Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Трансформаторные подстанции.


⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2




3.1. Виды.

3.2. Схемы и оборудование объектовой трансформаторной подстанции.

3.3. Назначение и устройство маслонаполненных трансформаторов и масляных выключателей.

3.4. Пожарная опасность трансформаторных подстанций и маслонаполненного оборудования.

3.5. Требования противопожарной защиты при эксплуатации трансформаторных подстанций и оборудования.

 

 

№ п/п Учебные вопросы Время, мин.
  Трансформаторы  
1.1. Принцип действия и устройство трансформаторов Трансформатор – статический электромагнитный аппарат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, той же частоты. Трансформаторы применяют в электрических цепях при передаче и распределении электрической энергии, а также в сварочных, нагревательных, выпрямительных электроустановках и многом другом. Трансформаторы различают по числу фаз, числу обмоток, способу охлаждения. В основном используются силовые трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических цепях. Устройство и принцип работы Схема однофазного двухобмоточного трансформатора представлена ниже на рис. 1. Рис. 1. Схема однофазного двухобмоточного трансформатора.   На схеме изображены основные части: ферромагнитный сердечник, две обмотки на сердечнике. Первая обмотка и все величины которые к ней относятся (i1-ток, u1-напряжение, n1-число витков, Ф1 – магнитный поток) называют первичными, вторую обмотку и соответствующие величины – вторичными. Первичную обмотку включают в сеть с переменным напряжением, её намагничивающая сила i1n1 создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф, который сцеплен с обеими обмотками и в них индуцирует ЭДС e1= -n1 dФ/dt, e2= -n2dФ/dt. При синусоидальном изменении магнитного потока Ф = Фm sinω t, ЭДС равно e = Em sin (ω t-π /2). Для того чтобы посчитать действующее значение ЭДС нужно воспользоваться формулой E=4.44 f n Фm, где f – циклическая частота, n – количество витков, Фm – амплитуда магнитного потока. Причем если необходимо посчитать величину ЭДС в какой либо из обмоток, нужно вместо n подставить число витков в данной обмотке. Из приведенных выше формул можно сделать вывод о том, что ЭДС отстает от магнитного потока на четверть периода и отношение ЭДС в обмотках трансформатора равно отношению чисел витков E1/E2=n1/n2. Если вторая обмотка не находится под нагрузкой, значит трансформатор находится в режиме холостого хода. В этом случае i2 = 0, а u2=E2, ток i1 мал и мало падение напряжения в первичной обмотке, поэтому u1≈ E1 и отношение ЭДС можно заменить отношением напряжений u1/u2 = n1/n2 = E1/E2 = k. Из этого можно сделать вывод, что вторичное напряжение может быть меньше или больше первичного, в зависимости от отношения чисел витков обмоток. Отношение первичного напряжения ко вторичному при холостом ходе трансформатора называется коэффициентом трансформации k. Как только вторичная обмотка подключается к нагрузке, в цепи возникает ток i2, то есть совершается передача энергии от трансформатора, который получает ее из сети, к нагрузке. Передача энергии в самом трансформаторе происходит благодаря магнитному потоку Ф. Обычно мощность на выходе и мощность на входе приблизительно равны, так как трансформаторы являются электрическими машинами с довольно высоким КПД, но если требуется произвести более точный расчет, то КПД находится как отношение активной мощности на выходе к активной мощности на входе η = P2/P1. Магнитопровод трансформатора представляет собой закрытый сердечник собранный из листов электротехнической стали толщиной 0, 5 или 0, 35мм. Перед сборкой листы с обеих сторон изолируют лаком. По типу конструкции различают стержневой (Г-образный) и броневой (Ш-образный) магнитопроводы. Рассмотрим их структуру. Стержневой трансформатор (рис. 2) состоит из двух стержней, на которых находятся обмотки и ярма, которое соединяет стержни, собственно, поэтому он и получил свое название. Трансформаторы этого типа применяются значительно чаще, чем броневые трансформаторы. Рис. 2. Стержневой трансформатор. Броневой трансформатор (рис. 3) представляет собой ярмо внутри которого заключается стержень с обмоткой. Ярмо как бы защищает стержень, поэтому трансформатор называется броневым. Рис. 3. Броневой трансформатор. Обмотка Конструкция обмоток, их изоляция и способы крепления на стержнях зависят от мощности трансформатора. Для их изготовления применяют медные провода круглого и прямоугольного сечения, изолированные хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Обмотки должны быть прочными, эластичными, иметь малые потери энергии и быть простыми и недорогими в изготовлении. Охлаждение В обмотке и сердечнике трансформатора наблюдаются потери энергии, в результате которых выделяется тепло. В связи с этим трансформатору требуется охлаждение. Некоторые маломощные трансформаторы отдают свое тепло в окружающую среду, при этом температура установившегося режима не влияет на работу трансформатора. Такие трансформаторы называют “сухими”, т.е. с естественным воздушным охлаждением. Но при средних и больших мощностях, воздушное охлаждение не справляется, вместо него применяют жидкостное, а точнее масляное. В таких трансформаторах обмотка и магнитопровод помещены в бак с трансформаторным маслом, которое усиливает электрическую изоляцию обмоток от магнитопровода и одновременно служит для их охлаждения. Масло принимает теплоту от обмоток и магнитопровода и отдает ее стенкам бака, с которых тепло рассеивается в окружающую среду. При этом слои масла имеющие разницу в температуре циркулируют, что улучшает теплообмен. Трансформаторам с мощностью до 20-30 кВА хватает охлаждения бака с гладкими стенками, но при больших мощностях устанавливаются баки с гофрированными стенками. Также нужно учитывать что при нагреве масло имеет свойство увеличиваться в объеме, поэтому в высокомощных трансформаторах устанавливают резервные баки и выхлопные трубы (в случае если масло закипит, появятся пары которым нужен выход). В трансформаторах меньшей мощности ограничиваются тем, что масло не заливают до самой крышки.  
1.2. Холостой ход и работа трансформатора под нагрузкой Для определения параметров схемы замещения однофазного трансформатора используют опыт холостого хода. Холостым ходом трансформатора называют режим работы, когда нагрузка на вторичной обмотке отсутствует, то есть Zн= ∞.При этом полезная мощность трансформатора равна нулю, так как ток во вторичной обмотке отсутствует. Мощность на входе трансформатора расходуется на тепловые потери в первичной обмотке I02r1 и на магнитные потери в сердечнике Pm. Так как величина тепловых потерь в первичной обмотке мала, то ею часто пренебрегают. Поэтому магнитные потери называют потерями холостого хода. Схема проведения опыта холостого хода для однофазного трансформатора приведена на рис. 4. На схеме вольтметр V1 измеряет напряжение, подведенное к первичной обмотке, вольтметр V2 показывает напряжение на вторичной обмотке, амперметр A1 измеряет ток холостого хода I0, ваттметр W измеряет мощность холостого хода P0. В опыте холостого хода определяют следующие параметры: 1 – Ток холостого хода I0. С помощью амперметра A1 определяют ток холостого хода и выражают его в процентном соотношении от номинального тока.   Рис. 4. Схема проведения опыта холостого хода для однофазного трансформатора   2 – Коэффициент трансформации k. С помощью вольтметра V1 в первичной обмотке устанавливают номинальное напряжение U1н, а с помощью вольтметра V2, определяют напряжение U20, которое равно номинальному U2н. 3 –Потери в первичной обмотке P0. Потери в первичной обмотке складываются из электрических и магнитных потерь. 4 – Коэффициент мощности cosφ. Таким образом, с помощью опыта холостого хода определяется большая часть параметров необходимых для расчета и построения векторной диаграммы или схемы замещения трансформатора. Остальные параметры определяются в опыте короткого замыкания. Работа трансформатора под нагрузкой В этом режиме к выводам вторичной обмотки подключена нагрузка Zн (рис. 5). Работа трансформатора в этом режиме аналогична работе в режиме холостого хода (до момента подключения нагрузки). После подключения нагрузки по вторичной обмотке через нагрузку потечет ток I2. Этот ток создает свою магнитодвижущую силу F2 и свой магнитный поток Ф2, направленный навстречу магнитному потоку первичной обмотки. В результате, результирующий поток, равный разности этих двух потоков, уменьшится. Следовательно, уменьшится Е1 и Е2.     Рис. 5. Работа трансформатора под нагрузкой   Уменьшение Е1 приведет к увеличению тока I1, а значит увеличится и магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой. В результате в магнитопроводе установится единый магнитный поток Ф = Ф1 – Ф2 равный магнитному потоку при холостом ходе. Е1 и Е2 вернутся к прежним значениям. Иногда этот процесс называют саморегулированием трансформатора. Логическая цепочка: Zн ↑ → I2↑ → Ф2↓ → E1↓ → U1↑ → I1↑ → Ф2↑, т.е Ф=const u1= - е1; u2= е2; Ф = Ф1 – Ф2 Таким образом, изменение нагрузки трансформатора (I2) приводит к соответствующему изменению тока (I1), следовательно, выполнятся закон сохранения энергии и обеспечивается баланс мощностей (при изменении нагрузки Ф можно считать постоянным). Ток I1 превышает ток холостого хода в десятки раз. Выходное напряжение U2 меньше величины ЭДС Е2 на величину падения напряжения во вторичной обмотке. Также как и в режиме холостого хода ток I1, а в режиме нагрузки еще и ток I2, создают свои потоки рассеивания, замыкающиеся по воздуху. Но из-за их малости их можно не учитывать. Основной характеристикой нагрузочного режима является внешняя характеристика – это зависимость выходного напряжения U2 от тока нагрузки I2. при U1=const Незначительное снижение напряжения U2 при увеличении тока I2 связано в основном с увеличением падения напряжения в обмотках трансформатора. Рис. 6. Внешняя характеристика нагрузочного режима  
1.3. Трехфазный трансформатор Трехфазный силовой трансформатор применяется для трансформации трехфазного тока. Трехфазный силовой трансформатор имеет стержневую конструкцию. Магнитопровод такого трансформатора представляет собой три стержня, расположенные в одной плоскости. На каждом стержне трехфазного силового трансформатора размещаются обмотки высшего и низшего напряжения одной фазы. Стержни соединены между собой сверху и снизу ярмом. При этом получается, что обмотки силового трехфазного трансформатора магнитно связаны между собой, так как имеют одну общую магнитную цепь. Обмотки трехфазного силового трансформатора могут быть соединены звездой или треугольником. Трансформация трехфазного тока также может производится при использовании «трехфазной группы», состоящей из трех однофазных трансформаторов. Такая группа имеет следующую конструкцию (рис 8): устанавливают рядом три однофазных трансформатора и внешние зажимы обмоток ВН и НН (при трехобмоточных трансформаторах и СН) соединяют в трехфазные электрические схемы (звезда-звезда, звезда-треугольник). Полученный трехфазный силовой трансформатор имеет одну общую электрическую схему и три разных электромагнитных системы.     Рис 8. Трехфазная группа   Рис 9. Схема устройства стержневого трансформатора   Рис. 10. Трехфазный силовой трансформатор Рис. 11. Конструкция магнитопровода трехфазного силового трансформатора a) стержневой трансформатор с несимметричной магнитной цепью; b) стержневой трансформатор с симметричной магнитной цепью; c) броневой трехфазный трансформатор.   По конструкции магнитопровода трехфазные силовые трансформаторы разделяются на стержневые и броневые. Стержневые трехфазные силовые трансформаторы состоят из трех железных стержней, схваченных сверху и снизу железными накладками-ярмами. На каждом стержне находится первичная и вторичная катушки одной фазы. Броневой трансформатор можно рассматривать как бы состоящим из трех однофазных броневых трансформаторов, приставленных один к другому своими ярмами. Главным их преимуществом перед стержневыми является короткие пути замыкания магнитных потоков, а следовательно небольшие токи холостой работы. К недостаткам можно отнести, во-первых, малую доступность обмоток для ремонта, в виду того, что они окружены железом, и, во-вторых, худшие условия охлаждения обмотки – по той же причине. Групповые трехфазные силовые трансформаторы применяют при очень больших мощностях. Это объясняется тем, что каждый однофазный трансформатор группы меньше по габаритам и массе, чем один трехфазный силовой трансформатор на полную мощность группы. Кроме того при групповом трансформаторе в качестве резерва достаточно иметь один однофазный трансформатор (треть мощности группы), в то время как при одном трехфазном трансформаторе в резерве приходится устанавливать другой трансформатор на полную мощность. Поэтому групповой трансформатор имеет известные преимущества при больших мощностях, где условия транспорта и надежность при эксплуатации имеют особенно важное значение. Однако групповой трансформатор несколько дороже трехфазного трансформатора на ту же мощность, занимает больше места и имеет меньший к.п.д.  
1.4. Автотрансформаторы В некоторых случаях бывает необходимо изменять напряжение в небольших пределах. Это проще всего сделать не двухобмоточными трансформаторами, а однообмоточными, называемыми автотрансформаторами. Если коэффициент трансформации мало отличается от единицы, то разница между величиной токов в первичной и во вторичной обмотках будет невелика. Что же произойдет, если объединить обе обмотки? Получится схема автотрансформатора (рис. 12). Автотрансформаторы относят к трансформаторам специального назначения. Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что у них обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, т. е. цепи этих обмоток имеют не только магнитную, но и гальваническую связь. В зависимости от включения обмоток автотрансформатора можно получить повышение или понижение напряжения. Рис. 12. Схемы однофазных автотрансформаторов: а - понижающего, б - повышающего.   Если присоединить источник переменного напряжения к точкам А и Х, то в сердечнике возникнет переменный магнитный поток. В каждом из витков обмотки будет индуктироваться ЭДС одной и той же величины. Очевидно, между точками а и Х возникнет ЭДС, равная ЭДС одного витка, умноженной на число витков, заключенных между точками а и Х. Если присоединить к обмотке в точках a и Х какую-нибудь нагрузку, то вторичный ток I2 будет проходить по части обмотки и именно между точками a и Х. Но так как по этим же виткам проходит и первичный ток I1, то оба тока геометрически сложатся, и по участку aХ будет протекать очень небольшой по величине ток, определяемый разностью этих токов. Это позволяет часть обмотки сделать из провода малого сечения, чтобы сэкономить медь. Если принять во внимание, что этот участок составляет большую часть всех витков, то и экономия меди получается весьма ощутимой. Таким образом, автотрансформаторы целесообразно использовать для незначительного понижения или повышения напряжения, когда в части обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, устанавливается уменьшенный ток что позволяет выполнить ее более тонким проводом и сэкономить цветной металл. Одновременно с этим уменьшается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого получается меньше, чем у трансформатора. В электромагнитных преобразователях энергии - трансформаторах - передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется магнитным полем, энергия которого сосредоточена в магнитопроводе. В автотрансформаторах передача энергии осуществляется как магнитным полем, так и за счет электрической связи между первичной и вторичной обмотками. Рис. 13. Трансформатор и автотрансформатор   Автотрансформаторы успешно конкурируют с двухобмоточными трансформаторами, когда их коэффициент трансформации - мало отличается от единицы и но более 1, 5 - 2. При коэффициенте трансформации свыше 3 автотрансформаторы себя не оправдывают. В конструктивном отношении автотрансформаторы практически не отличаются от трансформаторов. На стержнях магнитопровода располагаются две обмотки. Выводы берутся от двух обмоток и общей точки. Большинство деталей автотрансформатора в конструктивном отношении не отличаются от деталей трансформатора. Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы) Автотрансформаторы применяются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения небольшой мощности (ЛАТР). В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществляется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки. Лабораторные регулируемые однофазные автотрансформаторы состоят из кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода, обмотанного одним слоем изолированного медного провода (рис. 15). От этой обмотки сделано несколько постоянных ответвлений, что позволяет использовать эти устройства как понижающие или повышающие автотрансформаторы с определенным постоянным коэффициентом трансформации. Кроме того, на поверхности обмотки, очищенной от изоляции, имеется узкая дорожка, по которой перемещают щеточный или роликовый контакт для получения плавно регулируемого вторичного напряжения в пределах от нуля до 250 В. При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг к другу и направлены встречно. Лабораторные автотрансформаторы изготовляют номинальной мощностью 0, 5; 1; 2; 5; 7, 5 кВА. Рис. 14. Схема лабораторного регулируемого однофазного автотрансформатора Рис. 15. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) Трехфазные автотрансформаторы Наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами часто применяются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы. В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой с выведенной нейтральной точкой (рис. 16). При необходимости понижения напряжения электрическую энергию подводят к зажимам А, В, С и отводят от зажимов а, b, с, а при повышении напряжения - наоборот. Их применяют в качестве устройств для снижения напряжения при пуске мощных двигателей, а также для ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей. Рис. 16. Схема трехфазного автотрансформатора с соединением фаз обмотки звездой с выведенной нейтральной точкой Трехфазные высоковольтные трехобмоточные трансформаторы используются также в высоковольтных электрических сетях. Трехфазные автотрансформаторы, как правило, на стороне высшего напряжения соединяются в звезду с нулевым проводом. Соединение в звезду обеспечивает снижение напряжения, на которое рассчитывается изоляция автотрансформатора. Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увеличению токов короткого замыкания.  
 
1.5. Измерительные трансформаторы   В современных электротехнических установках напряжение достигает 750 кВ и выше, а токи измеряются десятками кА и более. Для непосредственного их измерения потребовались бы очень громоздкие и дорогостоящие электроизмерительные приборы. В отдельных случаях такие измерения были бы совсем невозможны. Кроме того, при обслуживании приборов, непосредственно подключенных к сети высокого напряжения, обслуживающий персонал подвергался бы большой опасности поражения током. Применение измерительных трансформаторов расширяет пределы измерения обычных электроизмерительных приборов и одновременно изолирует их от цепей высокого напряжения.  
  Измерительные трансформаторы применяют для подключения амперметров, вольтметров, ваттметров, приборов релейной защиты и электроавтоматики, счетчиков для учета выработки и расхода электрической энергии. От их работы зависит точность учета электрической энергии и измерения электрических параметров, правильность и надежность действия релейной защиты при повреждениях электрического оборудования и линий электропередач. Трансформаторы напряжения Измерительный трансформатор напряжения (ТН) применяется при измерениях в сетях переменного тока напряжением свыше 220В. ТН представляет собой понижающий трансформатор с таким соотношением витков в первичной и вторичной обмотках, чтобы при номинальном первичном напряжении вторичное напряжение составляло 100В.   ТН работает в режиме, близком к режиму " холостого хода", т.е. I2 = 0. Класс точности прибора зависит от выбора рабочей точки на петле гистерезиса (Bm=0, 1….0, 2 Тл, I1=I0). Для этого увеличивают количество витков первичной цепи. Соотношение витков в трансформаторе подбирается таким образом, чтобы получить во вторичной цепи U=100 B. Для обеспечения надежной работы ТН обязательно заземляется вторичная цепь и корпус трансформатора. Напряжение в первичной обмотке определяется выражением: Трансформатор тока Измерительный трансформатор тока (ТТ) применяется для включения амперметров и обмоток тока ваттметров, счетчиков энергии и фазометров в цепях переменного тока, чаще всего в сильноточных (с большим значением тока). ТТ работает в режиме, близком к " короткому замыканию". Первичная обмотка ТТ выполняется из провода большого сечения и включается в сеть последовательно (количество витков первичной цепи равно1). Вторичная обмотка – многовитковая. Уравнение МДС имеет вид: I1W1 + I2W2 = I0W1; Точность тока измерительной цепи определяется выбором точки на петле гистерезиса (Bm=0, 1…0, 2Тл, I0 =0). Количество витков во вторичной цепи подбирается таким образом, чтобы во вторичной цепи протекал ток 5 А, откуда Данный трансформатор является опасным при эксплуатации, так как нельзя размыкать вторичную цепь под нагрузкой. При размыкании цепи произойдет рост потерь в магнитопроводе в квадратичной зависимости (В2), что приведет к пробою изоляции и обслуживающий персонал может попасть под высокое напряжение.  
1.6. Пожарная опасность трансформатора Пожарная опасность электрооборудования заключается в его способности при определенных условиях быть причиной зажигания (электрические дуги, искры, нагрев токоведущих элементов и т. п.) и распространять горение (например, вдоль электропроводок и кабелей). Силовые трансформаторы подразделяют на сухие устанавливаемые в помещениях с пожаро- и взрывоопасной средой, масляные для наружной и внутренней установки в неопасной с точки зрения пожара и взрыва среде и трансформаторы с заполнением негорючим жидким диэлектриком (совтолом), устанавливаемые в закрытых помещениях повышенной пожароопасности. Перечень горючих веществ и материалов в силовом трансформаторе: - трансформаторное масло; - твердая изоляция обмоток. Причины возгорания: - короткие замыкания, которые возникают при повреждении изоляции; При этом проводники нагреваются токами и может загораться изоляция. - перегрузки трансформаторов вследствие неправильного выбора их мощности; - большие переходные сопротивления; - электрические дуги и искры; - нарушение правил эксплуатации силовых трансформаторов. Возможны три механизма возникновения пожара маслонаполненных трансформаторов, которые, кратко, заключаются в следующем. 1. В результате короткого замыкания в трансформаторе может возникнуть электрическая дуга с большим током в пределе равным току короткого замыкания системы (например, при повреждении изоляции между линейным отводом и землей (в системе с заземленной нейтралью) или между линейными отводами разных фаз). Под воздействием высокой температуры дуги на трансформаторное масло образуется большое количество раскаленных горючих газов, которые создают высокое избыточное давление в баке трансформатора. Если быстродействие защит на отключение трансформатора недостаточно, а механическая прочность бака невысока, то может произойти разрыв бака и самовозгорание раскаленных газов вследствие их соприкосновения с кислородом воздуха. 2. Электрический пробой изоляции конденсаторных вводов приводит к такой же последовательности событий. Электрическая дуга между токоведущей трубой ввода и заземленным фланцем создает быстрый подъем давления внутри ввода. В случае разрыва нижней фарфоровой покрышки дальнейшие события не отличаются от описанных в первом случае. При разрыве верхней покрышки горячее масло выливается на крышку трансформатора. Высокая температура горящего масла может привести к повреждению фарфора других вводов, уплотнений радиаторов и других охлаждающих устройств и дальнейшему развитию пожара. Разрыв верхней покрышки ввода может привести к выбросу отдельных кусков фарфоровой покрышки на значительное расстояние, что представляет опасность для персонала подстанции. 3. В случае установки переключателя в отдельном отсеке вероятность возникновения загорания при повреждении переключателя возрастает вследствие относительно малого объема отсека, более подверженного разрыву. Например, срыву крышки. Это относится, главным образом, к переключателям, расположенным на линейном конце обмотки СН в автотрансформаторе с регулированием напряжения в линии СН. В этом случае ток замыкания на землю является током короткого замыкания системы. Основным горючим материалом в трансформаторе является трансформаторное масло. До сих пор не найдено достаточно эффективного заменителя масла. В настоящее время для заполнения трансформаторов применяются кремнийорганические жидкости. Основным их недостатком является высокая стоимость: в 4-4, 5 раза дороже трансформаторного масла. Для предотвращения растекания масла и распространения пожара при повреждениях маслонаполненных силовых трансформаторов с массой масла более 1 т в должны быть выполнены маслоприемники, маслоотводы и маслосборники. Фундаменты под маслонаполненными трансформаторами должны выполняться из несгораемых материалов.  
2. Электрические станции  
2.1. Классификация, пожарная опасность и опасность поражения электрическим током Классификация электрических станций Электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, предназначенных для преобразования энергии природного источника в электрическую энергию и тепло. Электрические станции классифицируют по следующим признакам: 1) По виду используемой природной энергии: а) гидроэлектростанции (ГЭС) – электрическая энергия вырабатывается за счет механической энергии воды рек; б) тепловые электрические станции (ТЭС), использующие органическое топливо; в) атомные электростанции (АЭС), использующие атомную энергию. 2) По виду отпускаемой энергии: а) конденсационные тепловые электрические станции (КЭС), отпускающие только электрическую энергию; б) ТЭЦ – тепловые электростанции, отпускающие электрическую и тепловую энергию. Тепловая энергия отпускается в виде отработавшего пара или газа теплового двигателя. 3) По виду теплового двигателя: а) электростанции с паровыми турбинами – паротурбинные ТЭС (основной вид ТЭС); б) электростанции с газовыми турбинами – газотурбинные ТЭС; в) электростанции с парогазовыми установками – парогазовые ТЭС; г) электростанции с двигателями внутреннего сгорания – ДЭС. 4) По назначению: а) районные электростанции общего пользования: конденсационные электростанции – ГРЭС: теплоэлектроцентрали – ТЭЦ; коммунальные электростанции; б) промышленные электростанции, входящие в состав производственных предприятий. Промышленными называются электростанции, предназначенные в основном для энерго­снабжения предприятий и прилегающих к ним районов, для них характерно: 1) двухсторонняя связь электростанции с основными технологическими агрегатами, (ТЭС являются источниками электроэнергии и тепла для предприятий и потребителями горючих отходов производства и вторичных энергоресурсов); 2) объединение ряда устройств электростанции и предприятия в единую систему, (топливное хозяйство, система водоснабжения, транспортные устройства, ремонтные мастерские и др.); 3) наличие на ряде электростанций паровых турбин для привода нагнетателей воздуха и кислорода. Мощные турбокомпрессоры (до 32 МВт), предназначенные для подачи сжатого воздуха в доменные печи (ТЭЦ металлургических, машиностроительных и химических заводов), которые в этих случаях называют паровоздуходувными станциями (ПВС) или ТЭЦ-ПВС. Пожарная опасность Электроэнергетика, как основной элемент топливо-энергетического комплекса страны, интегрирует в себе целый ряд отраслей промышленности, которые относятся к высоко рисковым: переработка, хранение, транспортировка топливо-энергетических ресурсов; производство и распределение электроэнергии. За последние годы наблюдается увеличение крупных аварий и пожаров на объектах отрасли, сопровождающихся значительным материальным ущербом, гибелью и травмами людей (возгорание угольной пыли и пожар на Углегорской тепловой электростанции, Украина, в результате которого было разрушено четыре энергоблока, пожар на подстанции «Чагино» в г. Москве, авария на «Саяно-Шушенской» ГЭС, пожар на ТЭЦ № 3 в г. Барнауле и др.) Согласно имеющимся статистическим данным большинство пожаров происходят на ТЭС (ТЭЦ), причем только 5% - на ГЭС. Рисунок 17. Статистические данные по пожарам на энергообъектах     Наиболее тяжелые последствия от пожаров, как в части ущерба, так и в части безопасности персонала возникают на тепловых электрических станциях, так как наибольшее количество опасных производственных объектов сосредоточено на них. На этих производственных объектах сосредоточено значительное количество горючих материалов и пожароопасного оборудования, являющихся потенциальными источниками возгорания – маслонаполненное электрооборудование, кабельные сооружения, маслосистемы турбогенераторов, системы водородного охлаждения генераторов, аппаратные маслоснабжения и мазутонасосные, маслобаки, мазутные баки, тракты топливоподачи и др. По имеющимся данным, за период 2005-2011 гг. на ТЭС России произошло 136 пожаров. С точки зрения противопожарной защиты, типичная электростанция – это комплекс разнообразных объектов, каждый из которых обладает своими собственными характеристиками взрывопожарной и пожарной опасности. Пожарная опасность АЭС во многом близка к той, которая существует обычно на энергетических установках тепловых электростанций, однако последствия пожара на АЭС значительно тяжелее. Очень немногие из пожаров на неядерных установках могут повлиять на безопасность лиц, не находящихся в помещениях, в которых возник пожар. В то же время пожар на АЭС, не позволяющий произвести безопасную остановку станции или приводящий к выбросу радиоактивных частиц или газов в атмосферу, может повлиять на большое число людей, живущих вблизи станции. Уникальность пожарной опасности АЭС определяется двумя факторами: атомный реактор станции является чрезвычайно уязвимым при пожаре (даже незначительный пожар может привести к неконтролируемому выходу радиоактивных материалов в атмосферу); контакт с водой для некоторых расщепляющихся материалов может не только усилить горение, но и привести к катастрофическим последствиям. Повышенную пожарную опасность АЭС создают большие (примерно 100 т) количества смазочных масел, обращающихся в производстве при температурах 200 °С, превышающих температуру самовоспламенения, электрических кабелей, объединенных в крупные потоки и имеющих чаще всего горючую изоляцию, водородная система охлаждения реактора, а также применяемые в некоторых реакторах пирофорные и самовоспламеняющиеся при контакте с водой жидкометаллические теплоносители. На АЭС могут гореть водород, выделяющийся при нормальных режимах работы станции и в аварийных ситуациях, натрий, применяемый в качестве теплоносителя, трансформаторное и турбинное масла, дизельное топливо и мазут, применяемые в резервных дизельных электростанциях и пусковых котельных, изоляция силовых и контрольных электрокабелей, горючие материалы, используемые в электротехнических устройствах и аппаратуре. Горючими материалами являются также применяемые пластики для покрытия полов в зоне строгого режима, фильтрующая ткань в помещениях воздушных фильтров. Оценки пожарной опасности технологических процессов на АЭС свидетельствуют о том, что пожары могут реально угрожать радиационной и ядерной безопасности. Как известно из выполненных работ по вероятностному анализу безопасности АЭС, доля риска в общем значении частоты повреждения активной зоны реактора, приходящаяся на пожары, находится в интервале от 5 до 50 %. Таким образом, вклад пожаров в частоту повреждения активной зоны находится на уровне вклада от всех других внутренних причин, вместе взятых. Пожары на АЭС могут сопровождаться возникновением одновременно множества отказов по общей причине (самопроизвольных включений, отказов автоматики, электромеханического оборудования, систем безопасности и т.д.), возможные последствия которых с большим трудом поддаются экспертным прогнозам и оценкам. В ряде случаев из-за пожара были полностью потеряны контроль и управление реактором и технологическим процессом. Опасность поражения электрическим током Поражения, вызванные электрическим током, бывают в виде электрических травм и ударов. Оба вида часто сопутствуют друг другу. При электрической травме возникает местное повреждение кожи, мягких тканей, связок или костей. Вследствие теплового действия тока может произойти электрический ожог кожи и возникнуть электрический знак. Электрический знак представляет собой поражение кожного покрова в виде округленных пятен серого или бледно-желтого цвета. Участок кожи, пораженный электрическим знаком, затвердевает подобно мозоли. В результате проникновения вглубь кожи частиц металла, расплавленного действием электрического тока, возможна металлизация кожи. При этом в тканях разлагается органическая жидкость, что придает пораженному участку кожи специфическую окраску. При электрических ударах возникают судорожные непроизвольные сокращения мышц, которые могут привести к гибели даже при отсутствии электрических травм. Электрические удары могут вызвать заболевания (сердечнососудистые и нервные), проявляющиеся спустя несколько часов, дней и даже месяцев. Последствия от поражения электрическим током во многом зависят от пути, по которому прошел ток в теле пострадавшего. На электростанциях наибольшую опасность оказывает ток, прошедший через сердце, головной или спинной мозг, легкие. Самыми распространенными путями тока в теле человека являются: рука – рука, правая рука – ноги, левая рука – ноги, нога – нога, голова – ноги и голова – руки. Наиболее опасными являются пути голова – рука и голова – ноги (путь тока через мозг), наименее опасным – путь нога – нога. Наиболее уязвимыми местами на теле человека, прикосновение к которым даже при очень малых токах и напряжениях может вызвать смертельный исход, являются участок на руке выше кисти, шея, висок, спина, передняя часть ноги и плечо. Степень поражения электрическим током зависит от эмоционального состояния человека, а также от состояния кожи. Прикосновение к токопроводящей части влажной, плотной рукой возбужденного человека может иметь более серьезное последствие, чем в спокойном состоянии сухой рукой того же человека. Аварийные работы могут производиться и на не отключенном оборудовании, но не менее чем двумя лицами. При этом следует работать в диэлектрических галошах или стоя на диэлектрическом коврике, инструментом с изолированными ручками. Для защиты персонала, обслуживающего электроустановку, от поражения электрическим током служат изолирующие защитные средства: при напряжении 1000 В – диэлектрические перчатки, монтерский инструмент с изолирующими ручками, указатели напряжения; при напряжении выше 1000 В – изолирующие и измерительные штанги, изолирующие лестницы и другие устройства и приспособления. К дополнительным изолирующим средствам при напряжении до 1000В относятся диэлектрические боты и галоши, резиновые коврики и дорожки; при напряжении выше 1000В – диэлектрические перчатки, боты, коврики, а также изолирующие подставки. Во время работы на установках, находящихся под напряжением, при пользовании монтерским инструментом работающий должен быть в диэлектрических галошах или стоять на изолирующем основании, он должен быть в головном уборе и с опущенными и застегнутыми рукавами одежды. Заземление монтерского инструмента не допускается. При пользовании переносными ручными электроинструментами и электроприборами, работающими под напряжением 127/220В, их корпуса заземляют. У всех ручных электроинструментов периодически проверяют состояние изоляции проводов; ручки электроинструментов тщательно изолируют. К защитным средствам относятся также переносные временные и постоянные ограждения, щиты, изолирующие колпаки, временные заземления и предупредительные плакаты. Ограждения в виде сплошных или решетчатых деревянных щитов и ширм устанавливаются на расстоянии не менее 0, 3—0, 5 м от токопроводящих частей. Переносные временные заземления применяют для защиты от поражения током при случайном появлении напряжения на отключенных токопроводящих частях аппаратуры. При этом также вывешивается плакат «Не включать работают люди!». При поражении электрическим током спасение пострадавшего в большинстве случаев зависит от того, насколько быстро он будет освобожден от тока и как скоро ему будет оказана правильная первая помощь. Никогда не следует отказываться от помощи пострадавшему даже тогда, когда у него отсутствуют признаки жизни (нет дыхания и пульса). Только врач может решить вопрос о бесполезности усилий по оживлению пострадавшего и дать заключение о его смерти. До начала оказания первой помощи пострадавшего следует освободить от воздействующего напряжения – отключить установку или разорвать цепь тока. При невозможности быстрого отключения установки, которой касается пострадавший, необходимо отделить его от токоведущих частей. Для этого можно пользоваться любыми непроводящими ток предметами (палка, сухая доска, веревка 1 т. д.) или диэлектрическими средствами защиты. Меры первой помощи зависят от состояния пострадавшего. Если он находится в сознании, но до этого был в обморочном состоянии или длительное время находился под током, то ему до прибытия врача необходимо обеспечить полный покой. В случае остановки сердца и прекращения дыхания надо принять меры оживления организма: провести искусственное дыхание и массаж сердца.  
2.2. Основные мероприятия пожарной защиты Согласно статье 21 федерального закона Российской Федерации от 21.12.94 № 69-ФЗ «О пожарной безопасности»меры пожарной безопасности разрабатываются в соответствии с законодательством Российской Федерации по пожарной безопасности, а также на основе опыта борьбы с пожарами, оценки пожарной опасности веществ, материалов, технологических процессов, изделий, конструкций, зданий и сооружений. Изготовители (поставщики) веществ, материалов, изделий и оборудования в обязательном порядке указывают в соответствующей технической документации показатели пожарной опасности этих веществ, материалов, изделий и оборудования, а также меры пожарной безопасности при обращении с ними. Разработка и реализация мер пожарной безопасности для организаций, зданий, сооружений и других объектов, в том числе при их проектировании, должны в обязательном порядке предусматривать решения, обеспечивающие эвакуацию людей при пожарах Для производств в обязательном порядке разрабатываются планы тушения пожаров, предусматривающие решения по обеспечению безопасности людей. В соответствии со статьей 5 федерального закона Российской Федерации от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»: 1. Каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожарной безопасности. 2. Целью создания системы обеспечения пожарной безопасности объекта защиты является предотвращение пожара, обеспечение безопасности людей и защита имущества при пожаре. 3. Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты включает в себя систему предотвращения пожара, систему противопожарной защиты, комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. 4. Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты в обязательном порядке должна содержать комплекс мероприятий, исключающих возможность превышения значений допустимого пожарного риска, установленного Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности. Система противопожарной защиты – комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на защиту людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение последствий воздействия опасных факторов пожара на объект защиты (продукцию). Противопожарная защита объекта осуществляется по следующим четырем направлениям. 1) Ограничение размеров и распространения пожара: - размещение зданий и сооружений на территории объекта с соблюдением противопожарных разрывов и других требований пожарной безопасности; - соблюдение ограничений по этажности зданий и площади этажа; - правильное планирование и размещение производственных цехов, помещений, участков в пределах здания; - размещение пожароопасных процессов и оборудования в изолированных помещениях, отсеках, камерах; - выбор строительных конструкций необходимых степеней огнестойкости; - установка противопожарных преград в зданиях, системах вентиляции, топливных и кабельных коммуникациях; - ограничение утечки и растекания легковоспламеняющихся и горючих жидкостей при пожаре; - обустройство систем автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения. 2) Ограничение развития пожара: - ограничение количества горючих веществ, одновременно находящихся в помещении; - использование отделочных строительных и конструкционных материалов с нормативными показателями взрывопожароопасности; - аварийное стравливания горючих жидкостей и газов; - своевременное освобождение помещений от остатков горючих материалов; - применение для пожароопасных веществ специального оборудования с усиленной защитой от повреждений. 3) Обеспечение безопасной эвакуации людей и имущества: - выбор такого объемно-планировочного и конструктивного исполнения здания, чтобы эвакуация людей была завершена до наступления предельно допустимых уровней факторов пожара; - применение строительных конструкций зданий и сооружений соответствующих степеней огнестойкости, чтобы они сохраняли несущие и ограждающие функции в течение всего времени эвакуации; - выбор соответствующих средств коллективной и индивидуальной защиты; - применение аварийного отключения оборудования и коммуникаций; - обустройство систем противодымной защиты, которые предотвращают задымление путей эвакуации; - устройство необходимых путей эвакуации (коридоров, лестничных клеток, наружных пожарных лестниц), рациональное их размещение и надлежащее содержание. 4) Создание условий для успешного тушения пожара: - установление в зданиях и помещениях установок пожарной автоматики; - обеспечение помещений нормируемой количеством первичных средств пожаротушения; - обустройство и содержание в надлежащем состоянии территории предприятия, подъездов к строительных сооружений, пожарных водоемов, гидрантов. Система организационно-технических мероприятий Все мероприятия организационно-технического характера на объекте можно разделить на организационные, технические, режимные и эксплуатационные. Организационные меры пожарной безопасности предусматривают: организацию пожарной охраны на объекте, проведение учений по пожарной безопасности (включая инструктажи и пожарно-технические минимумы), применение наглядных средств противопожарной пропаганды и агитации, организация ДПО и ПТК, проведение проверок, смотров состояния пожарной безопасности помещений, зданий, объекта в целом. К техническим мероприятиям относятся: строгое соблюдение правил и норм, определенных действующими нормативными документами при реконструкции помещений, зданий и объектов, техническом переоснащении производства, при эксплуатации или возможном переоборудовании электросетей, отопления, вентиляции, освещения и др. Мероприятия режимного характера предусматривают запрет курения и применения открытого огня в неположенных местах, недопущение появления посторонних лиц во взрывоопасных помещениях или объектах, регламентацию пожарной безопасности при проведении огневых работ. Эксплуатационные меры включают своевременное проведение профилактических осмотров, испытаний, ремонта технологического и вспомогательного оборудования, а также инженерного хозяйства (электросетей, электроустановок, отопления, вентиляции). Основные организационные и технические требования по пожарной безопасности для электростанций изложены в " Правилах пожарной безопасностидля энергетических предприятий" РД-153.-34.0-03.301-00. Указанные Правила устанавливают основные требования пожарной безопасности на действующих энергетических предприятиях и являются обязательными для всех инженерно-технических работников (ИТР), рабочих и служащих электростанций, электрических и тепловых сетей, а также ремонтных, наладочных, строительных, монтажных и других организаций, выполняющих эксплуатацию, ремонт (реконструкцию), наладку и испытание технологического оборудования основных производств и вспомогательных сооружений этих энергетических предприятий. Согласно пункту 1.3 Правил пожарной безопасностируководители энергетических предприятий и организаций обязаны: - организовать изучение и выполнение Правил пожарной безопасности всеми инженерно-техническими работниками (ИТР), рабочими и служащими; - создать пожарно-техническую комиссию и добровольные пожарные формирования (ДПФ), а также обеспечить их регулярную работу в соответствии с действующими положениями; - обеспечить разработку, а также выполнение мероприятий, направленных на повышение пожарной безопасности, с выделением необходимых ассигнований на утвержденные мероприятия; - установить порядок регулярной проверки состояния пожарной безопасности предприятия, исправности технических средств тушения пожара, систем водоснабжения, оповещения, связи и других систем противопожарной защиты. Принимать необходимые меры к устранению обнаруженных недостатков, которые могут привести к пожару; - назначить ответственных лиц за пожарной безопасностью по каждому производственному участку и помещению и разграничить зоны обслуживания между цехами для постоянного надзора работниками предприятия за техническим состоянием, ремонтом и нормальной эксплуатацией оборудования водоснабжения, установок обнаружения и тушения пожара, а также других средств пожаротушения и пожарной техники; - периодически проверять боеспособность объектовой пожарной охраны и добровольных пожарных формирований объекта и принимать необходимые меры к улучшению их работы; - обеспечить выполнение противопожарных мероприятий, изложенных в действующих государственных стандартах, " Правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей" (далее ПТЭ), " Правилах устройства электроустановок" (ПУЭ), в распорядительных документах соответствующих вышестоящих органов управления электроэнергетического хозяйства отрасли.  
3. Трансформаторные подстанции  
3.1. Виды трансформаторных подстанций   Подстанцией называется электроустановка, предназначенная для преобразования или распределения электрической энергии. Под­станции могут быть преобразовательными и распределительными. Преобразовательными могут быть подстанции трансформаторные, двигатель-генераторные, выпрямительные и т. д. Всякая подстанция состоит из преобразователей энергии (трансформаторов, двигатель-генераторов, выпрямителей и т. д.), распределительных уст­ройств и вспомогательных элементов. Трансформаторные подстанции – подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов. Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока. По назначению трансформаторные подстанции разделяются на главные понизительные подстанции (ГПП), центральные распре­делительные подстанции (ЦРП), распределительные пункты (РП), цеховые трансформаторные подстанции или трансформаторные пункты (ТП) и специальные подстанции, например, преобразовательные (ПП). Подстанции ГПП потребляют электроэнергию от электростанции или энергосистемы и, понижая напряжение, распре­деляют ее по территории предприятия или района. Подстанции ЦРП также распределяют электроэнергию между потребителями но при неизменном напряжении (без трансформации). Распределительные пункты (РП) осуществляют распределение электроэнергии между потребителями без изменения напряжения. Трансформаторные пункты (ТП) принимают электроэнергию при высоком напряжении (6, 10, 35 кВ) от РП (или ЦРП) и распределяют ее между отдельными предприятиями или нагрузками при напряже­нии 500, 380, 220 В. В зависимости от конструкции трансформаторные подстанции могут быть закрытыми и открытыми. Закрытые подстанции строят­ся в специальных зданиях. Для таких подстанций высшее напря­жение 6-10 кВ (сюда относятся ЦРП, РП, ТП). Открытые под­станции сооружаются вне здания. Высшее напряжение такой подстанции 35 кВ и выше (например, ГПП). По расположению на территории предприятия трансформаторные подстанции разделяются на отдельностоящие (обычно ГПП и ЦРП), пристроенные к зданию, когда устройства высшего напря­жения находятся снаружи, а низшего напряжения – внутри зда­ния, и внутренние, полностью расположенные внутри здания. Если оборудование подстанции находится внутри технологического по­мещения и доступ к этому оборудованию возможен из того же по­мещения, то подстанция называется внутрицеховой. Трансформаторная подстанция, установленная на открытом воз­духе, все оборудование которой находится на недоступной высоте, называется мачтовой. В таких подстанциях для установки обору­дования используют мачты или различные конструкции из стали, железобетона и дерева. Подстанция, полностью собранная на предприятии и состоящая из трансформаторов с защищенными от прикосновения токоведущими частями, комплексного распределительного устройства и вспомогательного оборудования, называется комплектной трансфор­маторной подстанцией (сокращенно КТП). Эти подстанции предна­значены и для наружной и для внутренней установок. При наруж­ной установке КТП помещается на бетонной подушке высотой 1, 5 м от уровня земли и состоит из двух основных частей – силового трансформатора и распределительного устройства с кварцевыми предохранителями. Подстанции для внутренней установки снабжа­ются воздушными автоматами и разъединителями. Распределительное устройство (сокращенно РУ) представляет собой электрическую установку, предназначенную для приема и распределения электрической энергии. РУ содержит коммутацион­ные, измерительные и защитные аппараты, соединительные щиты и вспомогательное оборудование. Открытыми РУ называются та­кие, оборудование которых расположено на открытом воздухе. Если оборудование РУ расположено в помещении, то РУ называется закрытым. РУ называется комплектным (сокращенно КРУ), если оно со­брано на заводе и состоит из закрытых шкафов с встроенными в них аппаратами, шинами и вспомогательным оборудованием. КРУ изготовляют на стандартные напряжения 3, 6, 10 и 35 кВ для установки как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе. РУ напряжением до 1000 В, оборудование которого смонтировано на панелях, установленных на общем каркасе, называется распре­делительным щитом. Если по условиям эксплуатации какое-нибудь оборудование РУ должно быть отделено от остального оборудования, то оно устанав­ливается в специальном, предназначенном для этого оборудования помещении, называемом камерой. Камера, ограниченная со всех сторон стенами и перекрытиями и имеющая сплошные (не сетча­тые) двери, называется закрытой. Открытой называется камера, имеющая проемы, защищенные полностью или частично несплош­ными (сетчатыми) ограждениями. Закрытая камера, предназначенная для установки маслонаполненных аппаратов и имеющая выход наружу или в специальный взрывной коридор, называется взрывной.  
3.2. Схемы и оборудование объектовой трансформаторной подстанции В состав оборудования трансформаторных подстанций входят: силовые трансформаторы, аппаратура защиты и коммутации, шинные устройства, измерительные трансформаторы и устройства автоматического контроля и управления. Прием электрической энергии и дальнейшее распределение ее на подстанциях и в распределительных устройствах осуществляется посредством главных шин. Шины укрепляются с помощью крепеж­ных деталей на фарфоровых изоляторах. Шины для закрытых распределительных устройств (ЗРУ) 6-10 кВ представляют собой голые, обычно алюминиевые (реже медные) полосы прямоугольного поперечного сечения. Для распознавания отдельных фаз (и защиты шин от коррозии) их окрашивают в различные цвета: фаза А – в желтый, фаза В – в зеленый, фаза С – в красный цвет.
Рис. 18. Схема трансформаторной подстанции небольшой мощности Рис. 19. Схема трансформаторной подстанции большой мощности

 

 

Электрические линии присоединяют к главным шинам с по­мощью специальной аппаратуры (выключатели, разъединители и т. д.). Все электрические соединения подстанций и распределитель­ных устройств обычно изображают в виде однолинейных схем, на которых условными обозначениями показывают основные элементы установки (выключатели, предохранители и т. д.).

Измерительные трансформаторы применяют для включения из­мерительных приборов и обмоток реле защиты и управления.

К аппаратам защиты и коммутации, устанавливаемым на под­станциях, относятся выключатели мощности, выключатели нагруз­ки, разъединители, предохранители, разрядники и реакторы.

На рис. 18 изображена однолинейная схема трансформаторной подстанции небольшой мощности (не более 320 кВА), а на рис. 19 – однолинейная схема трансформаторной подстанции большой мощности.

  
3.3. Назначение и устройство маслонаполненных трансформаторов и масляных выключателей Маслонаполненные трансформаторы –наиболее распространенный тип трансформаторов, применяемых для распределения электроэнергии. Это самый важный компонент, который можно найти в системах энергообеспечения в любой стране мира. И хотя изолирующее масло представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость, надежность маслонаполненных трансформаторов была доказана многолетним опытом систем поставки электроэнергии, в которых одним из наиболее важных аспектов является безопасность поставки электричества. В маслонаполненных трансформаторах основной изоляцией является масло трансформаторное в сочетании с другими электроизоляционными материалами: электрокартоном, гетинаксом, лакотканью и другими диэлектриками. В трансформаторах предусмотрены специальные воздухоосушители, называемые силикагелями. Повышенная влажность из воздуха может попасть в трансформаторное масло, при этом произойдёт резкое снижение его электроизоляционных свойств. К контрольным устройствам трансформатора относится маслоуказатель устанавливаемый на расширители и термометр устанавливаемый на крышке бака. К защитным устройствам относится реле, понижение уровня масла и газовое реле. На мощных трансформаторах напряжением 330-750 кВ, дополнительно предусмотрены устройства контроля изоляции вводов и манометры, контролирующие давления масла в герметичных вводах высокого напряжения. Трансформаторы могут без ущерба для нормального срока службы работать в течение некоторого времени с нагрузкой превышающей номинальную, если другую часть рассматриваемого периода их нагрузка будет меньше номинальной. Рис. 20 Заполненный минеральным маслом трансформатор с баком расширителя     Простейшей формой защитной системы, которая вполне адекватна для большинства распределительных трансформаторов мощностью не выше 500 кВА, установленных по всему миру в зонах умеренного климата, является поглотитель влаги, выполненный из силикагеля. В таких системах, воздух, поступающий в емкость трансформатора во время снижения нагрузки, проходит через масляную ванну, чтобы снизить количество содержащихся в нем частиц, а затем пропускается через кристаллы силикагеля для удаления из него влаги. Существенным требованием для работы таких систем является поддержание кристаллов силикагеля сухими, и их своевременная замена. Вероятно, наиболее распространенной формой систем защиты масла является емкость расширителя масла, используемая для его расширения. Расширитель представляет собой маслосборник, в котором задерживается большинство частиц, загрязняющих воздух (показан на рисунке 20). Самым очевидным способом избавления масла от загрязнения, служит герметизация емкости трансформатора от окружающего воздуха. При этом трансформатор должен быть сконструирован таким образом, чтобы выдерживать давление, создаваемое расширяющимся жидким охладителем (рисунок 21).   Рисунок 21. Два трансформатора на 1250 кВА, охлаждаемые маслом. Каждый трансформатор оборудован поддоном для сбора масла. Оба трансформатора укомплектованы обеспечивающей оптимальную защиту системой (реле обнаружения, измерения и управления).   Такой метод позволяет охлаждать трансформатор мощностью до 500 кВА при помощи пластин, имеющих ширину до 2000 мм и глубину в 400 мм. Но в целом, его применение ограничено распределяющими трансформаторами мощностью до 1600 кВА. Способность гофрированных панелей изгибаться дала возможность разработать полностью герметичную конструкцию гофрированной емкости. В этом случае емкость заполняется полностью, а расширение жидкости обеспечивается гибкостью стенок емкости. Жидкость внутри трансформатора не имеет контакта с атмосферой, что способствует сохранению системы изоляции трансформатора, и снижает требования к обслуживанию. Гофрированная конструкция емкости трансформатора используется более 30 лет, и заслужила репутацию надежного варианта конструкции емкости трансформатора. Масляный выключатель – электрический выключатель переменного тока, главные контакты которого размещаются в объеме, заполненном минеральным маслом, выполняющим функции дугогасящей и изолирующей среды. Устанавливаются на распределительных устройствах электрических станций и подстанций. Масляные выключатели предназначены для включе­ния и выключения различных электроустройств высокого напряже­ния переменного тока (генераторов, двигателей, трансформаторов) при нормальной эксплуатации, а также и для отключения их при перегрузке или коротких замыканиях.   Рис. 22 Устройство масляного бакового выключателя   Масляные выключатели по своей конструкции делятся на две основные группы: баковые выключатели с большим объемом мас­ла, которое является дугогасящей и изолирующей средой, и горшковые выключатели с малым объемом масла, которое использует­ся для гашения дуги. На рис. 22 показан схематиче­ский разрез бакового масляного вы­ключателя с большим объемом мас­ла и без специального устройства для гашения дуги. Выключатель состоит из металлического бака 2, заполненного маслом, и устройства для разрыва цепи тока. На стенке бака имеется указатель уровня мас­ла. Сверху бак закрыт металличе­ской крышкой 2, в которой имеется газоотводная трубка и закреплены проходные изоляторы 3 (втулки). Внутри втулок помещены токоведущие стержни 4, соединенные с не­подвижными контактами 5. Подвиж­ные контакты 6 укреплены на изоля­ционной планке 7, жестко связанной с вертикальной штангой 8. Штанга с подвижной контактной системой под

⇐ Предыдущая12




© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.