Перегорание высоковольтного предохранителя трансформатора напряжения 6, 10, 35 кВ: как определить и устранить данную аварийную ситуацию
Трансформаторы напряжения – это неотъемлемые элементы оборудования распределительных устройств высоковольтных подстанций. Данные элементы служат для понижения высокого напряжения до приемлемого (безопасного) значения, которое подводится к различным защитным устройствам, элементам автоматики, измерительным приборам, а также приборам учета потребляемой электрической энергии.
Для защиты трансформаторов напряжения 6-35 кВ в первичной схеме используются высоковольтные предохранители. Предохранители осуществляют защиту трансформаторов напряжения от повреждения в случае их работы в ненормальном режиме - при однофазном замыкании на землю, при возникновении в сети феррорезонансных явлений или в случае наличия короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора напряжения.
К чему может привести перегорание предохранителя?
Перегорание высоковольтного предохранителя, который установлен на вводах первичной обмотки трансформатора напряжения, приводит к искажению показаний выходного (вторичного) напряжения, что в свою очередь может повлечь за собой некорректную работу тех устройств, к которым подключены данные цепи напряжения.
Например, может не сработать защита минимального напряжения и соответственно не будет запитана обесточенная система шин путем срабатывания автоматического включения резерва. Или же, если это прибор учета, то возможна его полная или частичная неработоспособность (высокая погрешность в измерениях). Также возможна некорректная работа максимально токовой защиты с вольтметровой блокировкой, которая может сработать в случае включения потребителей с большими пусковыми токами (будет отсутствовать блокировка защиты по напряжению).
Поэтому своевременное обнаружение и замена перегоревшего предохранителя является первостепенной задачей.
Каким образом определить, что перегорел предохранитель трансформатора напряжения?
Во-первых, по работе защитных устройств. Как правило, в случае наличия перекоса фазных напряжений, защитные устройства сигнализируют о наличии замыкания на землю.
В данном случае необходимо определить причину возникновения данного перекоса – наличию замыкания на землю или же ложных показаний, которые могут наблюдаться в случае перегорания высоковольтного предохранителя того трансформатора напряжения, по которому фиксируется перекос фазных напряжений.
Во-первых, обращают внимание на величину показаний. Как правило, при наличии замыкания на землю в сети фазные напряжения изменяются пропорционально. Если показания одной фазы равны нулю (полная металлическая земля), то напряжения на двух других фазах вырастут до линейного. Если одна фаза показывает меньшее напряжение (замыкание на землю через сопротивление), то на двух других фазах напряжение пропорционально увеличится. При возникновении замыкания на землю линейные напряжения остаются неизменными.
В случае перегорания высоковольтного предохранителя возникает незначительный перекос фазных напряжений. При этом показания двух фаз, на которых предохранители исправны, как правило, остаются неизменными, а на фазе с перегоревшим предохранителем показания уменьшаться на некоторое значение. Также возможно незначительное отклонение фазных напряжений всех фаз, в том числе, где предохранители находятся в целостном состоянии.
Кроме того, при перегорании предохранителя возникает перекос линейных напряжений. Изменяются значения линейного напряжения между фазами с перегоревшим и целостным предохранителем. Например, перегорел предохранитель по фазе «В». Помимо уменьшения фазного напряжения по данной фазе, будет наблюдаться некоторое снижение линейных напряжений между данной фазой и двумя здоровыми, то есть «АВ» и «ВС». При этом напряжение «СА» останется неизменным.
Показания киловольтметров контроля изоляции могут также изменяться в зависимости от величины и симметричности нагрузки отходящих потребительских линий.
Очень часто перегорание предохранителей по причине незначительного перекоса напряжений не фиксируется защитными устройствами. Это касается защитных устройств электромеханического типа (старого образца). Современные микропроцессорные терминалы защит оборудования способны фиксировать все незначительные изменения электрических величин.
Показания киловольтметров контроля изоляции могут также изменяться в зависимости от величины и симметричности нагрузки отходящих потребительских линий. То есть необходимо обратить внимание на симметричность нагрузки отходящих потребительских линий распределительного устройства.
Если фактически замыкание на землю в электрической сети отсутствует, нагрузка симметричная, то необходимо убедиться в том, что предохранитель трансформатора напряжения действительно перегорел. Для этого секция, на трансформаторе напряжения которой фиксируется перекос фазных напряжений, запитывается от другой секции, на которой не наблюдается отклонений в напряжении. То есть включается секционный выключатель и отключается вводной выключатель, который питает секцию с перегоревшим предохранителем.
Если после электрического соединения двух секций перекос фаз также фиксируется и на втором трансформаторе напряжения, который изначально, до подключения другой секции, не фиксировал отклонений, то причина заключается в наличии неисправностей в электрической сети, а предохранитель является исправным.
Если же фазные напряжения второго трансформатора напряжения остаются неизменными, то соответственно нарушений в электрической сети нет, а причиной наличия перекоса фаз на первом трансформаторе напряжения является перегорание предохранителя.
Следует отметить, что причиной наличия отклонений от нормальных значений, также может являться возникновение феррорезонансных явлений в электрической сети. В этом случае может наблюдаться увеличения всех фазных напряжений до линейного. Как правило, при изменении емкостной или индуктивной составляющей нагрузки электрической сети, значения напряжений нормализуются (подключение или отключение силового трансформатора, линии электропередач).
Замена поврежденного высоковольтного предохранителя трансформатора напряжения 6, 10, 35 кВ
Для того чтобы произвести замену перегоревшего предохранителя, необходимо в первую очередь обесточить трансформатор напряжения и принять меры, препятствующие случайной подаче напряжения. Если это трансформатор напряжения 6 (10) кВ распределительного устройства КРУ, то для обеспечения безопасности при выполнении работ по замене предохранителя, необходимо выкатить тележку трансформатора напряжения на ремонтную площадку.
Если это ячейка типа КСО, то для замены предохранителей напряжения необходимо воспользоваться изолирующими клещами в паре с дополнительными средствами защиты, которые следует применять в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок (диэлектрические перчатки, защитные очки, защитная каска, диэлектрический коврик или изолирующая подставка и др.)
Для замены предохранителей трансформаторов напряжения 35 кВ необходимо произвести отключение трансформатора напряжения с двух сторон. По первичной схеме – отключением разъединителя, по вторичной схеме – отключением автоматических выключателей и снятием крышек испытательных блоков или снятия низковольтных предохранителей.
Основная цель – создание видимого разрыва с обеих сторон выводимого в ремонт трансформатора напряжения. Также для предотвращения случайной подачи напряжения необходимо заземлить трансформатор напряжения путем включения стационарных заземляющих устройств или установки переносных защитных заземлений.
Во всех случаях для трансформаторов напряжения 6-35 кВ перед их выводом в ремонт необходимо переключить цепи напряжения устройств на оставшийся в работе трансформатор напряжения другой системы (секции) шин. Как правило, для каждого из устройств предусматриваются переключающие устройства выбора цепей напряжения.
Если по той или иной причине устройства или приборы учета не могут быть переключены от другого трансформатора напряжения, то они должны быть выведены из работы, приняты меры для корректного учета потребляемой электрической энергии (для приборов учета) непосредственно перед выводом в ремонт трансформатора напряжения.
При замене перегоревших предохранителей следует произвести проверку целостности предохранителей всех фаз, так как возможно одновременное перегорание нескольких предохранителей. Также следует отметить, что каждый из типов предохранителей имеют свое сопротивление. Как правило, предохранители ТН 6(10) кВ имеют низкое сопротивление и их целостность можно проверить путем традиционной прозвонки.
Предохранители ТН-35 кВ имеют сопротивление 140-160 Ом и соответственно их не получится проверить путем обычной прозвонки, их целостность определяется исключительно измерением сопротивления и сверкой с допустимыми значениями. Поэтому очень часто делают ошибочный вывод о том, что предохранители 35 кВ неисправны, так как не прозваниваются традиционным способом проверки на целостность.
После замены предохранителя осуществляется ввод в работу трансформатора напряжения. Перевод цепей напряжения приборов учета и устройств релейной защиты и автоматики осуществляется после проверки линейных и фазных напряжений вводимого в работу трансформатора напряжения. В случае нормализации показаний осуществляется перевод цепей напряжения, которые в нормальном режиме питались от вводимого в работу ТН.