крепится изолятор, но при этом резиновая прокладка под фланец изолятора должна укладываться на лаке или краске;

г) с целью предотвращения попадания в КРУН снега, пыли, насекомых и мелких животных днища шкафов, проходы кабелей уплотняются с последующей заливкой щелей кровельным битумом или эпоксидной смолой;

д) двери и люки уплотняются войлоком, резиной, закрепляемыми лаком или клеем;

е) дверные нижние жалюзи КРУН закрываются, а верхние (при покрытии изоляции гидрофобными пастами) могут оставаться открытыми для облегчения выхода газов выключателей наружу.

2.2. Предотвращение конденсации влаги в КРУ. В сочетании с уплотнением оболочки эффективным средством для предотвращения конденсации влаги в КРУ наружной установки является подогрев воздуха, осуществляемый с помощью различных нагревательных устройств, управляемых автоматически или вручную.

Схемы автоматизации включения нагревательных устройств по температуре и по относительной влажности воздуха в КРУ приведены в приложении 3.

2.3. Замена изоляторов. Изоляторы 10 кВ с малой длиной пути тока утечки (115 - 130 мм), если они установлены в местах, подверженных интенсивному загрязнению и увлажнению (например, у жалюзей), рекомендуется по возможности заменять на ребристые изоляторы исполнения У2 с большей длиной пути тока утечки. Это позволит повысить разрядные напряжения при росе пропорционально увеличению длины пути тока утечки.

2.4. Применение гидрофобных покрытий изоляции в КРУ наружной установки. В случае, когда ослабление изоляции происходит из-за увлажнения и загрязнения одновременно, замена изоляторов на изоляторы с большей длиной пути тока утечки не всегда обеспечивает требуемую надежность. Лучшие результаты в этом случае дает применение гидрофобных покрытий. В качестве гидрофобных покрытий изоляции КРУН могут быть применены пасты ОРГРЭС, кремнийорганический вазелин КВ-3 (ГОСТ 15975-70), синтетический солидол УС (ГОСТ 4366-76) и др.

Срок службы гидрофобных покрытий зависит от их качества и условий работы и составляет в среднем три-четыре года. В ряде случаев при небольших естественных загрязнениях и в облегченных условиях работы в КРУН срок службы гидрофобных покрытий (например, синтетического солидола) составляет пять-семь лет.

Пасты наносятся слоем 1 - 2 мм на очищенные от загрязнения изоляторы, предварительно испытанные повышенным напряжением по нормам, приведенным в гл. 6 настоящей Типовой инструкции. Наносить пасты рекомендуется в сухую погоду. Расход пасты при равномерном нанесении составляет 1 - 2 кг на 1 м²поверхности. Пасты наносятся на изоляторы вручную или кистью, на трансформаторы тока - кистью.

Срок эффективности действия пасты определяется по двум критериям: гидрофобности и разрядным напряжениям при увлажнении, а также на основе наблюдения за поведением изоляторов во влажную погоду (коронирование, появление частичных разрядов).

Рекомендуется следующая периодичность контроля паст: первый раз после трех лет эксплуатации, в дальнейшем 1 раз в год по следующим методикам.

Гидрофобность пасты определяется путем обработки нескольких самых загрязненных изоляторов водой из пульверизатора. Если вода на поверхности пасты собирается в отдельные капли, не впитываясь в нее, паста сохранила гидрофобность. Если же вода смачивает пасту, не собираясь в капли, то паста потеряла гидрофобность и подлежит замене.

Для определения разрядных напряжений несколько изоляторов одного типа (наиболее загрязненных и с высохшей пастой) обрызгиваются водой из пульверизатора до насыщения, затем плавным увеличением напряжение поднимается до перекрытия. За разрядное напряжение принимается наименьшее из полученных на отдельных изоляторах. Если оно снизилось более чем на 30 % (для 10 кВ - ниже 28 кВ) по сравнению с испытательным сухоразрядным, то гидрофобная паста подлежит замене.

Перед нанесением новой пасты необходимо удалить старую. Очистку производить ветошью, смоченной растворителем (бензином). При замене паст требуется соблюдать правила техники безопасности и пожарной безопасности.

2.5. Усиление ослабленных изоляционных промежутков. В некоторых случаях изоляционные промежутки могут быть увеличены, например путем регулирования хода заземляющих ножей (см. рис. 5), что соответственно повысит их электрическую прочность. В других случаях, когда ослабленные промежутки не выдерживают испытательных напряжений, они могут быть усилены путем установки изоляционных барьеров из водостойких материалов (гетинакса, стеклотекстолита и др.) либо изолировкой токоведущих шин полихлорвиниловой лентой (рис. 6, 7, 8).

Рис. 6. Установка изоляционного барьера между горшками выключателя ВМГ-133: 1 - изоляционные барьеры; 2 - уголок для крепления

Рис. 7. Установка изоляционного барьера между губками предохранителя ПК-10 и корпусом шкафа СН серии К-VI-I: 1 - изоляционный барьер; 2 - кронштейн; 3 - винт М6

Примечание. Приварка кронштейна производится на расстоянии более 120 мм от предохранителя.

Рис. 8. Установка изоляционного барьера между выхлопной частью выключателя ВМП-10 и корпусом шкафа КРУ 2-10: 1 - изоляционный барьер; 2 - стойка; 3 - винт М5 20; 4 - шайба

Для предотвращения перекрытия изоляционных промежутков из-за выхлопных газов следует исключить возможность их поджога за счет искрения разъединяющих контактов КРУ, которые должны быть отрегулированы в соответствии с заводскими инструкциями и приложением 4, особенно при токах КЗ более 10 кА. Следует также устранять неплотности, через которые могут прорываться выхлопные газы (по фланцевым соединениям, токоведущим стержням выключателей ВМГ-133, ВМГ-10, по валам выключателей ВМП-10 и др.).

2.6. Контроль контактных соединений и концевых кабельных разделок. Для исключения перекрытий изоляционных промежутков из-за ненадежных контактных соединений за последними может быть усилен контроль путем наклейки пленочных термоиндикаторов, периодических измерений переходных сопротивлений и проведения контрольных разборок. Рекомендуется проводить контроль доступных контактов с помощью тепловизора. Аналогичные требования предъявляются и к кабельным наконечникам, которые должны по возможности привариваться к жилам кабеля.

Для предотвращения перекрытия сухих кабельных разделок в КРУ, где может выпадать роса, их рекомендуется заменять на более надежные мастиконаполненные или эпоксидные. Эпоксидные поверхности кабельных муфт в КРУ наружной установки рекомендуется покрывать гидрофобными пастами.

2.7. Защита КРУ от внутренних перенапряжений. Много повреждений КРУ совпадает с внутренними перенапряжениями, вызванными аварийными процессами и коммутациями в сети, питаемой от КРУ. С целью уменьшения уровня перенапряжений при дуговых замыканиях сеть 10 кВ, питаемая от КРУ, должна иметь компенсацию емкостных токов с помощью заземляющих реакторов.

2.8. Улучшение грозозащиты КРУ с воздушными линиями. Перекрытия в КРУ при грозе часто имеют место при нормированной грозозащите КРУ от волн, набегающих со стороны воздушных линий (рис. 9, а). Это происходит потому, что номинальное импульсное напряжение срабатывания трубчатых разрядников 10 кВ при внешнем промежутке 15 мм составляет 80 кВ, импульсное разрядное напряжение штыревых линейных изоляторов 10 кВ при полной волне 90 кВ, а пробивное импульсное напряжение КРУ с изоляционным промежутком 100 мм равно 75 кВ. Таким образом, изоляция КРУ может быть ослаблена по сравнению с изоляцией подхода воздушной линии, если линия будет отключена или будет отключен разрядник РВП на шинах. Поэтому для грозозащиты КРУ от набегающих волн при повторных ударах молнии в линии, которые могут быть длительно отключенными, особенно на подстанциях без обслуживающего персонала, на выводах воздушных линий КРУ рекомендуется устанавливать разрядник РВП-10 взамен РТ-2 (рис. 9, б). Опыт такого улучшения грозозащиты оказался положительным во многих энергосистемах.

Выбор конкретных мероприятий по повышению надежности работы изоляции КРУ зависит от местных условий: климатических факторов, загрязняемости, способа обслуживания электроустановок и т.п. Например, при цементирующихся загрязнениях целесообразно применять не гидрофобные покрытия, а автоматическую сушку воздуха в КРУ.

Рис. 9. Схема грозозащиты КРУН подстанций от набегающих с линий волн перенапряжений:

а - нормированная грозозащита; б - улучшенная грозозащита

Ниже приведены в качестве справочного материала мероприятия по повышению надежности работы КРУ и комплектующей аппаратуры, нашедшие применение в ряде энергосистем (Брестэнерго, Мосэнерго и др.) и давшие положительные результаты.

1. Регулирование микроклимата в шкафах КРУ наружной установки

При суточных изменениях температуры относительная влажность в КРУ может достигать 100 % и на изоляторах и металлических частях выпадает роса. Наличие напряжения на изоляторах не может противодействовать процессу конденсации влаги на их поверхности.

В зимнее время температура воздуха в шкафах КРУН может снижаться до -25 °С и ниже, что при отсутствии подогрева может привести к неудовлетворительной работе встроенной в КРУ аппаратуры.

В летнее время из-за нагрева солнечными лучами температура в КРУН может повыситься на 10 - 15 °С (в средней полосе страны) и превысить максимально допустимую (40 °С). Такая температура отрицательно влияет на работу концевых кабельных разделок, нагруженных контактных соединений шин, некоторых аппаратов и персонала, работающего в коридоре управления КРУН.

Поэтому регулированием микроклимата в шкафах КРУН должны решаться три задачи:

- предупреждение росообразования;

- создание нормальных условий работы электрических аппаратов зимой;

- предотвращение перегрева оборудования КРУН летом.

Первые две задачи решаются включением в КРУН нагревательных устройств различной мощности, которая зависит от их назначения, величины наружной охлаждаемой поверхности КРУН, состояния ее уплотнения и теплоизоляции.

Определено, что при отсутствии теплоизоляции для создания превышения температуры в шкафу по отношению к наружной температуре 5 ?С требуется мощность 35 Вт на 1 м² наружной поверхности или 250 - 500 Вт в среднем на шкаф. Указанное превышение температуры, как правило, достаточно для предупреждения росообразования. Для создания превышения температуры при зимнем отоплении, например, на 10 °С, мощность нагрева должна удваиваться и т.д. Наличие открытых жалюзи требует увеличения мощности нагрева дополнительно. Например, наличие жалюзи в КРУН серии К-VI-V вызывает необходимость дополнительного увеличения мощности на 20 %. В качестве нагревательных устройств могут быть применены нагревательные элементы типа НВС мощностью от 0,3 до 1 кВт, нагревательные элементы от электроплиток, остеклованные сопротивления и т.п.

Включение нагревательных устройств рекомендуется выполнять автоматизированным с помощью реле влажности воздуха в термореле (рис. 10). В качестве реле влажности воздуха можно использовать выпускаемый промышленностью влагорегулятор ВДК. Чтобы исключить частое срабатывание ("прыгание") пусковой аппаратуры (реле, пускателей) из-за замедленного переключения контактов ВДК, целесообразно применять схему с двумя ВДК (рис. 11), имеющими разные уставки по относительной влажности воздуха (например 80 и 90 %). Исследования показали, что поскольку роса в КРУН выпадает в широком диапазоне положительных температур, в цепь управления подогревом по относительной влажности воздуха нельзя вводить контакт датчика температуры.

Регулирование отопления в шкафах КРУН и в помещениях с КРУ легко автоматизировать с помощью датчиков температур ДТКБ. Для управления подогревом приводов и низковольтной аппаратуры возможно применение датчика ДТКБ-49, срабатывающего в пределах температур от +10 до -10 °С. Для управления подогревом масляных выключателей удобны датчики ДТКБ-36 и ДТКБ-48, срабатывающие в пределах температур от 0 до -30 °С.

Исходя из разных уставок по температуре и разной мощности нагревательных устройств, целесообразно либо раздельное управление нагревательными устройствами отсека управления и аппаратуры вторичных цепей и отсека масляных выключателей, либо переключение двух элементов одного шкафа с параллельного соединения на последовательное, что уменьшает мощность нагрева в четыре раза и позволяет контролировать исправность нагревательных элементов. Процесс такого переключения легко автоматизировать с помощью вышеуказанных датчиков ДТКБ и двух пускателей (рис. 12).

Снижение температуры перегрева КРУН солнечными лучами в летнее время может достигаться окраской поверхности шкафов белой масляной краской. При большой температуре перегрева должны быть установлены над крышей КРУН экраны-навесы из шифера или белой жести и принудительная вытяжная вентиляция.

Теплоизоляция оболочки КРУН значительно уменьшает (в четыре раза и более) как мощность нагревательных устройств, так и перегрев солнечными лучами. Однако из-за трудности ее выполнения в условиях действующих подстанций она может быть выполнена лишь в заводских условиях.

Рис. 10. Принципиальная схема упрощенного устройства для сушки воздуха и отопления в шкафах КРУ: АВ - автомат; Т - термореле; Вл - реле влажности воздуха; К - магнитный пускатель.

Рис. 11. Схема автоматического управления подогревом в КРУ с помощью двух влагорегуляторов и термореле; Т < 0 - термореле (датчик ДТКБ-48 или ДТКБ-49); B₁, B₂ - влагорегуляторы ВДК; РП - промежуточное реле РП-25; К - магнитный пускатель ПA-320

Рис. 12. Схема автоматического переключения нагревательных элементов КРУ с последовательного соединения на параллельное: а - при соединении элементов в треугольник; б - при соединении элементов в звезду;
АВ - автомат; Т₁ - датчик ДТКБ-49; Т₂ - датчик ДТКБ-48; К₁, К₂ - магнитные пускатели ПА-320

2. Повышение надежности работы маломасляных выключателей

В последние годы в ряде энергосистем произошли взрывы КРУ, сопровождающиеся большими разрушениями. Причинами взрывов явились отказы в работе выключателей. При недовключении выключателей или нарушении их контактной системы в дугогасительных камерах под воздействием тока нагрузки или тока короткого замыкания масло превращалось во взрывоопасную смесь газов, которая скапливалась и взрывалась в верхних невентилируемых отсеках КРУН.

Наименее надежны выключатели ВМП-10П и ВМПП-10, которые из-за недостаточного усилия рабочих пружин или дефектов пружинного привода (возможность включения выключателя ВМПП-10 при недозаведенных пружинах) могут выключаться без посадки привода на защелку. Наиболее опасно включение выключателя на короткое замыкание при ручной операции. У выключателя ВМПП-10 даже небольшая задержка кнопки включения в конечном (утопленном) положении может привести к повторному включению выключателя на короткое замыкание после его автоматического отключения.

Для повышения надежности работы указанных выключателей необходимо добиваться во время ремонта необходимой включающей способности привода, измеряя при этом не только скорость включения выключателей, но и статические моменты на валу привода.

Для повышения включающей способности выключателей с пружинными приводами ПП-67 (ПП-67К) необходимо выполнять указания §8.7 "Об испытании выключателей высокого напряжения с пружинными приводами ПП-67 (ПП-67К) на включающую способность" Сборника директивных материалов. Электротехническая часть (М.: СПО Союзтехэнерго, 1983).

При включении выключателей в работу следует выполнять также указания п. 4.12 настоящей Типовой инструкции.

При недостаточной работоспособности пружинных приводов серии ПП можно предотвратить нежелательные последствия недовключения выключателя путем монтажа на приводе специальной блокировки, которая автоматически отключает выключатель при его недовключении (рис. 13). Детали блокировки могут крепиться на корпусе пружинного буфера. Указанная блокировка имеет положительный опыт эксплуатации в Брестэнерго.

Рис. 13. Схема работы блокировки, исключающей медленное отключение выключателя при повторной заводке пружинно-грузовых приводов для АПВ: а - включение выключателя; б - расцепление провода с выключателем при повторной заводке пружин для АПВ из недовключенного положения. 1 - серповидный груз (ударник расцепления); 2 - включающий рычаг; 3 - рычаг вала; 4 - включающая защелка; 5 - удерживающая защелка; 6 - расцепитель включающей защелки с рычагом вала; 7 - пружина; 8 - неподвижная ось

Для безопасности персонала, выполняющего включение выключателя на возможное короткое замыкание, необходимо смонтировать переносный пульт управления, подсоединяемый шланговым кабелем к розетке привода (рис. 14). Такой пульт позволяет выполнять операции включения с безопасного расстояния.

В целях быстрейшего удаления из отсеков КРУ взрывоопасных газов некоторые предприятия усиливают вентиляцию отсеков КРУ с помощью специальных зонтов (рефлекторов), устанавливаемых в наивысших местах на боковых стенках (при количестве шкафов до 10) и дополнительно на крыше среднего шкафа (при количестве шкафов более 13). Пример выполнения такой вентиляции показан на рис. 15. Следует, однако, учитывать, что усиленная вентиляция увеличивает росообразование и может быть допущена только при покрытии всей изоляции КРУ гидрофобными пастами.

Рис. 14. Схема установки вентиляционных зонтов в шкафах КРУН при
количестве шкафов более 10: 1 - шкаф КРУН; 2 - вентиляционный зонт; 3 - дверные жалюзи

Рис. 15. Схема дистанционного управления масляным выключателем
с помощью переносного пульта: 1 - розетки; 2 - вилка; 3 - кабель; 4 - кнопка

3. Повышение локализационной способности КРУ

Ряд КРУ старых конструкций имеют недостаточную локализационную способность при возникновении аварийных дуг. Для повышения локализационной способности необходимо:

а) тщательно герметизировать отсеки и ячейки друг от друга (закрывать проемы, полости проходных изоляторов, вторичные цепи и др.);

б) проверять и задействовать быстродействующую защиту от дуговых замыканий, выполненную в некоторых КРУ (К-37 и др.). Для предупреждения ложных срабатываний в схему защиты необходимо ввести блокировку по току или напряжению;

в) реконструировать релейную защиту путем:

- исключения АВР секционных выключателей с целью недопущения их включения при коротком замыкании и на шинах КРУ;

- секционирования вторичных цепей больших секций рубильниками (разъемами);

- повышения надежности работы штепсельных разъемов вторичных цепей в КРУ (серии К-VI-V и др.) заливкой их кабельной массой, исключающей увлажнение;

г) максимально уплотнять фасадные перегородки КРУ и держать их двери постоянно закрытыми;

д) устанавливать в коридорах КРУН (К-III, К-37) и ЗРУ легко открывающиеся изнутри замки-запоры для облегчения выхода персонала из помещений.

4. Повышение надежности работы разъединяющих контактов

Разъединяющие контакты в некоторых КРУ (К-ХII, К-ХIII) обладают недостаточной жесткостью, что часто является причиной несовпадения контактов при вкатывании выключателя в рабочее положение. Для устранения возможности случайного изгиба токоведущей шины, к которой крепится контакт, можно усилить ее путем установки стальной планки так, как показано на рис. 16.

Рис. 16. Усиление разъединяющих контактов КРУН серии К-ХIII: 1 - планка жесткости; 2 - токоведущая шина; 3 - подвижный контакт; 4 - горшок выключателя ВМП-10

При проверке разъединяющих контактов КРУ необходимо проверить точность вхождения контактов и нажатие ламелей на нож контактов.

Существует несколько методик проверок, которые рекомендованы московским заводом "Электрощит" и СКТБ ВКТ Мосэнерго.

1. Методика проверки разъединяющих контактов КРУ серии К-ХII на номинальный ток 600 А

На рис. 17 показаны нормируемые московским заводом "Электрощит" значения взаимного вхождения разъединяющих контактов КРУ серии К-ХII.

Расхождение по вертикали осей подвижного и неподвижного контактов по нормам завода "Электрощит" не должно превышать 4 мм. Однако рекомендуется не допускать, чтобы ось неподвижного контакта оказывалась выше оси подвижного контакта (на выкатной тележке).

В случае необходимости производить регулирование положения неподвижных контактов. Категорически запрещается производить регулирование вхождения контактов подгибанием алюминиевых шинок, крепящих разъединяющие контакты на выкатной тележке.

Вертикальный люфт ламелей разъединяющих контактов выкатной тележки должен быть в пределах 8 - 14 мм.

Правильность взаимного вхождения разъединяющих контактов можно контролировать следующими методами.

1.1. Визуально, если позволяет способ установки шкафа КРУ (прислонный тип или с ремонтным проходом). В этом случае ламели разъединяющих контактов выкатной тележки предварительно устанавливаются в среднее положение, выкатная тележка вкатывается и останавливается за 6 - 7 см до фиксированного рабочего положения, затем визуально оценивается степень соосности контактов.