Оборудование подстанций

Аппараты и конструкции подстанций должны быть надежно присоединены к заземляющей магистрали или непосредственно к заземлителю.

Для болтового присоединения стального заземляющего проводника прямоугольного сечения к корпусу аппарата или к металлоконструкции на конце проводника сверлят отверстие диаметром на 1 мм больше диаметра заземляющего болта. Если же присоединяемый заземляющий проводник имеет круглое сечение, то к его концу приваривают кусок плоской шины с отверстием соответствующего диаметра.

Присоединять заземляющие проводники к оборудованию,- которое часто подвергается демонтажу, рекомендуется гибкими проводниками соответствующих сечений с наконечниками, имеющими отверстия под болт.

Места болтовых присоединений заземляющих проводников к корпусам аппаратов и заземляемым металлическим конструкциям должны быть хорошо зачищены и покрыты техническим вазелином для предохранения от окислений и ухудшения контакта между ними.

Заземлители являются наиболее важной частью заземляющих устройств и поэтому монтировать их можно только при наличии утвержденного проекта.

Материал, конструкция, количество и взаимное расположение электродов (стержней) заземлителя, расстояния между ними и глубина их погружения в землю должны соответствовать проекту.

Электроды устанавливают в земле строго вертикально. Для установки роют траншею глубиной 0,7 м и шириной в основании 0,5-0,6 м, после чего забивают стержень или с помощью механизмов погружают его в грунт.

Существует несколько способов погружения стержней заземлителей в грунт, однако наиболее простым и эффективным является ввертывание стержней с помощью простого механизма, сконструированного на базе электросверлилки И-66.

Стальной стержневой электрод диаметром 12 мм, длиной 4-4,5 м с одного конца заостряется и на него в виде спирали надевается, а затем приваривается "забурник" (растянутая разрезанная шайба), в результате чего этот конец стержня приобретает вид, сходный с буравом.

Ввертывание стержневого электрода в грунт производится электродвигателем электросверлилки, соединенным с редуктором и полым шпинделем, на нижнюю часть которого навернут трехкулачковый патрон.

Вертикальные электроды заземлителя забивают (ввертывают) в траншею так, чтобы верхняя часть электрода (трубы, стержня или уголка) выступала над дном траншеи на 100-150 мм для присоединения к ней стальной соединительной полосы. В качестве соединительных полос (полос связи) заземлителей применяют стальную круглую проволоку (катанку) диаметром не менее 6 мм или прямоугольную стальную полосу толщиной не менее 4 мм и сечением не ниже 48 мм2.

Соединительную полосу или магистраль заземления присоединяют к электроду заземлителя с отступлением от его верхней кромки на 50-60 мм. Соединяют полосы связи между собой, с электродами заземлителя и заземляющими проводниками, находящимися в земле, только сваркой.
Присоединяют заземляющую магистраль к естественным и искусственным заземлителям в двух местах.
При скрытой прокладке ввода заземляющих магистралей и. проводников в здание должны быть нанесены или установлены опознавательные знаки, например нарисованный краской на стене круг с расположенной в нем буквой "3" или установленный репер со стрелкой, показывающей направление ввода заземления в помещение. При открытой прокладке ввод должен быть заключен в стальную трубу для защиты от механических повреждений.

Установка электродов заземлителя и прокладка заземляющих проводников в земле оформляются актом на скрытые работы.

Расстановку заземлителей и трассу заземляющего проводника, проложенного в земле и соединенного с заземлителем, наносят на план с указанием расстояний от постоянных ориентиров.

Прокладка заземляющих проводников в помещении. Заземляющие проводники прокладывают по конструкциям зданий вертикально или горизонтально.

Опорные конструкции устанавливают на прямых участках на расстоянии 500-900 мм друг от друга. При прокладке заземляющих проводников параллельно полу конструкции располагают на высоте 400-600 мм от уровня пола помещения, а в местах поворота - на расстоянии 100 мм до и после поворота, считая это расстояние от вершины угла, образуемого заземляющим проводником.

Опорные конструкции в сырых и особо сырых помещениях и в помещениях с едкими парами должны устанавливать с таким расчетом, чтобы укрепляемые на них заземляющие проводники были отдалены от поверхности стены или потолка не менее чем на 10 мм.

Проход заземляющих проводников через перекрытия выполняется в отрезках стальных труб, выступающих с обеих сторон над перекрытием на 30-40 мм.

Соединяют шины сваркой.

Наиболее простым и надежным способом соединения стальных заземляющих проводников круглого и прямоугольного сечений является их термитная сварка в специальном тигле.

Заземляющие проводники окрашивают в черный цвет, нанося на предварительно очищенную от ржавчины и грязи поверхность проводников черный лак марки Л в два слоя.

Правилами устройства электроустановок допускается окраска открытых заземляющих проводников в иные цвета (под цвет стен, панелей и т. п.), но при этом в местах присоединений и ответвлений должны быть нанесены две полосы черного цвета шириной 10 мм на расстоянии 150 мм друг от друга.

В качестве заземляющих проводников можно использовать:
а) нулевые проводники сети;
б) металлические конструкции зданий (фермы, колонны) и конструкции производственного назначения (каркасы   распределительных   устройств,   подкрановые пути и т. п.);
в) стальные трубы электропроводок;
г) алюминиевые оболочки кабелей;
д) металлические стационарно открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации и центрального отопления.

Эти проводники должны быть надежно соединены с заземляющим устройством или нулевым проводом в помещениях, где применяется заземление.

Указанные проводники или их части могут служить единственными заземляющими проводниками, если они но проводимости удовлетворяют требованиям ПУЭ.

Стальные заземляющие проводники должны быть проложены открыто. Это требование не относится к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубопроводам скрытой электропроводки, к находящимся в земле металлоконструкциям, а также к проводникам заземления, проложенным в трубах.
В качестве заземляющих проводников или заземлителей использование голых алюминиевых проводников для прокладки в земле запрещается.

В заземляющих устройствах могут быть использованы естественные и искусственные заземлители.

Естественными заземлителями называются металлические сооружения, которые можно использовать для заземления.

Предпочтительнее использовать естественные заземлители, так как при этом не только достигается экономия металла, но отпадает необходимость выполнения значительного объема работ, требующих больших затрат труда и времени.
В качестве естественных   заземлителей   используют:
1)   проложенные под    землей    водопроводные и другие металлические трубопроводы, а также обсадные трубы;
2)   металлические конструкции и арматура железобетонных конструкций зданий и   сооружений,   соединенные с землей;
3) металлические шпунты гидротехнических сооружений;
4) свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учитываться только при числе кабелей не менее двух.

Естественные заземлители должны быть связаны с заземляющими магистралями электроустановки не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземли-телю в разных местах.
В качестве естественных заземлителей нельзя использовать:
1) трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов, а также трубопроводы, покрытые изоляцией для защиты от коррозии;
2) алюминиевые оболочки кабелей и голые алюминиевые проводники.

Величину сопротивления растеканию естественных заземлителей определяют с помощью измерений.
В тех случаях, когда естественные заземлители вблизи электроустановки отсутствуют, используют искусственные заземлители.

Искусственными заземлителями называются специально устанавливаемые в земле металлические конструкции, предназначенные для присоединения к ним заземляющих проводников.
В качестве искусственных заземлителей применяют:
1) вертикально погруженные в землю стальные трубы, уголковую сталь, металлические стержни и т. п.;
2) горизонтально проложенные в земле стальные полосы, круглую сталь и т. д.

При опасности усиленной коррозии следует применять оцинкованные или омедненные заземлители.
Расположенные в земле заземлители и заземляющие проводники не должны иметь окраски.
В электроустановках наиболее широко распространены искусственные заземлители из стальных труб, стержней и уголков. Это позволяет не только обеспечить сравнительно легкое погружение их в землю на требуемую глубину, но и создать таким образом механически прочный заземлитель с достаточно малым    сопротивлением.

Испытания заземлителей из труб и стержней различных диаметров позволяют считать, что наиболее подходящими для заземлителей являются трубы и стержни диаметром 18-20 мм. Увеличение диаметра труб и стержней больше 20 мм нецелесообразно, так как это резко увеличит расход металла, а полученный эффект будет незначителен. Так, при увеличении диаметра трубы длиной 3 м с 20 до 50 мм ее сопротивление (в грунте с сопротивлением 10 000 Ом-см) уменьшится примерно на 15%. Если увеличение диаметра трубы или стержня существенно не влияет на снижение сопротивления растеканию, то этого нельзя сказать о длине. Увеличение длины трубы диаметром 50 мм с 1 до 3 м уменьшает сопротивление растеканию почти в 2,5 раза. В качестве электродов заземлителей наиболее часто применяют отрезки труб или уголка длиной 2,5-3 м. При такой длине электродов уменьшается влияние промерзания грунта.

При выборе электродов заземлителя надо использовать уголковую сталь, так как сопротивление растеканию электрода из уголка будет меньше сопротивления одинаковой по весу трубы.
Заземлители располагают в земле так, чтобы их верхние концы были ниже уровня земли на 0,5-0,7 м. Это позволяет снизить сопротивление растеканию заземлителей до 5%, а также уменьшить колебания величин сопротивления заземлителей, связанных с изменениями внешней температуры.

При необходимости сушки трансформатора производят следующие подготовительные операции:

• сливают масло из трансформатора в чистые бочки;
• отвертывают болты, крепящие крышку к баку, и, прикрепив стропы к подъемным кольцам, поднимают выемную часть с помощью подъемных механизмов;
• устанавливают сердечник трансформатора на помосте высотой 0,3-0,5 м, изготовленном из оструганных досок толщиной 50-60 мм и очищают обмотки и магнитопровод от грязи и шлама, поливая их чистым сухим трансформаторным маслом, подогретым до 40° С;
• очищают бак от грязи, промывают сухим трансформаторным маслом и опускают сердечник в бак, предварительно укрепив на его обмотках и магнитопроводе 3-4 термопары.

Распространенным методом сушки трансформатора является метод индукционных потерь в стали бака, основанный на использовании вихревых токов, создаваемых индукционной обмоткой, наложенной на поверхность стального бака. При прохождении тока по индукционной обмотке его стенки нагреваются, а их тепло передается магнитопроводу и обмотке, находящимся в баке трансформатора.

Для сушки методом индукционных потерь утепляют бак несколькими слоями листового асбеста, поверх которого накладывает намагничивающую обмотку из провода с теплостойкой изоляцией. Сечение провода, число витков, напряжение и ток намагничивающей обмотки определяют путем расчета.

Силовой трансформатор с масляным охлаждением имеет приборы, облегчающие его обслуживание, обеспечивающие защиту внутренних частей от повреждений и предотвращающие быстрое старение трансформаторного масла.

К ним относятся:

• термометр и термометрический сигнализатор для контроля температуры верхних слоев масла в баке трансформатора;
• пробивной предохранитель, для защиты персонала и низковольтных аппаратов от высокого напряжения при переходе потенциала с обмоток ВН на обмотки НН вследствие пробоя изоляции между ними;
• переключатель для регулирования напряжения трансформатора переключением отводов ВИ и изменением отношения числа витков обмоток ВН и НН коэффициента трансформации в пределах ±5%;
• газовое реле, предохраняющее трансформатор от внутренних повреждений, вызывающих повышенный местный нагрев стали магнитопровода или обмоток, вследствие чего происходит интенсивное разложение окружающего масла и образование газов, воздействующих на контактную систему реле, замыкающую цепь сигнализации, а при особо опасных повреждениях - цепь отключения трансформатора;
• предохранительная труба, соединенная с баком и служащая для отвода газов в атмосферу при бурном образовании их вследствие «пожара» стали и других серьезных внутренних повреждений;
• вводы, представляющие собой армированные медным стержнем проходные фарфоровые изоляторы для изоляции выводимых из бака концов обмотки и удобного присоединения к ним шин распределительного устройства;
• расширитель (консерватор), обеспечивающий постоянное заполнение бака трансформатора маслом и компенсирующий изменение (увеличение или уменьшение) объема масла при колебаниях температуры.

Расширитель уменьшает поверхность соприкосновения масла с атмосферным воздухом и защищает масло от увлажнения и окисления.

После общего осмотра трансформатора удаляют временные уплотнения в маслоуказателе и расширителе, а кран маслоуказателя переводят в положение «Открыто». Проверяют сообщаемость маслоуказателя с расширителем и расширителя с баком, для чего сливают через нижний спускной кран небольшое количество масла, наблюдая за его уровнем в маслоуказателе. Если при сливе масла из бака и последующей доливке сухого масла в расширитель уровень масла в стекле маслоуказателя будет изменяться (понижаться, а затем повышаться), то это свидетельствует о нормальной сообщаемости между маслоуказателем, расширителем и баком.

Для того чтобы при доливке масла обеспечить выход воздуха, необходимо открыть пробки на предохранительной трубе, краны на крышке газового реле и бака.
В маслоуказателе уровень масла должен находиться вблизи черты, нанесенной на нем или рядом с ним на расширителе.

При уменьшении количества масла его доливают в бак. Характеристика и качество (диэлектрическая прочность, кислотность, содержание примесей и т. п.) доливаемого масла должны соответствовать характеристике и качеству масла в баке.

Для проверки качества масла, находящегося в баке монтируемого трансформатора, через нижний кран отбирают пробу масла и испытывают его диэлектрическую прочность; пробивное напряжение масла силовых трансформаторов напряжением 10 кВ должно быть не менее 25 кВ. Осматривая и проверяя мегомметром, убеждаются в исправности пробивного предохранителя.

Если трансформатор исправен, уровень масла находится в пределах отметок маслоуказателя, а испытанная в стандартном разряднике диэлектрическая прочность масла не ниже 25 кВ; тогда трансформатор можно устанавливать и включать в работу без сушки.

Силовым трансформатором называют аппарат для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого - более высокого или более низкого напряжения.

По количеству обмоток трансформаторы бывают двух- и трехобмоточными. В промышленных электроустановках для электроснабжения силовых и осветительных нагрузок применяют трехфазные двухобмоточные трансформаторы.

Основными частями силового двухобмоточного трансформатора являются: магнитопровод, представляющий собой собранную из листовой электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм жесткую конструкцию, состоящую из связанных сверху и снизу ярмами трех вертикальных стержней, на которых устанавливают обмотки; листы стали ярма магнитопровода спрессованы-стальными ярмовыми балками; обмотки, намотанные на цилиндрические каркасы плоскими или круглыми изолированными проводами в один или несколько слоев, обмотка ВН расположена поверх обмотки НН; стальной бак овальной формы с гладкими, ребристыми или трубчатыми стенками; крышка для герметизации бака, а также установки на ней различных приборов и арматуры.

Трансформаторы напряжения изготовляют однофазными и трехфазными, которые бывают трех- или пяти» стержневыми. Схемы включения этих трансформаторов выбирают в зависимости от системы сети, исполнения трансформатора и его назначения в данной электроустановке.

Трансформаторы напряжения после осмотра и ревизии устанавливают в закрытых РУ на полукамеры или стальных угольниках, а в открытых РУ - на бетонных подушках или стальных конструкциях.

Расстояния между осями фаз и отдельными трансформаторами напряжения должны соответствовать проекту. Для обеспечения нормальных условий охлаждения обмоток расстояние между баками (кожухами) трансформаторов напряжения должно быть не менее 100 мм. При монтаже трансформатора напряжения в закрытом РУ на съемных угольниках передний угольник устанавливают ребром вниз для удобства подхода к его мас-лоспускному устройству. Трансформатор располагают так, чтобы его указатель уровня масла был (для удобства наблюдений и контроля) обращен в сторону коридора управления.

Корпус каждого трансформатора напряжения заземляют. Первичные и вторичные обмотки трансформаторов напряжения закорачивают на выводах и надежно заземляют на весь период монтажа.
Присоединяют установленные трансформаторы напряжений к шинам ВН распределительного устройства следующим образом: у трехфазных трансформаторов желтая фаза шин ВН - к выводу А; зеленая - к выводу В; красная - к выводу С.

Вывод высшего напряжения однофазного трансформатора напряжения, имеющий отметку А, можно присоединить к любой из трех шин высокого напряжения.

Подлежащие монтажу трансформаторы тока подвергают ревизии, при которой проверяют: наличие заводских табличек и соответствие указанных на них характеристик данным электроустановки; комплектность аппарата и крепежных деталей; состояние изоляторов (отсутствие на них сколов, трещин, поврежденной глазури), кожуха, (отсутствие вмятин, плотность прилегания кожуха к изоляторам и т. п.); целостность обмотки; правильность обозначения (полярность) выводов, для этого к ним присоединяют гальванометр с аккумулятором 1- 2 В; при правильной полярности стрелка гальванометра будет отклоняться вправо.

Перед монтажом трансформатора тока шаблонами размечают расположение отверстий и конструкций (плит, угольников и т. д.) в месте его установки, затем сверлят, отверстия необходимого диаметра и устанавливают конструкции.

Стальные плиты или угольники, на которых размещают проходные трансформаторы тока на 1000 А и более, разрезают и вновь соединяют планками из немагнитного металла с зазором в стыке плиты или угольника 1-2 мм во избежание появления в этих конструкциях замкнутых магнитных контуров и индуктированных токов.

Расстояние от головки (вывода) трансформатора тока до точки крепления подведенной шины на опорном изоляторе должно соответствовать данным проекта. Расстояние между заземленными корпусами проходных трансформаторов тока смежных фаз должно быть не менее 100 мм.
Токоведущие стержни и изоляторы трансформаторов тока не должны испытывать изгибающих усилий от присоединенных к их зажимам шин и проводов.

После установки трансформатор тока присоединяют к шинам распределительного устройства, а к его вторичной обмотке - провода вторичной цепи.

Вторичные обмотки, не присоединенные к приборам, должны быть замкнуты накоротко и заземлены непосредственно на зажимах трансформатора тока для избежания возникновения на вторичной обмотке напряжения опасной величины.

Смонтированный трансформатор тока заземляют. Вторичную обмотку также заземляют с помощью гибкого медного провода, присоединенного к болту заземления на корпусе трансформатора.
Трансформаторы напряжения служат для питания цепей напряжения различных приборов (ваттметров, счетчиков и т. п.) и реле. Первичную обмотку трансформатора напряжения включают параллельно в сеть.

К вторичной обмотке трансформатора напряжения присоединяют соответствующие цепи измерительных приборов и реле. Шкалы включаемых измерительных приборов должны быть отградуированы в соответствии с номинальным напряжением первичной обмотки.

Измерительными трансформаторами называют трансформаторы тока и трансформаторы напряжения для понижения тока или напряжения первичной цепи электроустановки до соответствующих величин цепей измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики.

Трансформаторы тока конструктивно выполняют опорными или проходными, одновитковыми или многовитковыми, с одним или двумя сердечниками. В последние годы промышленность выпускает трансформаторы тока 10 кВ типов ТПЛ-10 и ТКЛ-10 с литой изоляцией.

Первичные обмотки трансформаторов тока изготовляют на номинальные токи от 5 до 10 000 А.

Трансформаторы тока делятся по величине допустимой погрешности на пять классов: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10. В промышленных электроустановках применяют в основном трансформаторы тока классов 0,5; 1 и 3.