Текст книги "Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств"

Автор книги: Валентин Красник

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 26 страниц) [доступный отрывок для чтения: 10 страниц]

3.3. Система охлаждения

В процессе работы СК в нем выделяется теплота, обусловленная нагревом обмоток статора и ротора электрическим током, электромагнитными потерями в стали, потерями на вентиляцию и трение. Для нормальной работы СК необходим отвод тепла охлаждающей средой – воздухом или водородом.

В СК применяется так называемая косвенная (поверхностная) система охлаждения, передающая тепло охлаждающему газу внешней поверхностью активных частей машины.

По сравнению с воздухом водородное охлаждение имеет преимущества в связи с особыми свойствами водорода, а именно:

теплопроводность водорода в 7 раз превышает теплопроводность воздуха;

водород легче воздуха в 14,3 раза, что способствует уменьшению вентиляционных потерь почти в 10 раз;

в окружении водорода изоляция работает лучше, так как на нее не оказывает влияние кислород (озон);

уменьшается опасность развития пожара в машине, так как водород не поддерживает горение.

Однако водородное охлаждение более сложно в обслуживании по сравнению с воздушным. Кроме того, водород в соединении с воздухом образует взрывоопасную смесь, в связи с чем машины с водородным охлаждением должны быть газоплотными. Чтобы воздух не попал в корпус машины, в них постоянно должно поддерживаться избыточное давление водорода. Оптимальным для СК средней мощности принято рабочее давление водорода 0,1 МПа (1 кгс/см²). С уменьшением давления мощность СК падает.

Если водород в системе охлаждения заменить воздухом, то допустимая нагрузка СК должна быть не выше 60–70 % его номинальной мощности.

СК серии КСВ имеют замкнутую систему вентиляции. У СК наружной установки газоохладители размещаются вертикально внутри корпуса вблизи торцевых щитов. Они состоят из стальных трубных досок, между которыми проходят латунные трубки. Внутри трубок циркулирует вода, снаружи – охлаждаемый водой газ. Перемещение газа в машине обеспечивается двумя вентиляторами, расположенными по торцам ротора. Вентиляторы прогоняют газ по замкнутому пути: зона торцевых щитов – радиальные вентиляционные каналы в стали статора и лобовые части обмоток статора – камера горячего воздуха – газоохладители. Ротор под действием эффекта самовентиляции охлаждается газом, проходящим по радиальным каналам остова. Из камеры контактных колец охлаждающий газ возвращается в корпус СК через маслогазовый фильтр, очищающий газ от угольной пыли.

Для вытеснения воздуха в СК используется диоксид углерода. Подача диоксида углерода производится через нижний коллектор СК и через нижний газопровод камеры контактных колец. Воздух, как более легкий газ, удаляется из верхних точек этих объемов. Баллоны с диоксидом углерода подсоединяют к коллектору без редукторов. Одновременно разряжают несколько баллонов.

В процессе разрядки баллонов могут замерзнуть вентили на них и на коллекторе из-за того, что расширение диоксида углерода при переходе его из жидкого состояния в газообразное связано с поглощением теплоты. Если скорость истечения диоксида углерода превысит 3 кг/ч, подводимой снаружи теплоты окажется недостаточно и диоксид углерода замерзнет в арматуре и даже в баллонах. Поэтому вентили на баллонах и общий вентиль на коллекторе необходимо периодически закрывать и открывать. Замерзшие баллоны отсоединяют от рампы и располагают в теплом помещении или подогревают до полного размораживания. Затем их снова используют.

Эффективным способом опорожнения баллонов с диоксидом углерода является установка их в опрокинутом положении. В этом случае жидкий диоксид углерода выливается из баллонов. Во избежание замерзания при дросселировании вентилем вентиль подогревают электронагревательными элементами.

Контроль за сменой воздуха производится путем химического анализа вытесняемого воздуха. Его вытеснение считается законченным, если содержание диоксида углерода в смеси составит не менее 85 %. После этого закрывают вентиль выпуска из корпуса и все вентили коллектора.

Замена газовой среды возможна как на работающем СК, так и на остановленном.

Процесс вытеснения диоксида углерода водородом осуществляется следующим образом. Перед вытеснением продувают все импульсные трубки открытием их вентилей. Водород подают в верхний коллектор СК, а диоксид углерода удаляется через нижний коллектор. Заполнение СК водородом производится при избыточном давлении 10–20 кПа. Давление регулируют открытием вентиля, через который диоксид углерода вытесняется в атмосферу. Заполнение СК водородом считается законченным, когда химический анализ газа покажет, что в нем содержится 95–96 % водорода. Повышение давления водорода в СК до рабочего производится лишь после окончательного вытеснения диоксида углерода после закрытия выходного вентиля.

Контроль за вытеснением диоксида углерода на работающем СК ведется по дифференциальному манометру, а электрический газоанализатор должен быть отключен. Включение его производится в случае необходимости при чистоте водорода не ниже 90 %. Тогда же отбирается и первая проба газа для химического анализа.

Перевод СК с водородного на воздушное охлаждение производится следующим образом. Перед началом операции нагрузка СК снижается до 60–70 % его номинальной мощности – до значения, допустимого при работе с воздушным охлаждением. Порядок операций по вытеснению водорода диоксидом углерода такой же, как и при вытеснении воздуха диоксидом углерода. В корпусе СК поддерживается давление 10–20 кПа.

Вытеснение водорода диоксидом углерода заканчивается при содержании диоксида углерода в смеси, взятой из отборника на водородном коллекторе, не менее 95 % при остановленном СК и не менее 85 % на работающем СК.

Водород из СК должен выпускаться в атмосферу только через огнепреграждающее устройство.

Затем осуществляется вытеснение из корпуса СК диоксида углерода воздухом, подаваемым из ресивера по газопроводу через редуктор. Воздух подается до тех пор, пока диоксид углерода не удалится из СК полностью, то есть при условии содержания его в пробе не более 1 %.

Подготовка камеры контактных колец для работы внутри камеры (чистка, осмотр, замена щеток и др.) выполняется только при отключенном СК и остановленном роторе. Для последующего вскрытия камеры не обязательно вытеснение водорода из корпуса СК. Достаточно перекрыть вентили газопроводов, соединяющих камеру с корпусом, и отделить камеру от остального объема специальным (электромагнитным или механическим) уплотняющим устройством. Затем в камеру подается из баллона диоксид углерода. Время заполнения камеры диоксидом углерода, как правило, не превышает 10–15 мин.

Для вытеснения диоксида углерода воздух подается в камеру через верхний вентиль, а диоксид углерода выходит в атмосферу через нижний продувочный вентиль.

По окончании ремонта люк камеры закрывают, и воздух из нее сразу вытесняют диоксидом углерода, а затем диоксид углерода вытесняется водородом. Продувка камеры продолжается до тех пор, пока содержание водорода не станет таким же, как и в корпусе. После этого объемы камеры и корпуса соединяют открытием уплотнений и вентилей.

При контроле давления и чистоты водорода в СК с водородным охлаждением должны контролироваться давление и чистота водорода в корпусе машины. Давление водорода в СК поддерживается автоматически механическим регулятором давления или вручную при малой утечке водорода. Отклонение давления водорода от номинального значения допускается не более чем на 10 кПа для СК, работающих с избыточным давлением 50 кПа и выше, и не более чем на 1 кПа для СК с избыточным давлением 5 кПа.

Контроль за давлением ведется по манометру. При достаточной газоплотности корпуса суточная утечка водорода не превышает 2 % общего объема газа в СК.

Чистота водорода в СК при рабочем давлении 50 кПа должна быть не ниже 95 %, а при давлении 50 кПа и выше – не ниже 97 %. Снижение этих показателей повышает вероятность возникновения взрывоопасных смесей газов и приводит к дополнительному нагреву активных частей машины в среднем на 1 °C на каждые 1,5 % понижения чистоты водорода.

Помимо автоматического контроля чистоты водорода производится контрольный химический анализ газа. Показания электрического газоанализатора сверяются с результатами химического анализа.

Водород в СК должен быть сухим, с относительной влажностью не более 85 % при рабочем давлении и любой температуре холодного газа. Наличие влажности водорода вызывает конденсацию влаги внутри СК, снижает сопротивление изоляции обмоток, способствует повышенной коррозии стальных конструкций.

Влажность водорода контролируется по психрометру не реже 1 раза в неделю. Если влажность водорода повышается, то ее замеры производятся ежедневно.

Кроме того, проверяется отсутствие влаги в указателе уровня жидкости и у дренажных вентилей газовой системы. Причиной повышения влажности может быть как применение водорода с повышенным содержанием влаги, так и течь в газоохладителях.

В первом случае уменьшить содержание влаги можно путем продувки системы чистым сухим водородом, во втором случае – обнаружением поврежденного газоохладителя.

Необходимость строгого соблюдения требований безопасности при обслуживании систем водородного охлаждения обусловлена опасностью работы с водородом из-за возможного образования взрывоопасных смесей водорода с воздухом (если водорода содержится от 4 до 75 % по объему) или кислородом.

Взрывоопасная смесь образуется в корпусе СК по следующим причинам:

при понижении в нем давления водорода и подсосе воздуха;

при неполной продувке инертным газом во время замены охлаждающей среды;

при попадании водорода в СК через неплотно закрытые вентили, если отсутствует видимый разрыв по пути подачи водорода к коллектору.

Причинами взрыва могут быть местный нагрев, быстрое истечение газа, детонация, открытый огонь.

На случай внезапного повреждения водородной системы и загорания струи водорода вблизи СК должен находиться баллон с диоксидом углерода и шланги, которые позволят ликвидировать загорание на любом участке водородной системы.

3.4. Система водоснабжения

Источником технической воды, как правило, служат артезианские скважины или магистрали городского водопровода. При карбонатной жесткости артезианской воды более 3 мг-экв/кг в системах охлаждения СК устанавливают электромагнитные аппараты противонакипной обработки воды. Эти аппараты безреагентной водоподготовки не удаляют из воды образователи накипи, но создают условия, при которых ослабляется их кристаллизация на поверхности охладителей. После магнитной обработки в воде приостанавливается рост крупных кристаллов карбоната кальция. Мелкие же кристаллы в условиях движущегося потока жидкости не оседают на поверхностях охлаждения. В схеме водоснабжения предусматриваются электробойлеры для нагрева масла подшипников при пуске СК в зимнее время.

При обслуживании установок водоснабжения необходимо придерживаться следующих положений.

С целью повышения надежности пуска и работы электродвигателей циркуляционных насосов их питание должно осуществляться от разных секций собственных нужд ПС. В схеме должно быть предусмотрено включение резервного насоса при отключении любого рабочего насоса. Насос в схеме автоматического пуска должен быть заполнен, и его задвижки должны находиться в положении пуска.

При недостаточном уровне воды во всасывающем патрубке насоса его пуск не будет успешным. В применяемых схемах пуск циркуляционных насосов производится как при закрытых, так и при открытых задвижках на напорном трубопроводе. При пуске с закрытыми задвижками на них устанавливается электропривод, открывающий их после достижения двигателем номинальной частоты вращения. Такой кратковременный пусковой режим не опасен для электродвигателя и насоса.

На включенном СК должна быть сигнализация понижения давления воды в напорном трубопроводе, при срабатывании которой персонал обязан осмотреть работающие насосы и устранить причину понижения давления. При полном прекращении циркуляции воды в охладителях СК работать не может, поэтому он автоматически отключается от сети.

Газоохладители СК эффективно работают при протекании воды по всем их трубкам и полном заполнении их водой. Для этого расход воды через газоохладители регулируется не напорными, а сливными задвижками. Напорные задвижки необходимо держать полностью открытыми.

Водород или воздух, заполняющий корпус СК, содержит влагу в виде водяного пара. Количество водяного пара, находящегося в смеси с газом, зависит от температуры смеси. При понижении температуры содержание взвешенной влаги уменьшается. Сильное охлаждение трубок газоохладителей вызывает выпадение на поверхности трубок избытка влаги в виде капель росы.

Для предотвращения конденсации влаги на трубках газоохладителей температура поступающей в них воды не должна быть ниже 5-10 °C. Внешним признаком конденсации влаги на трубках газоохладителей служит ее конденсация на трубопроводах, подающих холодную воду. Если поверхность трубопроводов покрылась влагой, то вероятность конденсации влаги на трубках газоохладителей велика.

Для предотвращения конденсации влаги на трубках газоохладителей в зимнее время необходимо снижение интенсивности охлаждения воды в брызгальном бассейне. С этой целью на данной трубе полностью открывают задвижки зимнего сброса и прикрывают вентили разбрызгивателей. Полностью закрывать вентили части разбрызгивателей не следует, поскольку вода может замерзнуть в трубах. Чтобы избежать замораживания, вода должна непрерывно протекать через патрубки всех разбрызгивателей.

На практике часто имеют место течи газоохладителей, которые представляют собой серьезную опасность для изоляции обмоток и выводов СК, поскольку при этом в машину вносится большое количество влаги. Вода, скопившаяся в дренажном приямке, поступает в указатель жидкости, подающий сигнал о повреждении. На работающем СК повреждение отыскивают поочередным перекрытием газоохладителей задвижками на входе и выходе, наблюдая при этом за поступлением воды в указатель жидкости. Одновременно перекрывать оба газоохладителя, расположенных с одного торца СК, не следует, так как это может вызвать повышение температуры активных частей машины. Поиск отдельных поврежденных трубок в газоохладителе производится на отключенном от сети СК.

3.5. Система маслоснабжения

В соответствии с ПУЭ, на ПС с СК должны сооружаться два стационарных резервуара турбинного масла вне зависимости от количества и объема резервуаров изоляционного масла. Системы турбинного и изоляционного масла должны быть независимыми. Объем каждого резервуара должен быть не менее 110 % объема масляной системы наибольшего СК, устанавливаемого на данной ПС.

Маслоснабжение подшипников СК с водородным охлаждением осуществляется по следующей схеме.

Непрерывная циркуляция масла через подшипники и масляные уплотнители у СК мощностью 100 МВ-А и выше обеспечивается маслонасосом по замкнутому циклу. Нагретое масло охлаждается в маслоохладителе, встроенном в сливной бак.

Подача масла в подшипники контролируется двумя струйными реле, которые срабатывают при обрыве струи масла, а также при отключении маслонасоса. При этом струйное реле подает импульс на включение резервного маслонасоса, электродвигатель которого питается от шин постоянного тока.

Если циркуляция масла не восстанавливается, СК по истечении заданной выдержки времени (8-10 с) отключается от сети. Помимо струйных реле работа системы маслоснабжения контролируется манометрами, подключенными к напорным маслопроводам и индукционным реле уровня масла, вмонтированным в бак маслоохладителя и контролирующим уровень масла в нем. Температура масла измеряется термометром сопротивления и термометрическим сигнализатором.

Для систем маслосмазки применяется очищенное турбинное масло марки Т30 или Тп30.

Обслуживание системы маслоснабжения заключается в контроле за нормальной циркуляцией масла и давлением его в маслопроводах, а также за температурой охлаждающего масла и подшипников.

Давление масла в уплотнениях при вращающемся и неподвижном роторе СК должно превышать давление водорода в корпусе машины.

Нормальной температурой охлаждающего масла считается температура 25 °C с допустимыми отклонениями в пределах 20–40 °C.

В зимнее время перед пуском СК холодное масло в системе маслоснабжения подогревается подачей в маслоохладитель охлаждающей воды, нагретой до 60 °C, с помощью электробойлерной установки. Можно использовать также и горячую воду из системы отопления.

Температура подшипников в нормальных условиях не должна превышать 65 °C. Если температура повысится до 70 °C, термометрический сигнализатор подаст сигнал о возрастании температуры. Предельной считается температура 80 °C, при которой СК отключается от сети.

3.6. Порядок действий персонала при пуске и останове СК и выводе его в ремонт

В соответствии с требованиями ПТЭ, при пуске и во время эксплуатации СК должен осуществляться контроль электрических параметров статора, ротора и системы возбуждения; температуры обмотки и стали статора, охлаждающих сред (в том числе и оборудования системы возбуждения), уплотнений вала, подшипников и подпятников; давления, в том числе перепада давлений на фильтрах, давления и температуры масла, герметичности систем жидкостного охлаждения и др.

Перед пуском СК необходимо проверить работоспособность его масляной и газовой систем и системы водоснабжения, а также произвести внешний осмотр СК и его агрегата возбуждения. Одновременно необходимо произвести пусковые измерения сопротивления изоляции обмоток и подшипников.

В холодное время года включение СК допускается при температуре статора не ниже 5 °C. При более низкой температуре СК необходимо прогреть путем подачи в обмотку ротора тока от возбудителя.

Температура холодного масла для смазки подшипников при пуске должна быть не ниже 20 °C, вследствие чего в зимнее время масло подогревается, например, водой из системы отопления.

По маслоуказателю проверяется уровень масла в баках маслоснабжения, а после включения масляного насоса проверяется циркуляция и давление масла в подшипниках. Проверяется работоспособность автоматического включения резервного насоса при обрыве струи масла.

При пуске СК на водородном охлаждении сверяется положение каждого вентиля газовой системы со схемой, соответствующей режиму пуска. Одновременно проверяется чистота водорода в корпусе СК и работа автоматического газоанализатора.

Затем включается циркуляционный насос и проверяется циркуляция воды через газоохладители, а также действия автоматики включения резервного насоса. В работе остается любой насос.

После этого мегаомметром 500-1000 В измеряется сопротивление изоляции обмоток ротора и статора, допустимое сопротивление которых должно быть не менее 0,5 МОм. Сопротивление изоляции обмотки статора СК, как правило, не нормируется. Однако результаты измерений сравниваются с результатами предыдущих измерений. Уменьшение сопротивления изоляции в 3–5 раз указывает на появление в изоляции слабых мест, которые необходимо обнаружить и устранить. Сопротивление изоляции подшипников СК, измеренное мегаомметром 1000 В, должно быть не менее 1 МОм.

Перед пуском СК шунтовой реостат в цепи возбуждения устанавливается в положение ХХ, а АГП должен быть отключен.

Применяемый реакторный пуск СК с водородным охлаждением почти полностью автоматизирован. Цепь управления пуском создается лишь при соответствующем положении выключателей, аппаратов и оборудования, необходимых для нормального разворота ротора и включения СК в сеть. Готовность к пуску сигнализируется на световом табло.

После проведения указанных подготовительных операций включают агрегат возбуждения, подают оперативный ток на схему автоматического управления пуском и ключом автоматического пуска включают СК. В процессе пуска сигнальными устройствами контролируют последовательность пусковых операций, а именно: включение пускового выключателя и АГП, включение рабочего и отключение пускового выключателей.

Продолжительность пуска составляет 40–50 с; за это время ток в цепи изменяется от 2–2,5-кратного значения номинального тока до установившегося значения. При этом ротор втягивается в синхронизм и начинает вращаться с синхронной частотой, а реактор сначала шунтируется включением рабочего выключателя, затем выводится из схемы отключением пускового выключателя и двух его разъединителей, имеющих автоматический привод.

Для набора реактивной нагрузки после окончания пусковых операций на АВР устанавливают требуемую уставку, и СК автоматически загружается в зависимости от напряжения сети.

Для остановки СК производится отключение его рабочего выключателя после отключения автоматического регулирования напряжения и снятия нагрузки. Все остальные операции (останов насосов смазки и охлаждения и др.), как правило, выполняются автоматически, без участия персонала.

Во время останова СК персоналу следует проконтролировать отключение рабочего выключателя, выключателя электродвигателя агрегата возбуждения и АГП. Если при отключении СК будет обнаружена неисправность АГП, то она должна быть немедленно устранена. Масляный насос должен отключаться только после полной остановки ротора.

Для вывода СК в ремонт необходимо:

проверить отключенное положение рабочего выключателя;

отключить его шинные разъединители;

проверить отключенное положение пускового выключателя и его разъединителей;

отключить ТН со стороны НН и ВН;

проверить отключенное положение выключателя двигателя агрегата возбуждения;

выкатить тележку выключателя в шкафу КРУ.

При длительном ремонте прекращается подача охлаждающей воды в газовые и масляные охладители. Если на время ремонта СК он остается заполненным водородом, газоанализатор на нем не отключается и за водородом осуществляется такой же контроль, как и на работающем агрегате. Следует иметь в виду, что на отключенном СК давление водорода резко падает из-за снижения его температуры.