По результатам лабораторных, заводских и эксплуатационных испытаний разработан трансформатор модернизированной конструкции на уровень ограничения коммутационных перенапряжений 1,8 £/ф. В новой конструкции принята более простая в производстве и более технологичная схема с «классическим» расположением обмоток, создающая перспективу увеличения мощности до 1000 MB-А в единице. Улучшение техникоэкономических показателей автотрансформатора — снижение полных потерь на 12 %, конструкционной стали — на 19 %, меди — на 18 %, электрокартона — в два раза, трудоемкости — на 10—15 % — обеспечено за счет уменьшения числа основных стержней с четырех до двух, повышения индукции в стержне, применения магнитопровода с полным косым стыком, усовершенствования конструкции концевой изоляции (повышения прочности на 15—20 %), повышения коэффициентов заполнения обмоток ВН и СН. Снижение уровня изоляции при коммутационных импульсах до 1,6 ί/φ позволит осуществить дальнейшее повышение технико-экономических показателей электрооборудования.
Исследования в области создания оксидно-цинковых резисторов привели к разработке новых резисторов с резко увеличенными градиентами напряжения с большей нелинейностью и повышенной пропускной способностью. Это позволило приступить к созданию ОПН-1150 с уровнем ограничения коммутационных перенапряжений 1,6 Пф без шунтирующих искровых промежутков, что наряду с улучшением электротехнического фарфора резко уменьшило массогабаритные показатели этого аппарата и повысило его надежность.
Завершена разработка повышающего трансформатора ОРУ-417000/1150/20. Трансформатор предназначен для работы в блоке с генераторами 2 X 500 МВт. На базе этого трансформатора (двухстержневая конструкция остова с параллельно соединенными обмотками высшего напряжения) разрабатывается трансформатор мощностью 388 МВ·А для подключения статического компенсатора на стороне 121 кВ. Прн этом на одном стержне будут размещены обмотки 121 кВ, предназначенные для соединения в треугольник, на другом — в звезду.
В шунтирующем реакторе 300 МВ-А со сниженным уровнем изоляции применена конструкция успешно эксплуатируемых реакторов 500 и 750 кВ что позволило снизить общую массу в 1,5 раза, потери — на 15 %.
Коммутационная аппаратура совершенствуется в первую очередь, путем создания отдельно стоящих элегазовых выключателей и включателей-отключателей.
При уровне ограничений коммутационных перенапряжений 1,6Uφ и грозовых до 1,8 Uφ удается сократить габариты опорной и продольной изоляции примерно на 20 %. Сокращению массогабаритных показателей будет способствовать применение крупногабаритных изоляторов из высокопрочного фарфора с механической прочностью в изделии до 75 МПа и более с отношением длины пути утечки к строительной высоте не менее 2,7.
Стержневые фарфоровые изоляторы с повышенными механическими характеристиками на изгиб позволяют создать одностоечную опорную колонку для разъединителей вместо треноги.
Существенное сокращение массы конструкции и дополнительное сокращение габаритов может быть достигнуто при изготовлении изоляторов из полимерных материалов. В настоящее время начаты стендовые испытания конструкций из полимерных материалов на базе стеклопластиковых труб с силоксановым покрытием.
При создании оборудования на ультравысокие напряжения целесообразно изменить методику испытаний коммутационными импульсами. Значительно увеличив число импульсов при испытаниях (до 100—200 вместо ныне принятых 15) можно снизить испытательное напряжение без уменьшения надежности испытаний. Это даст возможность сократить габариты внешней изоляции примерно на 10—15 %. Наиболее перспективным путем совершенствования комплекса оборудования 1150 кВ является создание комплектного распределительного устройства с элегазовой изоляцией КРУЭ-1150. Начальный этап этих работ описан в [9, 10]. Такое распредустройство разрабатывается только для сниженного уровня изоляции, с номинальным током 4 кА и током отключения 40 кА.
Длительные эксплуатационные испытания на МИС г. Тольятти показали, что выбранные рабочие и испытательные градиенты в элегазовой изоляции (6 и 16 кВ/мм) и рабочий градиент в твердой изоляции (до 6 кВ/мм) обеспечивают достаточно высокую надежность элегазовых аппаратов. При этом основной габарит аппаратов полюса КРУЭ — диаметр равен 1000 мм.
В ходе испытаний на МИС г. Тольятти и выдержки полюса под рабочим напряжением (рис. 6) на изоляцию периодически воздействовали перенапряжения 1,4— 1,5 ί/φ. Общая наработка полюса КРУЭ 1150 кВ под рабочим напряжением составила около 4700 ч. В состав КРУЭ-1150 включен комплекс безынерционного подключения шунтирующего реактора, куда входят элегазовый выключатель и устройство искрового подключения реактора с элегазовыми искровыми промежутками. Устройство обеспечивает с вероятностью 0,9 подключение реактора в диапазоне напряжений 1175— 1425 кВ. Для управления выключателей и отключающим устройством искрового подключения реактора разработано и испытано на МИС г. Тольятти индукционнодинамическое устройство управления.
Рис. 6. КРУЭ 1150 кВ на МИС в г. Тольятти
В целях предотвращения пробоя искровых промежутков элемента искрового подключения при постановке его под напряжение в выключателе предусмотрено помодульное включение, выполняемое в определенном порядке и с необходимой разновременностью включения. Что касается перспектив увеличения электрической прочности изоляции, то последние исследования электроизоляционных покрытий электродов, включая технологию нанесения покрытий, показали возможность упрочнения изоляционного промежутка, по крайней мере, на 20—25 %. Испытания на промышленной электропередаче 1150 кВ и мощных испытательных стендах в г. Тольятти и на подстанции «Белый Раст» подтвердили правильность основных научно-технических и конструктивных решений, принятых при создании оборудования 1150 кВ. Выявлены перспективы совершенствования традиционного оборудования 1150 кВ, возможность существенного снижения материалоемкости и трудоемкости при его изготовлении. В настоящее время готовится к опытной эксплуатации на промышленной электропередаче КРУЭ-1150 кВ. Таким образом, создано оборудование, обеспечивающее широкое внедрение ЛЭП-1150 кВ в различных регионах СССР.
Список литературы
- Вопросы создания силовых автотрансформаторов переменного тока ультравысокого напряжения / В. М. Чорноготский, М. Макаров, Л. Н. Шифрин и др.//СИГРЭ. Докл. 12-06. М.: Энергия, 1975. С. 81—87.
- Морозова Т. И. Электрическая прочность внутренней изоляции трансформаторов при длительном воздействии рабочего напряжения// Электротехника. 1976. № 4. С. 39—43.
- Достижения и задачи в области создания высоковольтных шунтирующих реакторов большой мощности / С. Д. Лизунов, Л. А. Мастрюков, Н. В. Бурак и др.//Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро, 1975. Вып. 8 (52).,С. 27—30.
- Воздушный выключатель 1150 кВ типа ВНВ-1150
- В. Бирюков, Р. Б. Доброхотов, Г. И. Китаев и др.// Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро, 1980. Вып. 3 (107). С. 5—7.
- Включатель-отключатель шунтирующего реактора 1150 кВ/С. В. Бирюков, О. В. Волкова, М. И. Гольдштейн и др.//Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро, 1980. Вып. 3 (107). С. 7—8.
- Глубокое ограничение перенапряжений в электропередачах сверхвысокого напряжения / В. П. Фотин, Л. П. Кубарев, А. К. Лоханин и др.//СИГРЭ. Докл. 33-08. М.: Энергоиздат, 1982.
- Калачихин А. Ф. Расчет обкладок ввода на сверхвысокое напряжение // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро, 1973. Вып. 1 (21). С. 20—22.
- Characteristics of EHV insulation in contaminated and moist conditions/V. E. Kizevetter, G. A. Lebedev, S. D. Merkhalev, E. 1. Ostapenko//ClGRE. 1974. Rep. 33—16.
- Бортник И. M., Борин В. Н. Электрическая прочность элегазовой изоляции аппаратов сверхвысокого напряжения // Электричество. 1981. № 3. С. 13—18.
- Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией на напряжение 110—1150 кВ (состояние и перспективы) / Ю. И. Вишневский, В. К. Тарасов, В. Н. Борин, В. С. Чемерис// Электротехника. 1982. № 6. С. 13—17.
