Известно, что на многих силовых трансформаторах устанавливают переключающие устройства (ПУ). Они необходимы для регулирования напряжения на шинах подстанции для поддержания качества электрической энергии по уровню напряжения. В нашей стране применяется множество видов ПУ, как отечественного, так и зарубежного производства. В зависимости от глубины регулирования напряжения, мощности, напряжения трансформатора они могут устанавливаться как на высоковольтной, средней, так и на низкой стороне обмотки трансформатора.
ПУ различаются по своим функциональным применениям на переключатели без возбуждения (ПБВ) и регуляторы напряжения под нагрузкой (РПН). Для изменения числа витков обмотки для первых, необходимо отключения трансформатора от сети. Это является их большим недостатком. В то же время эти устройства обладают такими преимуществами как простота конструкции, сравнительно низкой стоимостью и надёжностью.
РПН по сути дела являются сложными программируемыми механическими устройствами, которые автоматически поддерживают номинальное напряжение сети на шинах подстанции и имеют широкий диапазон регулирования. Однако они менее надёжны в эксплуатации и имеют высокую стоимость.
Различают следующие виды РПН: реакторные, вакуумные и быстродействующие (с токоограничивающими резисторами). В настоящее время самыми многочисленными являются последние. Среди ПУ с токоограничивающими резисторами широкое распространение получили трёхфазные РПН типа РС (болгарские). Они устанавливаются на силовых трансформаторах 35-110 кВ мощностью от 16 до 40 МВ∙А. На средней обмотке автотрансформаторов устанавливаются однофазные РПН типа РНОА (украинские). На трансформаторах собственных нужд электростанций типа ТРДНС мощностью от 10 до 80 МВ∙А и на автотрансформаторах АТДЦТН 250 МВ∙А могут устанавливаться РПН типа SDV, SCV и SAV соответственно.
В последние годы на многих трансформаторах 110 кВ мощностью от 6,3 до 120 МВ∙А начали применять отечественные трёхфазные РПН типа РНТА-35 (Толльятинского трансформаторного завода). Практически все упомянутые РПН устанавливаются на обмотке трансформатора, соединённая по схеме «звезда». Однако среди них есть такие серии РПН, которые устанавливаются на линейной стороне обмотки трансформатора, например РС-5, РС-7, РС-12, РС-16, а также ПУ немецкого производства SDV.
Одним из основных пуско-наладочных испытаний, а также диагностирования РПН является снятие осциллограмм токов контактной системы. По анализу этих осциллограмм можно определить продолжительность работы контактной системы левых и правых плеч контактов, а также длительность их нахождения в положении так называемого «мост». Завод изготовитель строго регламентирует эти параметры во время пуско-наладочных испытаний. В случае окисления контактов контактора, а также его разбалансировки длительность работы сложного механического устройства на осциллограмме становятся иным, а продолжительность работы контактной системы выйдет из заданных заводом изготовителем временных интервалов. Инженерно-технический персонал энергоснабжающих организаций, а также промышленных предприятий осциллограммы токов контактора снимают лишь в случае работы газовой защиты РПН на сигнал, так как завод-изготовитель не требует выполнения этого измерения в процессе эксплуатации ПУ. В настоящее время на предприятиях электроэнергетики работают множество ПУ и практически многие из них исчерпали свой ресурс. По этой причине диагностирование данных устройств сегодня становится весьма актуальной задачей.
Нами разработано множество методов осциллографирования токов в контактной системе РПН различных модификаций с применением многоканального цифрового осциллографа [1-5].
В этой работе приведём ещё один способ осциллографирования контактной системы трёхфазного РПН, установленного на высоковольтной обмотке силового трансформатора, собранного по схеме треугольник.
Традиционная схема осциллографирования токов для этой цели предполагает использовать светолучевой осциллограф. Однако в настоящее время удобнее использовать для снятия осциллограмм токов более совершенные устройства, например многоканальный цифровой осциллограф с источником напряжения постоянного тока, как это описано в [6].
Традиционный способ осциллографирования контактов контактора (КК) подобных РПН предполагает снятие осциллограмм токов одновременно на двух линейных сторонах обмотки трансформатора, а на третьей линейной стороне установить изолирующие прокладки с целью разрыва цепи обмотки, собранного по схеме треугольник, где установлен РПН. Для выполнения этого условия необходимо на левом и на правом плечах контактора одной из фаз РПН установить изолирующие прокладки. Следует подчеркнуть, что это возможно только после вскрытия бака контактора и частичного слива трансформаторного масла. В качестве изолирующей прокладки обычно применяют обыкновенный картонный лист толщиной в 3 мм размером 80×200мм.
Способ осциллографирования токов с установкой изолирующих прокладок на одной из фаз контактора имеет свои недостатки. К ним относятся:
— потребность изготовления самих изолирующих прокладок;
— привлечения специально обученного персонала для их установки.
При этом не исключено падение изолирующих прокладок в бак контактора, залитого трансформаторным маслом. Такая процедура требует дополнительного времени на процесс осциллографирования и соответственно увеличивается время контакта трансформаторного масла с окружающей средой, способствующей его увлажнению. Обычно после нескольких переключений РПН с одного положения на другое картонные изолирующие прокладки изнашиваются, и появляется необходимость их замены.
Нами разработан способ устранения взаимного влияния неодновременности переключения РПН, установленные на высоковольтной обмотке силовых трёхфазных трансформаторов, соединённые по схеме треугольник на осциллографируемые токи КК.
Суть метода заключается направлением осциллографируемых токов на двух фазах по одноимённым плечам КК так, чтобы они протекали соответственно через два вывода трансформатора, имеющие непосредственный контакт с соответствующей фазой контактной системы контактора, причём для разрыва цепи в обмотке трансформатора между этими выводами искусственно поддерживается одинаковый потенциал.
На рисунке 1 приведена схема осциллографирования токов контактов контактора РПН, установленного на высоковольтной обмотке трансформатора, собранной по схеме треугольник без установки изолирующих прокладок между подвижными и неподвижными главными, дугогасительными и вспомогательными контактами на обоих плеч контактора одной из его фаз.
Схема содержит трёхканальный источник напряжения постоянного тока (ТИНПТ) – I, трёхканальный цифровой осциллограф (ЦО) – II, соединительный восьмижильный кабель – III, испытуемый силовой трехфазный трансформатор с РПН – IV.
Рисунок 1. Схема осциллографирования токов в контактной системе со вскрытием бака РПН, установленный на обмотке трансформатора, собранной по схеме треугольник
Для удобства подключения осциллографа к испытуемому объекту первые одноимённые выводы восьмижильного кабеля имеют съёмные соединения.
Из рисунка 1 видно, что каналы трёхканального источника напряжения постоянного тока через три канала тока цифрового осциллографа с шестью входными разноимёнными зажимами, из которых, три отрицательных зажима присоединяются проводами к узлам соединения избирателей первого и второго плеч контактов контактора и ветвей с токоограничивающими резисторами РПН соответствующих фаз трёхфазного трансформатора. В то же время три положительных зажима каналов осциллографа присоединяются к положительным зажимам каналов источника напряжения постоянного тока. Общий зажим каналов источника напряжения постоянного тока подключён одновременно к двум выводам «А» и «В» высоковольтной обмотки силового трансформатора. Такое подключение позволяет искусственно поддерживать одинаковый потенциал на выводах «А» и «В» высоковольтной обмотки силового трансформатора с целью создания разрыва цепи в обмотке трансформатора (IV) в случае возникновения в ней тока при коммутации КК. При этом снимают осциллограммы токов на контактах РПН, расположенных на линейных сторонах обмотки трансформатора ВС и АС.
На рисунке 2 приведены осциллограммы токов КК, снятые на РПН типа SDV-1-630-41/41-W19 с помощью этого устройства.
Из рисунка видно, например, что длительность работы главных и дугогасительных контактов контактора фазы «В» левого (t1) и правого (t3) плеч составляет соответственно 50 и 46 мс. Продолжительность работы контактной системы в режиме так называемого «моста» (t3) равна 68 мс. Общая продолжительность (tобщ) работы контактной системы составляет 164 мс.
Длительность работы главных и дугогасительных контактов контактора фазы «С» левого (t1) и правого (t3) плеч составляет соответственно 48 и 53 мс. Продолжительность работы контактной системы в режиме так называемого «моста» (t3) равна 64 мс. Общая продолжительность (tобщ) работы контактной системы составляет 165 мс.
Из осциллограммы токов очевидна несинхронная работа контактной системы двух фаз, которая составляет по времени 75 мс, т.е. система контактов на фазе «С» начинают раньше работать раньше на 75 мс, чем система контактов на фазе «В».
Затем снимают осциллограммы токов на линейных сторонах обмотки трансформатора АВ и ВС. Для этой цели провод с вывода фазы «В» пересоединяют на вывод фазы «С» трансформатора. В этом случае на выводах обмотки трансформатора «А» и «С» будет поддерживаться одинаковый
Рисунок 2. Осциллограммы токов контактов контактора фаз «В» и «С», снятые на РПН типа SDV-1-630-41/41-W19 с помощью предложенного способа (общий вывод каналов напряжения постоянного тока подключён одновременно к выводам «А» и «В» высоковольтной обмотки трансформатора)
Рисунок 3. Осциллограммы токов контактов контактора фаз «С» и «В», снятые на РПНтипа SDV-1-630-41/41-W19 с помощью предложенного способа (общий вывод каналов напряжения постоянного тока подключён одновременно к выводам «A» и «С» высоковольтной обмотки трансформатора)
потенциал. Вследствие этого, после подачи напряжения постоянного тока по каналам осциллографа (во время перевода ПУ с одного положения на другое), в результате коммутации КК по высоковольтной обмотке, собранной по схеме треугольник, не может протечь ток. Таким образом, устраняется влияния неодновременности переключения РПН на осциллографируемые токи.
На рисунке 3 приведены осциллограммы токов КК для этого случая. Они показывают, что начало работы контактной системы на контакторе фазы «С» запаздывает от фазы «В» на 28 мс.
Длительность работы главных и дугогасительных контактов контактора фазы «С» левого (t1) и правого (t3) плеч составляет соответственно 49 и 30 мс. Продолжительность работы контактной системы в режиме так называемого «моста» (t3) равна 87 мс. Общая продолжительность (tобщ) работы контактной системы составляет 166 мс.
Длительность работы главных и дугогасительных контактов контактора фазы «В» левого (t1) и правого (t3) плеч составляет соответственно 58 и 57 мс. Продолжительность работы контактной системы в режиме так называемого «моста» (t3) равна 51 мс. Общая продолжительность (tобщ) работы контактной системы составляет 166 мс. В то же время несинхронная работа КК фаз «В» и «С» составляет 28 мс.
Все эти временные параметры, кроме несинхронной работы контактной системы фаз соответствуют эксплуатационным нормам, как это требует завод-изготовитель. Заметим, что во время пуско-наладочных испытаниях на осциллограмме токов РПН типа SDV предельные значения вышеуказанных параметров должны быть [5]: t1=10–20 мс; t2=20–42 мс; t3=10–20 мс; tобщ=45–85 мс.
В эксплуатации, в случае окисления контактной системы предельное значение в промежутке времени t2 должно быть не менее 5 мс, а общая продолжительность (tобщ) работы контактной системы – не более 180 мс.
Таким образом, осциллографирование контактной системы РПН даёт наглядное представление не только о работе КК отдельных фаз, но и становится возможным оценить разновременность их работы.
Заметим, что все эти осциллограммы получены при переключении РПН с 5 на 6 положение.
Список литературы:
1.Михеев Г.М. Диагностика и контроль электрооборудования. Электростанции и электрические сети. М.: Издательский дом «Додэка ХХI». 2010. – 224 с.
2.Михеев Г.М. Диагностика устройств регулирования напряжения силовых трехфазных трансформаторов [Текст] / Г.М. Михеев, Ю.А. Федоров, В.М. Шевцов, С.Н. Баталыгин // Электрические станции. 2006. № 4. С. 54–61.
3.Михеев Г.М. Методика цифрового осциллографирования процесса переключения РПН типа РНОА-110/1000 [Текст] / Г.М. Михеев, В.М. Шевцов, Ю.А. Федоров, С.Н. Баталыгин // Промышленная энергетика. 2007. № 3. С. 8–11.
4.Михеев Г.М. Ресурсосберегающие методы диагностики высоковольтного электрооборудования. Издательство «LAP LAMBERT Academic Publishing AG & Co. KG». 2011. – 364 с.
5.Михеев Г. М. Устройство цифрового осциллографирования для диагностики состояния контактора быстродействующего РПН силового трансформатора. / Михеев Г. М., Федоров Ю.А. / Промышленная энергетика. 2005. №8. C. 5–7.
6.On-load tap-changing gear TRO Veb transformatorenwerk Karl Liebknecht. 116 Berlin-Oberschonowelde. Инструкция по испытанию мощных переключающих устройств типа SAV 1, SCV 1, SDV 1. № 0-80091 russ. Берлин, 1991. – 25 с.[schema type=»book» name=»СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ВЛИЯНИЯ НЕОДНОВРЕМЕННОСТИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТРЁХФАЗНОГО РПН, СОБРАННОГО ПО СХЕМЕ ТРЕУГОЛЬНИК» author=»Михеев Георгий Михайлович, Иванова Татьяна Георгиевна, Каландаров Хусейнджон Умарович, Турдиев Азамат Худойбердиевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]