Кабельные маслонаполненные линии 110-500 кВ высокого давления - Автоматические подпитывающие установки

6. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПОДПИТЫВАЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Поддержание номинального избыточного давления масла в линии высокого давления осуществляется при помощи автоматических подпитывающих установок АПУ) (рис. 22). Установки размещаются в закрытых помещениях, имеющих температуру не ниже + 10 °С, и обычно состоят из двух отдельных агрегатов, разделенных несгораемыми перегородками с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч и располагаемых возможно ближе к трассе кабельной линии, что определяется расчетом подпитки линии. Маслопровод, соединяющий коллектор подпитывающего агрегата с линией, должен прокладываться в помещениях с положительной температурой либо в траншее при условии обеспечения положительной температуры окружающей среды. Автоматические подпитывающие установки оборудуются устройствами связи с диспетчером эксплуатирующей организации и пожарной сигнализацией (или автоматического пожаротушения). Серийно поставляемые АПУ обеспечивают давление в линии в пределах (1,37+0,196) МПа [(14+ +2) кгс/см²]. Схема АПУ для присоединения нескольких линий приведена на рис. 23
Установка АПУ (см. рис. 22) включает в себя:
1. Один-три бака 15 вместимостью обычно 4 м³ каждый (их количество определяется расчетом подпитки линии) для хранения масла, отдаваемого в линию при ее охлаждении, либо для приема масла, поступающего из линии при ее нагреве. Баки оборудованы смотровыми стеклами, ртутными термометрами. Для контроля уровня масла установлены поплавковые реле.

1. Маслоотделитель 14 для улавливания паров и мелких брызг масла, образующихся при работе вакуумных насосов. Маслоотделитель имеет в нижней части патрубок с краном для слива масла.
2. Маслонасосы 10, рассчитанные на давление на выходе 1,о68 МПа (16 кгс/см²) с подачей 1,4 м³/ч. Для герметизации маслонасосы помещены в специальные герметичные ванны, залитые маслом, которым заполнена линия.

4 Вакуумные насосы I'd для откачки воздуха, поступающего в баки-хранилища через неплотности,
5. Перепускные клапаны 12, предназначенные для автоматического сброса избыточного масла из трубопроводов в бак-хранилище при повышении давления в линии сверх 1,568—1,666 МПа (16—17 кгс/см²).

Рис. 22. Автоматическая подпитывающая установка: 1,2 — коллекторные трубы; 3. 4 — коллекторные вентили; 5 — масломерное стекло маслоуловителя; 6, 7 — перепускные вентили; 8 — регистрирующий манометр; 9, 10 — маслонасосы; 11 — обратные клапаны; 12 — перепускные «лапаны; 13 — вакуумные насосы; 14 — маслоуловитель; 15 — бак-хранилище масла; 16 — редуктор; 17 — баллон с азотом; 18 — вакуумметр ртутный (блокировочный); 19 — вентили; 20 — электромагнитный клапан; 21—22 — электроконтактные манометры; 23 — датчики реле уровня масла

Рис. 23. Схема включения четырех кабельных линий с подпиткой от двух АПУ:
1 — разветвительные трубы; 2 — концевые муфты; 3 — вентиль; 4 — соедини тельные муфты; 5 — соеденителько-разветвительные муфты; в — соленоидный вентиль; 7. 10 — электроконтактный манометр; 8 — регистрирующий манометр; 9 — автоматическая подпитывающая установка

Рис. 24. Перепускной клапан:
I — корпус клапана; 2 — поршень; 3 — игла клапана; 4 — дроссель регулирования клапана; 5 — регулирующий винт; 6 — крышка клапана; 7— пружина, 8 — колпак; 9 — штуцер для присоединения к линии; 10 — штуцер для слива масла; 11 - фланец для присоединения к линии; 12 — специальная гайка

Перепускной клапан (рис. 24) состоит из литого чугунного корпуса 1, имеющего два фланцевых прилива, один из которых служит для крепления к магистрали кабельной линии 11, второй — для присоединения сливной трубы. В корпусе помещается дифференциальный стальной поршень 2, который при своем движении направляется по двум расточкам в корпусе и по расточке в крышке 6 корпуса. В закрытом положении поршень прижимается к стальному седлу, которое вставлено с опайкой в отверстие корпуса. В верхней части корпуса имеется одно продольное и два радиальных отверстия для подвода масла по обе стороны дифференциального поршня. Нижнее радиальное отверстие служит для подвода масла от кабельной линии под поршень, а верхнее для подпитывания маслом через дроссель 4 области над поршнем. Регулирующий винт 5 после регулирования стопорится гайкой 12. Внутри дифференциального поршня помещается игла 3, которая снизу упирается в пробку, ввернутую в нарезное отверстие поршня. Сверху на иглу через тарелку давит пружина 7, опирающаяся на регулирующий винт 5. Внутри иглы имеется одно продольное и одно радиальное отверстие, при помощи которых масло, подводимое от кабельной линии по штуцеру 9 и по радиальным отверстиям поршня, поступает в область над поршнем, если игла находится в нижнем положении. При этом для беспрепятственного попадания масла в отверстие под иглу в пробке имеются специальные канавки. При движении иглы вверх поступающее через ее отверстие масло отсекается тарелкой иглы и не попадает в область над поршнем. Одновременно эта область соединяется через заточку иглы с отверстиями в поршне, идущими в сливную полость клапана.
Верхний конец иглы, выступающий наружу, закрывается колпачком. Масло, просочившееся во внутреннюю полость крышки, сливается через штуцер 10. Сверху клапан закрывается специальным колпаком 8. Работает клапан следующим образом: масло под давлением из кабельной линии поступает через штуцер 9 к торцу иглы 3 клапана, уравновешенной пружиной. Поршень клапана прижат к седлу и закрывает клапан до тех пор, пока игла, поджатая пружиной, находится в нижнем положении, обеспечивая сообщение области над поршнем с линией. По мере увеличения давления масла в кабельной линии игла, преодолевая сопротивление пружины, поднимается вверх, соединяя область над поршнем (через кольцевую проточку в игле) со сливом. Одновременно вследствие постоянного давления масла снизу на поршень, подводимого из кабельной линии, через тот же штуцер 9 поршень начнет подниматься и выжимать масло из верхней области над поршнем клапана через свои каналы на слив в бак-хранилище, в результате чего клапан открывается. При понижении давления в кабельной линии игла под действием пружины опускается, обеспечивая сообщение масла в области над поршнем с линией. Вследствие того, что поршень выполнен дифференциальным и имеет сверху большую площадь, чем снизу, он под давлением опускается. При этом масло выжимается из нижней области и клапан закрывается. В конструкции этого клапана предусмотрено специальное дросселирующее устройство, через которое подводимое под давлением через нижний штуцер 9 масло параллельно подается в полость над поршнем (на закрытие клапана). Перекрывая полностью или частично отверстие в корпусе дроссельным винтом 4, можно регулировать давление открытия и закрытия перепускного клапана в пределах 0,294—0,392 МПа (3—4 кгс/см²). Одновременно с этим дроссель способствует более плавному подъему и опусканию поршня, т. е. более спокойной, без ударов, работе клапана.

1. Баллоны с газообразным азотом 17 (см. рис. 22) вместимостью 40 л с редуктором 16 и предохранительным клапаном, отрегулированным на 0,147 МПа (1,5 кгс/см²). Баллоны предназначены для хранения сухого очищенного азота, необходимого для заполнения вакуумной системы и создания избыточного давления в емкостях с маслом при общем длительном отключении электроснабжения АПУ, при отказе работы вакуумных насосов или при большом притоке воздуха в емкости:
2. Заборные фильтры, установленные на всасывающей стороне трубопровода.
3. Обратные клапаны 11, установленные на нагнетательной стороне маслонасосов и предназначенные для запирания линий после прекращения работы маслонасосов.
4. Коллектор и вентили с электромагнитным приводом 6 (см. рис. 23) для мгновенного закрытия всех питающих маслопроводов, присоединенных к коллектору при снижении давления до 0,882 МПа. Через 20 с после их закрытия автоматически открываются вентили исправных линий.
5. Электроконтактные манометры (ЭКМ) 21, 22 (см. рис. 22), служащие для управления работой маслонасосов в автоматическом режиме, и ЭКМ 7, 10 (см. рис. 23) для выбора линии, имеющей большую утечку масла, и последующего ее отсоединения от АПУ.
6. Самопишущие манометры 8 (см. рис. 22), регистрируют изменение давления в АПУ в течение суток. Примерный вид диаграммы давления приведен на рис. 25.
7. Шкафы сигнализации, автоматики и электроснабжения АПУ.

Рис. 25 Суточная диаграмма записи давления масла в АПУ
Автоматическая подпитывающая установка действует следующим образом (рис 22). При снижении давления до 1,225 МПа (12,5 кгс/см?) манометр 21 замыкает свой контакт в цепи катушки промежуточного реле, которое включает магнитный пускатель и запускает двигатель рабочего насоса. При отказе насоса и дальнейшем снижении давления до 1,127 МПа (11,5 кгс/см²) манометр 22 замыкает свой контакт и через промежуточное реле и магнитный пускатель запускает двигатель резервного маслонасоса. Отключение насосов осуществляется при помощи манометров 21, 22. При достижении давления 1,47 МПа (15 кгс/см²) манометры замыкают свои контакты и через промежуточное реле отключают магнитные пускатели двигателей рабочего и резервного насосов Одновременно с включением маслонасоса включается реле времени, которое при ненормально длительной работе рабочего маслонасоса (более 3 мин) подает сигнал на щит управления подстанции дежурному персоналу. Маслонасосы можно включать при помощи кнопки со щита АПУ. Для этого маслонасосы переводятся в режим ручного управления специальным ключом. Вакуумный насос запускается автоматически от блокировочного или ртутного вакуумметра с помощью реле времени при повышении остаточного давления воздуха в емкости масла до 1,33-10 3 МПа (10 мм рт. ст.). При ненормально длительной работе рабочего вакуумного насоса (около 33 мин) реле времени через магнитный пускатель включает резервный вакуумный насос и через 3 мин после его включения подает на щит сигнал «Отклонение вакуума». Отключение насоса происходит при достижении остаточного давления 0,532-10~3 МПа (4 мм рт. ст.) при размыкании контакта ртутного вакуумметра. Открытие электромагнитного клапана 20 вакуумной линии происходит через 20 с после запуска двигателя насоса при помощи реле времени. Вакуумные насосы в автоматическом режиме работают лишь при натекании воздуха в вакуумную полость после остановки насоса. Если воздух не натекает, то вакуумное масло, находящееся в насосе, попадает в вакуумную полость насоса и его последующий автоматический пуск будет невозможен. Пуск насоса в этом случае должен осуществляться только после проворачивания вручную вала насоса для удаления попавшего масла. Для защиты маслонаполненных кабелей от повреждения при потере масла предусматривается релейная схема, обеспечивающая при снижении давления в линиях до 0,784 МПа (9 кгс/см²) мгновенное закрытие при помощи ЭКМ 10 (см. рис. 23) всех электромагнитных вентилей 6 и через 20 с открытие вентилей лишь исправных линий. В случае, если в поврежденной линии давление снизится ниже 0,784 МПа (8 кгс/см²), манометры 7 с помощью промежуточного реле блокируют цепи открытия «своего» электромагнитного вентиля и подают сигнал на отключение выключателя соответствующей кабельной линии. При этом выпадут соответствующие указатели сигнализации на щите подстанции. Открытие электромагнитных соленоидных вентилей после устранения повреждения линии производится вручную, рукояткой.
На кабельных линиях 110 кВ масло в баке-хранилище может находиться под небольшим избыточным давлением азота (вместо хранения под вакуумом с остаточным давлением до 1,33-10~3 МПа (10 мм рт. ст.). Верхняя часть бака-хранилища масла при этом заполняется осушенным газообразным азотом при избыточном давлении около 0,049 МПа. Маслонасосы, перепускные клапаны, соединения арматуры при этом работают более надежно. На баке-хранилище масла обычно устанавливаются игла и предохранительная мембрана для предупреждения чрезмерного повышения давления в баке. Давление азота поддерживается вручную от баллона с редуктором в пределах 0,019—0,078 МПа (0,2—0,8 кгс/см²). Сигнализация о ненормальном давлении азота осуществляется от ЭКМ с пределами срабатывания 0,009—0,098 МПа (0,1—1,0 кгс/см²). Пополнение азотом бака-хранилища производится примерно 1 раз в 14 сут. Необходимо отметить, что переключения в схеме маслоподпитки (вывод из работы одного из АПУ или какого-либо элемента АПУ) должны производиться только при условии временного отключения технологической защиты во избежание ошибочного отключения линии при случайном замыкании контактов ЭКМ. Автоматическая подпитывающая установка перед заполнением маслом (после испытания узлов согласно инструкциям завода-поставщика) испытывается на герметичность следующим образом: при помощи вакуумных насосов остаточное давление воздуха в АПУ доводится до 0,133-10-3 МПа (1 мм рт. ст.), вакуумные насосы отключаются и через 1 ч измеряется остаточное давление. Натекание атмосферного воздуха допускается не более 0,133-10-3 МПа (1 мм рт. ст.). Газовый редуктор на баллоне с азотом регулируется на давление 0,147 МПа (1,5 кгс/см²). Затем проверяется работа АПУ в автоматическом режиме (с присоединенными линиями) и исправность цепей технологической защиты с проверкой отключения линии путем имитации утечки масла из линии. Помещения АПУ оборудуются отоплением, обеспечивающим поддержание температуры воздуха около +18°С с целью достижения устойчивой работы оборудования. Понижение температуры воздуха в АПУ может вызвать увеличение вязкости масла и явиться причиной отказа в работе оборудования. На некоторых линиях с целью повышения допустимой нагрузки и уменьшения влияния местных ухудшений теплоотвода от трубопровода применяется система циркуляции масла вдоль линии Для этого в АПУ добавляются циркуляционные насосы, теплообменники и устройства для автоматического запуска циркуляционных насосов ст термодатчиков, установленных в наиболее нагретых точках линии. Во избежание появления высокого потенциала в АПУ от кабельной линии в рассечку питающего маслопровода включается изолирующая вставка.

Сигнализация о неисправности, возникшей на АПУ, выводится на шит самого АПУ и на панель щита центра питания (ЦП), имеющего дежурный персонал. На панели имеются соответствующие табло с надписями, характеризующими определенные неисправности. ОЬычно нч панель выводятся следующие сигналы: о исчезновении напряжения на силовом электрическом щите 380 В, включении рабочего и резервного маслонасосов. неисправности цепей сигнализации, длительной работе рабочего маслонасоса (больше 3 мин), понижении давления в АПУ до 1,029 МПа (10,5 кгс/см²), ухудшении вакуума, аварийном отключении линии, отклонении уровня масла в баках-хранилищах.
Помимо световой сигнализации (включение электрической лампы соответствующего табло) при возникновении ненормальностей включается также и звуковая сигнализация. Звуковая сигнализация не включается лишь при нормальной работе маслонасосов. В этом случае загораются лампы табло, которые гаснут при отключении маслонасоса, если продолжительность его работы была меньше 3 мин. При срабатывании сигнализации дежурный персонал ЦП, отключив звуковой сигнал, должен записать в оперативный журнал время, наименование неисправности (или номер табло) и немедленно сообщить оперативному персоналу. После устранения неисправности и заведения указателей оперативный персонал сообщает дежурному ЦП о ликвидации ненормальности. Лампа светового табло на щите ЦП гаснет.