Указания за използване на ограничители в електрически мрежи 110 - 750 kV
Необходимостта от създаване на методически документ, който определя избора на параметри на отводители 110 - 750 kV, в зависимост от условията на тяхното използване за защита на оборудване 110 - 750 kV от мълния и комутационни пренапрежения, се дължи на следните причини:
• В България заводите спряха производството на разрядници, преминавайки към производство на нелинейни разрядници (SPD), които се различават от разрядниците по липсата на искрови междини и високата нелинейност на работните резистори (варистори). Енергията, която се абсорбира от ограничителя по време на превключване, мълнии и други въздействия в различни режими (повишения на напрежението в работни режими, квазистационарни и резонансни пренапрежения), не трябва да надвишава нормализираната за него стойност. В противен случай ще има нарушение на термичната стабилност и повреда на устройството.
• Понастоящем в България в електрическите мрежи 110 - 750 kV се използват разрядници на различни фирми, които ги произвеждат както по собствени проектни решения, така и по лицензи на международни електротехнически концерни. Разрядникът е оборудван с варистори от различни производители, с различни коефициенти на нелинейност.
Следователно разрядниците от различни производители, предназначени за използване в един и същ клас на напрежение, имат малко по-различни характеристики един от друг. В същото време редица фирми имат в номенклатурата си няколко вида и модификации отводители от пренапрежение в един клас на напрежение.
За да може отводителят да изпълнява функциите си за защита на оборудването 110-750 kV от пренапрежения и да не се повреди, е необходимо да се определят възможните въздействия на мястото на монтажа му и в съответствие с тях да се избере типът и параметрите на устройството.
Причината беше неотчитането на всички възможни въздействияповреда на редица ограничители на пренапрежение в мрежи 110 - 750 kV.
Настоящите "Ръководства за използване на ограничители в електрически мрежи 110 - 750 kV" (наричани по-нататък Инструкциите) определят избора на типа и основните параметри на ограничителите в мрежи 110 - 750 kV, като се вземат предвид схемите и режимите на работа, релейната защита и аварийната автоматика, както и надеждността на електрическото оборудване и комутационното оборудване.
Процедурата за избор на разрядник, описана в тези указания, може да се приложи при избора на разрядник на всяка фирма. Като референтен материал в Приложения 2 - 6 са изброени основните характеристики на отводителите на пренапрежения, произведени от различни производители по спецификации, съгласувани с РАО "ЕЕС на България" 1 .
1 Към началото на 2000 г. РАО "ЕЕС на България" препоръча за използване съгласно съгласуваните технически спецификации отводители на пренапрежения на следните фирми:
JSC "Phoenix-88" JSC JV "ABB-UETM", LLC "Tavrida-electric" и част от гамата на NPO "Elektrokeramika" (включително JSC "KFZ").
Освен тези фирми, в България се занимават с производство на отводители за пренапрежение 110 - 750 kV: АО ХК Москва Електрозавод, АФ-Полимер ООД, Сименс и Джи Алктом.
2. Основни положения.
Нелинейният ограничител на пренапрежение (OPN) е един от основните елементи на подстанция, който осигурява защита на разпределителното оборудване (RU) и линиите от превключване и мълния.
Настоящите указания са предназначени за използване от персонала на проектантските и експлоатационните организации на РАО "ЕЕС на България" и АО-Енерго за определяне на характеристиките и избор на типа разрядник за пренапрежение в съответствие с условията на неговата работа в дадена точка на електрическата мрежа 110 - 750 kV по време на плановата подмяна на разрядниците, техническото преоборудване, реконструкцията и проектирането на нова разпределителна уредба.
истинскиНасоките не се отнасят за избора на ограничители на пренапрежение, монтирани на електропроводи, успоредни на изолаторни низове, за защита на изолацията на линията от превключване и мълния.
В този документ се използва следната терминология (на английски са дадени имената на термините, използвани в материалите на IEC и чуждестранни компании):
2.1. Най-високото работно напрежение на мрежата (фаза) се определя в съответствие с GOST 721 и 1516.3. Обозначение - U бр.
2.2. Най-високото ниво на мрежово напрежение в точката на монтаж на разрядника в нормални режими - ( максимално системно напрежение - Um) - най-високата стойност на ефективното фазово напрежение на индустриалната честота в нормални режими в точката на инсталиране на разрядника. Определя се като най-високото възможно фазово напрежение на мрежата, получено на базата на измервания или изчисления съгласно [1] за режими на дневен минимален товар през летния минимум, като се вземе предвид извеждането за ремонт на съоръженията за компенсиране на реактивната мощност в подстанцията. Обозначение - U ns, kV действие.
2.3. Дългосрочно допустимо работно напрежение на ограничителя - ( непрекъснато работно напрежение - Uc ) - най-високата стойност на работното напрежение на промишлена честота, която не е ограничена за дълго време, може да се приложи между изводите на ограничителя. Обозначение - U n po , kV r.m.s.
2.4. Временно допустимо увеличение на напрежението на ограничителя - най-високата ефективна стойност на напрежението, която може да се приложи между клемите на ограничителя през определеното от производителя време, без да се намалява неговият нормализиран експлоатационен живот. Обозначение - U out, kV действие.
2.5. Номиналното (изчислено) напрежение на ограничителя - (номинално напрежение - Ur) - най-високата допустима ефективна стойност на напрежението на силовата честота на клемите на ограничителя на пренапрежение, използван по време на работаизпитвания и определяне на работата му при квазиустойчиви пренапрежения. Обозначение - U n , kV действие. Съгласно стандарта IEC 99-4 разрядниците трябва да издържат на тази стойност за 10 s след предварително загряване до 60 ° и излагане на 2 токови импулса, съответстващи на специфичния енергиен клас на този тип разрядник.
2.6. Комутационни пренапрежения - пренапрежения, които съществуват при преходни процеси при превключване на мрежови елементи, съпътстващи внезапна промяна в нейната верига или режим. Обозначение - U до, kV макс.
2.7. Квазистационарни (квазистационарни) пренапрежения - ( временно пренапрежение - TOV ) - пренапрежения, които възникват след края на преходния процес при превключване на мрежови елементи и съществуват, докато не бъдат елиминирани чрез специални мерки или самоелиминирани. Обозначение - Uy , kV r.m.s.
Тези пренапрежения включват също резонансни и ферорезонансни пренапрежения при промишлена честота, по-ниски и по-високи хармоници, пренапрежения с бавно променяща се честота или амплитуда поради затихване или промени в системните параметри (например ЕМП и индуктивности на генератора).
2.8. Оставащото напрежение при номинален ток на комутационни пренапрежения е напрежението на ограничителя при номинален ток на комутационни пренапрежения. Обозначение - U осткн , kV макс.
Нормализираната форма на вълната на токовия импулс е 30/60 ms или 1,2/2,5 ms.
2.9. Оставащото напрежение при номинален ударен ток на мълния е напрежението на ограничителя, когато протича номинален ударен ток на мълния. Обозначение - U ostgn, kV max, ток в kA.
Нормирана форма на вълната на тока в България и по IEC стандарт - 8/20 µs, нормализирани амплитуди - 3, 5, 7, 10, 15 и 20 kA вв зависимост от класа на напрежението на ограничителя.
2.10. Енергийният капацитет на ограничителя е стойността на енергията, погълната от ограничителя в преходния процес.
Енергийният интензитет на ограничителя за пренапрежение се определя от един нормализиран тестов токов импулс. 1
1 Нормализирана форма и продължителност на текущата вълна:
- НПО "Електрокерамика" - 1,2 / 2,5 ms;
- ЗАО "Феникс-88", ООО "Таврида-Електрик", ООО "АФ-Полимер" - правоъгълни с продължителност 2 ms;
- СП ЗАО "АВВ-UETM" - правоъгълен с продължителност 4 ms и 2 ms.
Енергийната интензивност на ограничителя е характеристика, която отразява съвкупността от влияния върху него в различни режими при напрежения над U nro.
2.11. Класът на енергийна интензивност на разрядника се характеризира със стойността на специфичната погълната енергия kJ за 1 kV от номиналното напрежение ( U n ) или дългосрочно допустимото работно напрежение на разрядника ( U nro ).
2.12. Токът на задействане на противоексплозивно устройство е стойността на тока на еднофазно или трифазно (по-голямо от тях) късо съединение (I kz, kA), при което не настъпва експлозивно разрушаване на ограничителната гума. Ако ограничителната гума все пак е повредена, тогава нейните елементи трябва да са вътре в нормализираната зона.
3. Избор на електрически характеристики на разрядника.
Основните параметри на ограничителя включват: най-високо продължително работно напрежение, номинално напрежение, клас на енергийна интензивност, нива на оставащо напрежение при превключване и мълниеви импулси, големина на работния ток на противовзривното устройство, дължина на тока на утечка на външната изолация.
Като се има предвид, че изборът на отводители се извършва между устройства на различни фирми с много различни характеристики, се препоръчва първо да се направи избор съгласно т.п. 3.1 и 3.7, което в някои случаи ще позволи да се отсее частпроизводители и след това направете избор в съответствие с параграфи. 3.2 - 3.6.
3.1. Избор на най-високото продължително работно напрежение на ограничителя на пренапрежение.
3.1.1. Най-високото дългосрочно допустимо работно напрежение на ограничителя на пренапрежение не трябва да бъде по-ниско от най-високото работно напрежение на мрежата (U nr), нормализирано от GOST 721.
3.1.2. Ако U ns е по-голямо или равно на U nr, тогава изберете най-близката по-голяма стойност на U nro.
3.1.3. Увеличенията на напрежението, които възникват по време на оперативно превключване или аварийни режими, се вземат предвид в съответствие с точка 3.3.
3.1.4. Във всички случаи, за да се подобри надеждността, се избират ограничители с най-високото дългосрочно допустимо работно напрежение ( U nro ) не по-малко от 2 - 5% по-високо от най-високото ниво на мрежово напрежение в точката на инсталиране на разрядника ( U ns ).
3.1.5. При възможност за стабилно съществуване на по-високи хармоници в нормални режими на мястото на монтаж на разрядника, процедирайте, както следва:
- ако се измерват амплитудите на напрежението на основната честота и хармониците, тогава най-високото ниво на напрежение на мрежата в точката на монтаж на разрядника в нормален режим се приема равно на тяхната сума.
- ако амплитудата на хармоника е неизвестна, тогава най-високото ниво на напрежение на мрежата в точката на инсталиране на ОП в нормален режим се приема равно на 1,1 от най-високото работно напрежение на мрежата.
3.1.6. Устойчивото съществуване на висши хармоници в мрежата е възможно в следните случаи:
- в подстанции на електрическата мрежа, непосредствено или чрез къси линии до подстанции с постояннотокови преобразуватели;
- в следаварийни режими на захранване на задънени подстанции с резистивен товар (осветление, отопление и др.) По-малко от 0,1 от естествената мощност (Pnat), предавана по захранваща линия с дължина 180 - 350 km. Естествената мощност на линията се определя отформула:
(1)
където Z 1 е вълновият импеданс на линията в права последователност.
3.2. Избор на клас на енергийна интензивност на разрядника.
3.2.1. Практически критерий за оценка на енергийната интензивност на разрядника за пренапрежение е способността му да пропуска нормализирани токови импулси на комутационно пренапрежение без загуба на производителност.
В техническа информация или спецификации производителите обикновено дават стойността на специфичния енергиен интензитет в kJ на 1 kV от номиналното или продължително работно напрежение на разрядника за пренапрежение. Тъй като разликата между U n и U nro за повечето производители е около 25%, тогава при еднакви стойности на специфичните енергийни мощности, общата енергийна интензивност ще се различава с 25%.
Следователно, за да се сравнят характеристиките и да се анализира термичната стабилност на отводителите на пренапрежение на различни производители към съвкупността от всички влияния, се използва общата консумация на енергия на отводителя. Стойностите на енергийната интензивност на разрядниците 110 - 750 kV, произведени по спецификации, съгласувани с РАО "ЕЕС на България", са дадени в Приложения 2 - 6.
Според енергийната интензивност произвежданите ограничители се разделят на няколко класа (виж таблица 1).