Пусконаладочные работы при монтаже электроустановок - Проверка и испытание аппаратов для защиты от перенапряжений

Глава XII ПРОВЕРКА И ИСПЫТАНИЕ АППАРАТОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ОТ СВЕРХТОКОВ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
§ 58. Общие сведения
Для надежной работы электроустановок большое значение имеет система предупреждения и устранения ненормальных режимов работы электроустановок, особенно сверхтоков (возникающих при коротких замыканиях и перегрузках на отдельных участках электроустановки) и перенапряжений (атмосферных, связанных с грозовыми явлениями), коммутационных (возникающих при коммутации тока в электрических цепях) и резонансных (возникающих в электрических цепях при неблагоприятных соотношениях между емкостными и индуктивными ее элементами).
Для защиты от сверхтоков широко используют разнообразные вторичные устройства релейной защиты и автоматики, наладка которых освещена в самостоятельных разделах книги, а также первичные аппараты: предохранители, автоматы и средства для ограничения токов короткого замыкания в виде реакторов, балластных сопротивлений и др.
Систему защиты от перенапряжений составляют средства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы, грозозащитные тросы) и средства защиты от волн перенапряжения, распространяемых по воздушным линиям электропередачи и возникающих при атмосферных электрических явлениях, а также от перенапряжений, возникающих при коммутации тока, и резонансных явлениях (разрядники, дугогасящие катушки, конденсаторы и др.).
В данной главе рассматриваются вопросы проверки и испытания наиболее распространенных аппаратов для защиты от сверхтоков (предохранители и реакторы) и для защиты от перенапряжений (разрядники и конденсаторы).

§ 59. Испытание вентильных разрядников

Промышленностью выпускаются следующие типы вентильных разрядников: РВП— разрядник вентильный подстанционный на номинальные напряжения 1,3; 6 и 10 кВ;
РВВМ — разрядник вентильный для защиты вращающихся машин;
РВМ — разрядник вентильный магнитный;
РВЭ-25, РВО-35 — разрядники для защиты тяговых установок и регулировочной части обмоток силовых трансформаторов;
РВН — разрядник вентильный для защиты сетей напряжением до 0,5 кВ;
РВС — разрядник вентильный сетевой для защиты оборудования ОРУ 35, 110 и 220 кВ;
РВМГ — разрядник вентильный магнитный грозовой для защиты обмоток трансформаторов 110, 220, 330, 500 и 750 кВ;
РВМК — разрядник вентильный магнитный комбинированный для защиты оборудования ОРУ 330 — 500 кВ от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
В испытания входят внешний осмотр, измерение сопротивления изоляции отдельных элементов разрядника мегомметром, измерение тока проводимости и испытание на пробой.
При внешнем осмотре следует обращать внимание на отсутствие сколов и трещин в фарфоровых покрышках и цементных швах, наличие защитного покрытия армировочных швов, отсутствие видимых нарушений герметичности. Проверяют надежность болтовых соединений. Перед испытанием поверхности разрядника необходимо тщательно протереть, а испытания необходимо проводить при температуре окружающего воздуха не ниже —10°С.
Сопротивление изоляции нужно измерять мегомметром на напряжение 2500 В. Сопротивление изоляции разрядников, кроме РВП, не нормируется. У разрядников РВП оно должно быть не менее 5000 МОм.
Для разрядников, составленных из последовательно включенных элементов, необходимо эти элементы подбирать так, чтобы напряжение на них при собранном разряднике распределялось равномерно. Поэтому следует подбирать элементы, сопротивления которых не имели бы большого различия, причем элементы с меньшим сопротивлением надо размещать ближе к проводу (шине), находящемуся под напряжением, а элементы с большим сопротивлением — ближе к основанию.
Разрядники РВС, собираемые из отдельных элементов, разделяют в зависимости от сопротивления на шесть групп в соответствии с табл. 19.
Таблица 19
Группы разрядников РВС

Измерение тока проводимости разрядников производят на выпрямленном напряжении по схеме рис. 196. Для сглаживания пульсаций напряжения источника питания в схему включают конденсатор С емкостью 0,01—0,2 мкФ, выбираемый в соответствии с табл. 20. Однако, если установить конденсатор емкостью не менее 0,2 мкФ, он будет пригоден при испытании всех типов отечественных вентильных разрядников.
Таблица 21

Токи проводимости и пробивные напряжения вентильных разрядников

Токи проводимости, нормируемые для различных типов разрядников, приведены в табл. 21.
Таблица 20
Выбор емкости сглаживающих конденсаторов при испытании элементов разрядников


Рис. 196. Измерение тока проводимости разрядника: ву — выпрямительная установка. с — конденсатор. Р — разрядник. э — экранирующий проводник
Следует иметь в виду, что вентильные разрядники представляют собой нелинейные сопротивления и ток проводимости их имеет сложную нелинейную зависимость от напряжения. Поэтому контроль напряжения надо вести на стороне высшего напряжения, например электростатическими вольтметрами С-96 или С-100. Испытание на пробой разрядников с шунтирующими сопротивлениями (РВС, РВМГ и др.) необходимо производить при условии очень быстрого подъема напряжения (не более 0,5 с), например, подавая напряжение на испытательный трансформатор толчком. Схема измерения пробивного напряжения приведена на рис. 197. Измерение выполняют электроннолучевым осциллографом, включенным через делитель напряжения ДН на стороне высшего напряжения испытательного трансформатора Тр. В качестве делителя напряжения можно использовать гирлянду подвесных изоляторов. Нормируемые величины пробивных напряжений приведены в табл. 22.
Таблица 22
Пробивные напряжения вентильных разрядников

Рис. 197. Схема измерения пробивного напряжения вентильного разрядника:
PH — регулятор напряжения, R — ограничивающее сопротивление, Тр — испытательный трансформатор, Т — реле максимального тока, Р — разрядник. ДН — емкостный делитель напряжения

§ 60. Испытание конденсаторов

Конденсаторы широко распространены в электроустановках. Их применяют для защиты от падающих волн перенапряжения, распространяющихся по линиям, для защиты от коммутационных перенапряжений, шунтируя разрывные контакты коммутационных аппаратов, для защиты полупроводниковых приборов, а также
для улучшения режимных параметров (повышения коэффициента мощности, продольной компенсации падения напряжения в линиях электропередачи), отбора мощности от линий электропередачи, высокочастотных постов связи и др. Силовые бумажномасляные конденсаторы для повышения коэффициента мощности, конденсаторы отбора мощности и связи подвергают испытаниям в соответствии с требованиями ПУЭ, при которых измеряют сопротивление изоляции, емкость и диэлектрические потери.
Сопротивление изоляции бумажномасляных конденсаторов измеряют мегомметром на напряжение 2500 В относительно корпуса и между выводами. Величина сопротивления изоляции не нормируется.
Емкость конденсаторов измеряют мостами переменного тока или методом амперметра и вольтметра (рис. 198, а) при напряжении 127—220 В и определяют по формуле

где 1 —  измеренная сила тока, A; U— напряжение на конденсаторе, В; to— круговая частота, равная 314 при промышленной частоте 50 Гц.


Рис. 198. Измерение емкости конденсаторов:
а — амперметром и вольтметром, б — двумя вольтметрами
При измерении емкости высоковольтных конденсаторов на напряжении 3—10 кВ вместо амперметра включают миллиамперметр. Можно вместо него включить вольтметр (рис. 198, б), тогда емкость определяют по формуле

где r.2 — внутреннее сопротивление вольтметра V2, Ом, a tgφ определяют по значению косинуса угла сдвига фаз между напряжениями Ux и U2, показываемыми вольтметрами VI и V2. Емкость трехфазных конденсаторов измеряют для каждого вывода относительно двух других, соединенных между собой (на время измерения); если емкость при первом измерении Clt при втором — С2, а при третьем — С3, то полная емкость трехфазного конденсатора

Измеренные величины емкостей не должны отличаться от паспортных данных более чем на величины, указанные в табл. 23.
Измерение диэлектрических потерь конденсаторов следует производить при напряжении не большем номинального проверяемого конденсатора. У конденсаторов связи тангенса угла диэлектрических потерь измеряют при напряжении 10 кВ эфф. При отсутствии испытательной установки достаточной мощности измерения производят на низком напряжении.
Величина tg6, измеренная при 20° С, не должна превышать для новых конденсаторов связи, конденсаторов отбора мощности и емкостных делителей напряжения 0,4%. У силовых конденсаторов тангенс угла диэлектрических потерь не измеряют.
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты производят в течение 1 мин. Контроль величины испытательного напряжения ведется на стороне высшего напряжения электростатическим киловольтметром. Конденсаторы, у которых один вывод соединен с корпусом, повышенным напряжением не испытывают. Допускается производить испытание конденсаторов выпрямленным напряжением при отсутствии достаточно мощной испытательной установки переменного тока. Выпрямленное напряжение при испытании должно быть в два раза больше переменного, прикладываемого к испытываемому конденсатору по нормам.
Таблица 23 Предельные отклонения емкостей конденсаторов от паспортных данных

Изоляцию фарфоровых подставок для конденсаторов испытывают напряжением промышленной частоты 70 кВ. Батарею конденсаторов испытывают трехкратным включением на номинальное напряжение после предварительной проверки мегомметром исправности конденсаторов, цепи разряда и цепи заземления проверяемых конденсаторов. При включении батареи в сеть измеряют токи нагрузки каждой фазы, которые не должны расходиться более чем на 5%. Запрещается включать батарею конденсаторов на напряжение более 1,1 номинального ее напряжения. После испытания и перед включением батарея конденсаторов должна быть полностью разряжена.
Разряд каждого конденсатора батареи независимо от того, имеется или нет разрядное сопротивление (3 кОм для конденсаторов на напряжение до 500 В и 10 кОм для конденсаторов на напряжение выше 500 В), производится при помощи заземляющей штанги с закорачиванием выводов конденсаторов на землю.

§ 61. Испытание сухих реакторов

В объем испытаний входит проверка правильности установки, измерение сопротивления изоляции и испытание повышенным напряжением.
Правильность установки реакторов необходимо обязательно проверять при их вертикальном расположении в соответствии с заводским обозначением: Н — нижняя фаза, С — средняя фаза и В — верхняя фаза, причем средняя фаза должна быть присоединена так, чтобы ток по ее виткам протекал в направлении, противоположном направлению тока в крайних фазах.
Измерение сопротивления изоляции обмоток реактора производят относительно крепежных болтов и фланцев всех опорных изоляторов, на которых установлены колонки реакторов, мегомметром на напряжение 1000—2500 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. Если сопротивление изоляции ниже, опорные колонки необходимо высушить, покрыть лаком и повторно измерить сопротивление изоляции.
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты изоляции реактора проводят в течение 1 мин при величинах приложенного испытательного напряжения, приведенных ниже:
Номинальное напряжение реактора, кВ    ,  3 6 10 15 20 35
Испытательное напряжение, кВ           24 32 42 55 65 95
Во время испытания следят за отсутствием электрических разрядов, а после снятия напряжения проверяют отсутствие местных нагревов. Если разряды и местные нагревы не обнаруживают, реактор признается выдержавшим испытание. Кроме того, необходимо проверить наличие заземления нижних фланцев изоляторов и выписать паспортные данные.
Маслонаполненные реакторы и дугогасящие катушки испытывают по методам, аналогичным методам испытания силовых трансформаторов, рассмотренным ранее.

§ 62. Проверка и испытание предохранителей

При проверке предохранителей производят внешний осмотр, следят за соответствием их проекту, за отсутствием внешних повреждений, наличием и целостью плавкой вставки. Испытание повышенным напряжением изоляторов высоковольтных предохранителей проводят обычно одновременно с испытанием повышенным напряжением соответствующего распределительного устройства по нормам, приведенным в разделе, посвященном испытанию изоляции.

Контрольные вопросы
В каком объеме испытывают вентильные разрядники и как измеряют у них токи проводимости?
По какой схеме измеряют пробивное напряжение вентильных разрядников?
Как испытывают силовые конденсаторы, по каким схемам измеряют их емкость методом амперметра и вольтметра и какими приборами?
Как испытывают сухие реакторы?
На что следует обращать внимание при осмотре предохранителей?