Измерения и испытания определяющие состояния магнитной системы токоведущих частей и контактных соединений
Практическая работа №1
Тема: Измерения и испытания определяющие состояния магнитной системы токоведущих частей и контактных соединений.
1 Определение общего состояния электрооборудования.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ОСМОТРОМ И ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ МОНТАЖА ЦЕПЕЙ
Перечень замеченных недостатков по внешнему состоянию оборудования предъявляется монтажному и эксплуатационному.
Состояние магнитопроводов электрических машин проверяется снятием характеристик холостого хода и короткого
1 Определение общего состояния электрооборудования
ИЗМЕРЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СОСТОЯНИЕ ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Методика определения состояния токоведущих частей и их контактных соединений основана на непосредственном влиянии на сопротивление постоянному току качества выполнения и дефектов их (обрывы, короткозамкнутые витки, нарушения целостности и т.
Пульт управления передвижной лаборатории ЭТЛ-35-02 работы: испытание повышенным напряжением переменного тока до 1000 кВ (ИОМН-100/20, мощность 20 кВ-А), испытание повышенным напряжением выпрямленного тока до 60 кВ, проверку состояния изоляции обмоток электрических машин, трансформаторов и других электроаппаратов (Ria, /Сабс, tg6), измерение коэффициентов трансформации трансформаторов силовых и напряжения, измерение потерь холостого хода силовых трансформаторов.
Состояние заземляющих проводок и качество их монтажа оценивают по результатам специальных измерений, производимых измерителем заземления (см.
Если падение напряжения на участке ошиновки с контактным соединением ненамного отличается от падения напряжений на участке без соединения, то это является признаком удовлетворительного состояния контакта.
Результаты, полученные при измерении сопротивления постоянному току, не являются единственным критерием состояния токоведущих частей.
§ 1.3 Измерения и испытания магнитной системы 9
а также по результатам снятия круговых диаграмм (для оценки состояния трансформаторов с переключателями под нагрузкой), по отсутствию течи масла из бака и радиаторов, по работе системы принудительной циркуляции масла и обдува (если последние имеются).
Состояние устройств заземления определяется измерением сопротивления растеканию, напряжения прикосновения, переходных сопротивлений постоянному току отдельных мест присоединений.
1.3. ИЗМЕРЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СОСТОЯНИЕ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ
Общепринятым способом определения состояния магни-топроводов электромагнитов и их обмоток является измерение тока или потерь холостого хода, а также снятие характеристик намагничивания.
У силовых трансформаторов измеряют потери, у трансформаторов напряжения — ток холостого хода. Измеренные значения потерь и токов сравниваются с паспортными или опытными данными для проверяемого типа оборудования. Превышение их, тем более значительное, является признаком повреждения магнитопровода (нарушение изоляции между листами стали, замыкание пакетов) или замыкания части витков обмоток.
Проверка состояния токоведущих частей и изоляторов и формирование отчетной документации
Лабораторная работа № 4
Тема: «проверка состояния токоведущих частей и изоляторов и формирование отчетной документации»
Цель: проверить состояние токоведущих частей и изоляторов и оформить отчетную документацию
Ход работы:
1. Сборные соединительные шины
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
Рязанский филиал МИИТ 140409.4ЛР.
Разраб.
Петров А.О.
Провер.
Мартынов А.В.
У. Контр.
Н. Контр.
Утв.
Лабораторная работа
№4
Лит
Листов
3
ЭС-311
При осмотре сборных и соединительных шин проверяют: а) общее состояние шин; б) цвет термоиндикаторных красок; в) положение сигнализаторов;г) превышение температуры в контактных соединениях.
При испытаниях производят:
а) проверку нагрева болтовых контактных соединений;
б) измерения переходного сопротивления болтовых контактных соединений.
Проверку нагрева болтовых контактных соединений производят при наибольшем токе в ночное время суток, с помощью стационарных или переносных термоиндикаторов и средств инфракрасной техники.
Измерение переходного сопротивления болтовых контактных соединений производят у шин на ток 1000 А и более за контактами в процессе эксплуатации, а также у контактных соединений распределительных устройств 35 кВ и выше.
Измерения производят на постоянном токе методом определения падения напряжения на контактах. Сопротивление участка шин вместе контактного соединения не должно превышать сопротивления участка шин такой же длины.
2. Подвесные и опорные изоляторы
При осмотрах проверяют состояние изоляторов: наличие сколов, трещин, следов перекрытия и разрядов.
При испытаниях производят:
а) измерение сопротивления изоляции мегомметром;
б) испытание повышенным напряжением промышленной частоты опорных одноэлементных изоляторов;
в) контроль многоэлементных изоляторов под напряжением с помощью штанги или других средств диагностики на базе инфракрасной техники
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
Рязанский филиал МИИТ 140409.4ЛР.
г) испытание повышенным напряжением промышленной частоты опорных одноэлементных изоляторов и контроль многоэлементных изоляторов под напряжением производят при положительной температуре окружающего воздуха. Все проверки и испытания записываются в протоколеОценка состояния токоведущих частей электрических машин | Как оценить возможность включения в работу нового электрооборудования | Архивы
Страница 18 из 46
Основным критерием оценки состояния токоведущих частей электрических машин, как следует из §1, является сопротивление их постоянному току. Измерения у крупных машин производятся компенсационным методом с помощью КП-59, двойным мостом или методом амперметра—вольтметра с использованием приборов класса точности не ниже 0,5 и подключением милливольтметра непосредственно к выводам обмоток. Измерение температуры обмоток при этом у крупных машин производится ртутными термометрами или термоиндикаторами не менее чем в четырех точках статора и ротора, в том числе в верхних и нижних точках лобовых частей.
При измерениях сопротивления постоянному току обмотки ротора используются специальные бандажи с болтовыми соединениями в местах разъема, надеваемые на предварительно защищенные кольца ротора.
Измерение сопротивления постоянному току обмоток статора асинхронных электродвигателей производится между линейными выводами, если каждая обмотка фазы не имеет отдельных выводов и соединение их выполняется внутри (в звезду или треугольник). В этом случае сопротивление фазы определяется по формулам:
для соединения в звезду
где Rba, Rac, Rbc — сопротивления, измеренные между выводами А и В, А и С, В и С.
При наличии отдельных выводов каждой обмотки измеряется сопротивление непосредственно каждой фазы.
Измерение сопротивления постоянному току обмоток ротора у электродвигателей с фазным ротором производится так же, как и обмоток ротора генераторов.
Рис. 98. Схема проверки состояния коллекторных пластин машин постоянного тока
Измерение сопротивления постоянному току обмоток машин постоянного тока производится до их сборки. Сопротивление параллельных обмоток возбуждения может измеряться одинарным мостом, обмоток дополнительных полюсов компенсационной и дополнительной обмоток возбуждения — двойным мостом. Измерение сопротивления между каждой парой (смежной) пластин по окружности коллектора для определения состояния паек «петушков» производится микроомметром или методом амперметра— вольтметра по схеме, приведенной на рис. 98, с помощью щупов, магнитоэлектрического амперметра с пределами измерения 10—60 А и милливольтметра с пределами измерения 10—60 мВ.
Измерения производятся при токе, достаточном для четкого измерения напряжения, и этот ток поддерживается неизменным при всех измерениях, что дает возможность не подсчитывать для каждого измерения сопротивления, а сравнивать между собой только измеренные напряжения. Состояние паек «петушков» считается удовлетворительным, если значения сопротивлений или напряжений при одном и том же в якоре не отличаются более чем на 10 %. пайки, у которых отклонения превышают допустимые, подлежат ремонту.
Температура обмоток при измерениях может определяться по температуре окружающего воздуха. Все результаты приводятся, как и в предыдущих случаях, к температуре 15°С и сравниваются с результатами заводских измерений. Значительных отклонений, если состояние обмоток удовлетворительное, не должно быть.
После полной сборки машины постоянного тока производится повторное измерение сопротивления постоянному току всех обмоток для проверки качества сборки и получения исходных данных для последующих измерений в условиях эксплуатации. Если соединение между обмотками якоря, компенсационной и дополнительной осуществляется внутри корпуса машины, а не на доске зажимов, то при повторных измерениях измеряется общее сопротивление этих обмоток при вставленных щетках и при нескольких положениях якоря. За результат принимается в последнем случае средний из всех.
У катушек полюсов явнополюсных роторов синхронных машин производится измерение сопротивления переменному току обмоток полюсов Z. Это измерение осуществляется для проверки целостности обмоток, отсутствия витковых замыканий в них и качества межполюсных соединений. Измерение производится подачей переменного напряжения на каждую катушку полюса от постороннего источника через трансформатор 127—220/12— 36 В с измерением тока и напряжения, требующихся для определения Z катушек. Состояние катушек можно считать удовлетворительным, если полное сопротивление их Z не отличается значительно.
Согласно требованиям Норм полное сопротивление обмотки измеряется также и у обмоток неявнополюсных роторов синхронных машин. Измерение производится подачей напряжения 220 В на обмотку ротора, находящегося в неподвижном состоянии, в целях выявления витковых замыканий в ней, которые могут не проявиться в неподвижном роторе, а также на вращающийся ротор при трех-четырех значениях частоты, в том числе номинальном.
ПРОВЕРКА ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И ШИН ПО
ПРОВЕРКА ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И ШИН ПО
УСЛОВИЯМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Термическая стойкость проводников
Продолжительность КЗ составляет обычно доли секунды и, как исключение, может достигнуть нескольких секунд. В течение этого короткого промежутка времени выделение тепла настолько велико, что температура проводников и аппаратов выходит за пределы, установленные для нормального режима. Процесс нагревания прекращается в момент автоматического отключения поврежденного участка системы, после чего происходит относительно медленное остывание.
Свойство (способность) аппарата и проводника противостоять кратковременному тепловому действию тока КЗ без повреждений, препятствующих дальнейшей исправной работе, называется термической стойкостью. Критерием термической стойкости является конечная температура, которая ограничивается механической прочностью металлов, деформациями частей аппаратов, а также нагревостойкостью изоляции. Допустимые конечные температуры для аппаратов и проводников (табл. 2.1) установлены на основании опыта. Они выше допустимых температур при нормальной работе, поскольку изменение механических свойств металлов и износ изоляции определяются не только температурой, но также продолжительностью нагревания, которая в рассматриваемых условиях мала. Как видно из табл. 2.1, допустимые конечные температуры при КЗ лежат в пределах от 120 до 300оС, в то время как допустимые температуры при нормальной работе, как правило, не превышают 60 – 80оС.
Таблица 2.1
Допустимые конечные температуры проводников
и аппаратов при КЗ
Наименование проводников, частей аппаратов | Конечная температура, оС |
Неизолированные медные и латунные проводники, части аппаратов | |
Неизолированные алюминиевые проводники, части аппаратов | |
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией до 10 кВ с медными и алюминиевыми жилами | |
Кабели 20 – 220 кВ | |
Кабели и провода с поливинилхлоридной изоляцией, с медными и алюминиевыми жилами | |
То же, но, с полиэтиленовой изоляцией |
При проверке на термическую стойкость пренебрегают теплоотдачей, что не вносит заметной ошибки.
Таким образом, процесс нагрева при КЗ определяется уравнениями:
(2.1)
где rn, сn— соответственно, сопротивление и теплоемкость проводника для температуры n;
G – масса проводника.
После подстановки G, rn и разделения переменных:
(2.2)
где g, q – удельная проводимость и площадь поперечного сечения проводника.
Для неизолированных проводников при номинальных условиях nнач=70оС.
При этом
(2.4)
По значению Ак и рис. 2.1 определяется температура nк в конце короткого замыкания.
Проводник термически устойчив, если nк £ nдоп (табл. 2.1).
Часто определяют термическую стойкость шин и кабелей по минимально допустимой площади сечения:
(2.5)
Значения коэффициентов С приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Допустимые температуры и соответствующие им коэффициенты С
для шин и кабелей
qк.доп, оС | С | |
Шины: | ||
из меди | ||
из алюминия | ||
из стали, не соединенные непосредственно с аппаратом | ||
из стали, соединенные непосредственно с аппаратом | ||
Кабель до 10 кВ с бумажной изоляцией и жилами: | ||
из меди | ||
из алюминия |
Условия термической стойкости при этом определяется выражением qminдоп £ qрасч, где qрасч – площадь сечения проводника выбранная по условиям рабочего режима.
Динамическая стойкость проводников
Таблица 2.3
Электрическая система, элемент системы | Та, с | kу |
Турбогенераторы мощностью, МВт: 12 – 60 100-1000 | 0,16 – 0,25 0,4 – 0,54 | 1,940 – 1,955 1,975 – 1,980 |
Блок турбогенератор (60 МВт) – трансформатор при номинальном напряжении генератора, кВ: 6,3 10,5 | 0,20 0,15 | 1,95 1,935 |
Блок турбогенератор – повышающий трансформатор при мощности генератора, МВт: 100 – 200 | 0,26 0,32 0,35 0,30 | 1,965 1,977 1,983 1,967 |
Система, связанная с шинами, где рассматривается КЗ, воздушными линиями напряжением, кВ: 110 – 150 220 – 330 500 — 750 | 0,02 0,02 – 0,03 0,03 – 0,04 0,06 – 0,08 | 1,61 1,61 – 1,72 1,72 – 1,78 1,85 – 1,89 |
Система, связанная со сборными шинами 6 – 10 кВ через трансформаторы единичной мощностью, МВ×А: 80 и выше 32 – 80 32 и ниже | 0,06 – 0,15 0,05 – 0,1 0,045 – 0,07 | 1,85 – 1,935 1,82 – 1,90 1,80 – 1,85 |
Ветви, защищенные реактором с номинальным током, А: 1000 и выше 630 и ниже РУ 6 – 10 кВ | 0,23 0,10 0,01 | 1,956 1,90 1,37 |
Следует отметить, что во многих случаях токоведущие части имеют значительные запасы по термической стойкости. Поэтому допускается выполнять расчет термического импульса по выражению , дающему несколько завышенный результат, и, в случае необходимости, можно уточнить значение импульса по формулам для схемы «двухлучевая звезда».
Пример 2.1:
Определить минимальное термически стойкое сечение для шин РУ-10 кВ подстанции с трансформаторами ТДТН-40000 кВ×А, UкВН=22%. К секции шин подключены высоковольтные электродвигатели SS=12 МВ×А. Ток КЗ в распредустройстве 220 кВ Iпо=4,8 кВ. Пусковой ток эквивалентного электродвигателя I*п=5,6. Время отключения КЗ tотк=tрз + tов=1+1,1=1,1 с.
Решение:
Определим токи КЗ в РУ-6 кВ
Sб=100 мВ; Uб=6,3 кА; Iб6=9,18 кА;
Сопротивление системы
Сопротивление трансформатора
Ток короткого замыкания от системы в РУ-6 кВ
Начальное значение тока КЗ от эквивалентного электродвигателя
Определим термический импульс короткого замыкания в РУ-6 кВ.
Вка=(15,25+6,17)2 Тасх = 21,422×0,069 = 31,66 кА2×с;
Вк = 302 кА2×с = 302×106 А2×с.
Минимальное термически стойкое сечение алюминиевых шин
При определении Вк без учета затухания тока электродвигателей
Вк = 21,522 ×1,1 = 504 кА2×с;
Таким образом, расчет по упрощенному выражению завышает сечение почти на 30 %, но при этом для расчетной схемы оно значительно меньше выбранного сечения шины по условиям длительного режима.
Таблица 2.4
Таблица 2.6
Таблица 2.7
Тип изолятора | Fи, Н |
ОФ-6-375, ОФ-10-375, ОФ-20-375, ОФ-35-375 | 3 750 |
ОФ-6-750, ОФ-10-750, ОФ-20-750, ОФ-35-750 | 7 500 |
ОФ-10-1250 | 12 500 |
ОФ-10-2000, ОФ-20-2000 | 20 000 |
ОФ-20-3000 | 30 000 |
Проходные изоляторы выбираются:
по напряжению Uуст £ Uном;
по номинальному току Imax £ Iном;
по допустимой нагрузке Fрасч £ Fдоп.
При этом расчетная сила для проходных изоляторов определяется по выражению Fрасч = 0,5fфl.
Пример 2.2:
Выбрать сборные шины 10,5 ГРУ ТЭЦ и опорные изоляторы к ним для следующих данных:
— температура наиболее жаркого месяца 30оС;
— токи продолжительных режимов Iном = 4130 А; Imaxp = 4350 А;
— расстояние между фазами а = 0,8 м;
— длина пролета l = 2,0 м;
— токи короткого замыкания на шинах Iпо г = 28,2 кА; Iпо с = 32,3 кА;
— время отключения КЗ tотк = 2 с.
Решение:
Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение выбираем по допустимому току. Принимаем шины коробчатого сечения, алюминиевые 2(125´55´6,5) мм, высота h=123 мм; ширина полки b=55мм; толщина шины с=6,5 мм; сечение (2´1370) мм2; Wу0-у0=100 см3; Wу-у=9,5 см3; Iдоп=4640 А.
Допустимый ток с учетом поправки на температуру окружающей среды:
Проверка на термическую стойкость.
Определяется термический импульс короткого замыкания по (2.8), (2.9):
Вк = Вп+Ва = 2986×106 (А2×с).
Минимальное термически стойкое сечение шин по выражению (2.5)
где с = 90
605,6 > 2×1370, термическая стойкость шин обеспечивается.
Частота собственных колебаний шинной конструкции по (2.14)
Т.к. f0 > 200 Гц, то расчет можно вести по формулам для статической системы.
Момент сопротивления сечения для двух сращенных шин Wу0-у0=100 см3, тогда
где
Сила взаимодействия между швеллерами
Максимальное расстояние между местами сварки швеллеров:
где Wп = Wу-у=9,5 см3 и sдоп = 82,3 Мпа.
Выбор изоляторов.
Предварительно выбираем ОФ-10-2000. Максимальная сила, действующая на изгиб
Поправка на высоту коробчатых шин
Fрасч=khFи=1,29×11504=14841 Н;
Fрасч=14841 > 0,6 Fразр= 0,6×20000=12000 H.
Изолятор ОФ-10-2000 не проходит по механической прочности.
Выбираем ОФ-10-3000, тогда
Fрасч=14841 < 18000 H.
Таблица 2.8
Номинальное напряжение, кВ | |||
Мощность КЗ, МВ×А |
При этом определяется сближение гибких токопроводов при протекании токов КЗ и по диаграммам [5, 6] сравнивается с допустимыми значениями. Наименьшие допустимые расстояния в свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения приведены ниже. Для токопроводов генераторного напряжения адоп = 0,2 м; для ОРУ 110 кВ – 0,45 м; 220 кВ – 0,95 м; 330 кВ – 1,4 м.
Согласно ПУЭ на термическую стойкость не требуется проверять провода воздушных линий за исключением случаев, когда они оборудованы устройствами быстродействующего АПВ.
При проверке на термическую стойкость аппаратов и проводников линий, оборудованных устройствами быстродействующего АПВ, должно учитываться повышение нагрева из-за увеличения суммарной продолжительности прохождения тока по таким линиям.
Пример 2.3:
На подстанции 110 кВ выбрать сборные шины ОРУ. Проверить возможность применения жестких трубчатых шин. Данные: Smax=300 МВ×А; Iпо=25 кА; lпр=5 м; междуфазные расстояния для жестких шин аф=1,4 м.
Решение:
Максимальный ток нагрузки
Предварительно выбираем трубчатую алюминиевую шину 74/80 (D=80, d=74) Iдоп=1770 А.
Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются.
Проверка на динамическую стойкость:
Условие проверки
sресч £ sдоп; 83,43 > 82,3 Мпа.
Шина не проходит по динамической стойкости.
Выбираем гибкие шины проводниками 2´АС-500/336
Iдоп=2´945=1890 А.
Мощность КЗ в РУ-110 кВ
Требуется дополнительные проверки на схлестывание, т.к.
SКЗ=4757 МВ×А > 4000.
Пример 2.4:
Выбрать кабель в цепи отходящей линии 10 кВ для следующих исходных данных. Кабель проложен в жиле (песок влажностью более 9 %). Температура окружающей среды n=20о. Параллельно проложены два кабеля, l= 150 мм. Нагрузка составляет в нормальном режиме Sнорм=2,5 МВ×А; в утяжеленном режиме Sутяж=4,0 МВ×А, Тmax=6000 ч. Время отключения КЗ tКЗ=1,3 с.
Решение:
При Тmax=6000 ч jэк=1,2 для алюминиевых кабелей с бумажной изоляцией
Предварительно выбираем сечение q=120 cм2. Длительно допустимый ток при прокладке в земле nз=15оС; Iдоп=240 А.
Поправочный коэффициент на температуру окружающей среды nокр=20оК1=0,96.
Поправочный коэффициент на количество параллельно проложенных кабелей К2=0,91.
Поправочный коэффициент на вид почвы (песок влажности более 9%) К3=1,05.
Термический импульс короткого замыкания
Минимальное термически стойкое сечение
Ближайшее большее сечение, удовлетворяющее термической стойкости q=240 мм2.
ПРОВЕРКА ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И ШИН ПО
Рекомендуемые страницы:
|
|
содержание .. 9 10 11 12 ..
ИСПЫТАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ РАБОТЕ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
После испытания оборудования со значительной емкостью (кабели, генераторы) с него должен быть снят остаточный заряд специальной разрядной штангой.
Работа должна проводиться по наряду, даже при единичных измерениях с использованием опорных конструкций или телескопических вышек. Работа со штангой допускается без применения диэлектрических перчаток.
содержание .. 9 10 11 12 ..
|
|
|