Координация изоляции сухих трансформаторов 110 кВ ЛАРИН B.C.

Сухие трансформаторы наиболее полно отвечают современным требованиям взрыво- и пожаробезопасности и экологической чистоты, и в настоящее время достигнут заметный прогресс в деле повышения их класса напряжения вплоть до 35 кВ. Вместе с тем дальнейшее повышение класса напряжения и создание сухих трансформаторов класса напряжения 110 кВ сдерживается существующими нормами электрической прочности изоляции, установленными более 50 лет назад для масляных трансформаторов. Рассмотрены основы принятого в отечественной практике метода координации изоляции и вопросы снижения уровней изоляции сухих трансформаторов. Сделан анализ зарубежной стандартизации в части испытаний изоляции трансформаторов на наибольшее рабочее напряжение 121—126 кВ. Рассмотрены характеристики современных защитных аппаратов и предложены уровни изоляции линейных зажимов и нейтрали сухих трансформаторов 110 кВ. Приведены предложения по объему и методам испытаний электрической прочности изоляции сухих трансформаторов класса напряжения 110 кВ. В последнее время в мире наметилась тенденция к ужесточению экологических требований, требований к взрыво- и пожаробезопасности, а также снижению расходов на эксплуатацию элек­трооборудования и создание необслуживаемых цифровых подстанций. Наиболее полно этим требованиям соответствуют сухие трансформаторы с воздушно-барьерной изоляцией (далее — сухие трансформаторы). Сухие трансформаторы, как правило, применяют на классы напряжения 6—35 кВ, что связано с низкой электрической прочностью атмосферного воздуха, являющегося основной изоляцией этих трансформаторов. В последнее время в мире активно ведутся работы по повышению класса напряже­ния сухих трансформаторов; сравнительно недавно разработан сухой трансформатор традиционной конструкции на наибольшее рабочее напряжение 72,5 кВ [1]. Дальнейшее повышение класса напряжения сухих трансформаторов вплоть до 110 кВ затруднено сложившимися нормами на электрическую прочность изоляции трансформаторов 110 кВ. Эти нормы были установлены более полувека назад применительно к защищаемым вентильными разрядниками масляным трансформаторам и с тех пор не пересматривались, в том числе из-за того, что их снижение в обоснованных пределах не влечет за собой существенного повышения технико-экономических показателей масляных трансформаторов 110 кВ [2, 3]. Иначе дело обстоит с сухими трансформаторами, основные габариты и технико-экономические показатели которых во многом определяются размерами изоляции. Для создания сухих трансформаторов 110 кВ большое значение имеет введение уровня изоляции (совокупности испытательных напряжений), сниженного при должном обосновании относительно принятого в ГОСТ 1516.3-96 [4]. Развитие характеристик защитных аппаратов и их отражение в требованиях к электрической прочности изоляции электрооборудования. За прошедшее столетие аппараты для защиты от перенапряжений непрерывно улучшались и совершенствовались. В разное время для защиты оборудования использовали (в хронологическом порядке): защитные искровые промежутки, разрядники трубчатые, разрядники вентильные (РВС), разрядники вентильные с магнитным гашением (РВМГ), разрядники вентильные комбинированные (РВМК), ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), в том числе ограничители типа ОПНИ и ОПНГМ-Ф (с искровыми промежутками для более глубокого ограничения грозовых и коммутационных перенапряжений, предназначенные для защиты оборудования со сниженным уровнем изоляции). Развитие защитных аппаратов сопровождалось улучшением их защитных характеристик (табл. 1) и, как следствие, более глубоким ограничением перенапряжений. Номинальное напряжение, кВ Остающееся напряжение UOCT, кВ (%), при грозовом импульсе тока 5 кА (не более) для защитных аппаратов РВС1 РВМГ2 ОПН3 110 335 (100) 265 (79) 255 (76) 150 465 (100) 370 (80) 350 (75) 220 670 (100) 515 (77) 505 (75) Разрядники группы III по ГОСТ 16357 [5]. Разрядники группы II по ГОСТ 16357. Типовые значения для ОПН на наибольшее дли­тельно допустимое напряжение 77, 110 и 157 кВ для классов напряжения 110, 150 и 220 кВ. Развитие защитных аппаратов и улучшение их характеристик находило отражение в постепенном снижении испытательных напряжений электрооборудования, нормированных в ГОСТ 1516 — основном стандарте на требования к электрической прочности электрооборудования высокого напряжения. Рассмотрим подробнее этот вопрос применительно к двум основным испытательным напряжениям — напряжению полного грозового импульса (ПГИ) и кратковременному (одноминутному) переменному напряжению промышленной частоты (ОПЧ). В первый стандарт [6] требования к импульсной прочности электрооборудования не были включены, и появились они в следующей редакции стандарта [7], в которой испытательные напряжения ПГИ трансформаторов классов напряжения до 220 кВ включительно были выбраны исходя из защитных уровней вентильных разрядников типа РВС (груп­пы III по ГОСТ 16357). Позднее в редакции [8] испытательные напряжения трансформаторов классов напряжения 150 и 220 кВ были снижены (примерно на 16 и 20% соответственно), что учитывало переход на координацию изоляции этих трансформаторов с характеристиками вентильных разрядников с магнитным гашением типа РВМГ (группа II по ГОСТ 16357). Нормы на испытательные напряжения для классов напряжения 330 и 500 кВ появились в стандарте [8]; практически без изменений они перешли в стандарты [9 и 10]. При выборе испытательных напряжений классов напряжения 330 и 500 кВ были использованы остающиеся напряжения разрядников типа РВМГ. Нормы на испытательные напряжения для класса напряжения 750 кВ были установлены в [11] исходя из применения разрядников типа РВМК (комбинированные разрядники по ГОСТ 16357). Дальнейшее развитие средств защиты от перенапряжений и применение ОПН позволило обеспечить более глубокое ограничение грозовых перенапряжений до уровня 1,8—2,0 амплитудного значения наибольшего рабочего фазного напряжения £7н р ф и, соответственно, дополнительно снизить уровни изоляции защищаемого с помощью ОПН электрооборудования. Это нашло отражение в стандарте [4], где для классов напряжения 330—750 кВ введено разделение на два уровня испытательных напряжений — уровни изоляции а и б, соответствующих применению ОПН и вентильных разрядников. Испытательные напряжения для уровня б в основном соответствуют стандартам [10] (330-500 кВ) и [11] (750 кВ) с округлением некоторых значений до стандартных значений [12].   Стандарт Испытательное напряжение (кВ) для классов напряжения полного грозового импульса (одноминутное) переменное напряжение (относительно земли) 110 кВ 150 кВ 220 кВ 110 кВ 150 кВ 220 кВ ГОСТ 1516-42 - -    - 230 320 460 ГОСТ 1516-60 480 660 945 200 275 400 ГОСТ 1516-68 480 550 750 200 230 325 ГОСТ 1516-73 480 550 750 200 230 325 ГОСТ 1516.1-76 480 550 750 200 230 325 ГОСТ 1516.3-96 480 550 750 200 230 325 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Гусев С.И., Зенова В.П., Ларин B.C., Матвеев Д.А. О перспективе создания сухих трансформаторов 110 кВ. - Энерго­эксперт, 2012, № 5, с. 68—73. Сапожников А.В. Уровни изоляции электрооборудования высокого напряжения. — М.: Энергия, 1969, 296 с. Лоханин А.К. Перспективы снижения уровней изоляции и совершенствования методов испытаний силовых трансформаторов 110—750 кВ. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М Изд-во стандартов, 1998, 54 с. ГОСТ 15357-83. Разрядники вентильные переменного тока на номинальные напряжения от 3,8 до 600 кВ. Общие технические условия, 2002. ГОСТ 1516-42. Напряжения испытательные и разрядные высоковольтных трансформаторов, аппаратов и изоляторов, предназначенных дпя установок, связанных с воздушными се­тями. — М.: Стандартгиз, 1942, 9 с. ГОСТ 1516-60. Трансформаторы, аппараты и изоляторы высокого напряжения. Нормы и методы испытаний электрической прочности изоляции. - М.: Стандартгиз, 1960, 68 с. ГОСТ 1516-68. Трансформаторы, аппараты и изоляторы высокого напряжения. Нормы и методы испытаний электрической прочности изоляции. М.: Им-во стандартов, 1968, 68 с. ГОСТ 1516-73. Трансформаторы, аппараты и изоляторе высокого напряжения. Нормы и методы испытании электрической прочности изоляции. — М.: Изд-во стандартов, 1973,72с. ГОСТ 1516.1-76. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 500 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. - М.: Изд-во стандартов. 1976,60 с. ГОСТ 20690-75. Электрооборудование переменного тока на напряжение 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции, 1995.

Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике Источник:  ©  Ларин В.С.  Координация изоляции сухих трансформаторов 110 кВ. Электричество. - 2013, № 11. - С. 41-50. 16.12.2013 Материал размещен на www.transform.ru: 23.12.2013 г.

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010