Энергетическое предприятие снижает риск взрыва

Page 1
background image

Page 2
background image

22

Март

апрель

 2015

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

Техник

 

готовится

 

подключить

 

защитное

 

устройство

 

(

в

 

руке

к

 

трансформатору

 

тока

.

ПОДСТАНЦИИ

ПОДСТАНЦИИ

Энергетическое предприятие 
снижает риск взрыва

IEC разрабатывает схему защиты для исключения 
взрывов трансформаторов рабочего тока.

Анатолий Школьник (Anatoly Shkolnik), Владимир Гуревич (Vladimir Gurevich), 

Israel Electric Corp.

В

зрыв

 

трансформатора

 

тока

  (

ТТ

может

 

нане

-

сти

 

серьёзные

 

повреждения

 

оборудованию

находящемуся

 

поблизости

но

 

потенциальная

 

угроза

 

человеческой

 

жизни

 

в

 

течение

 

взрыва

 

и

 

его

 

последствий

 

является

 

ещё

 

большим

 

поводом

 

для

 

беспокойства

При

 

взрыве

обусловленном

к

 

примеру

перенапряжениями

 

в

 

диэлектрике

 

или

 

образованием

 

водорода

 

под

 

действием

 

частичных

 

разрядов

керами

-

ческие

 

части

 

внешней

 

изоляции

 

разрываются

 

на

 

куски

которые

 

разлетаются

 

в

 

радиусе

 200 

метров

.

Хотя

 

число

 

взрывов

 

ТТ

 

невелико

ущерб

 

от

 

взрывов

 

может

 

быть

 

колоссальным

особенно

 

когда

 

под

 

угрозой

 

находятся

 

человеческие

 

жизни

. Israel Electric Corp. (IEC) 

учредила

 

исследовательский

 

проект

 

для

 

нахождения

 

простых

 

и

 

эффективных

 

средств

 

предотвращения

 

этого

 

явления

.

Действие

 

частичного

 

разряда

В

 

нормальном

 

режиме

 

вторичная

 

обмотка

 

ТТ

 

долж

-

на

 

оставаться

 

замкнутой

 

накоротко

Выходы

 

вторичной

 

обмотки

 

могут

 

быть

 

открыты

 

только

 

во

 

время

 

теста

 

по

-

вышенного

 

междувиткового

 

напряжения

Тестовый

 

ток

 

на

 

частоте

 

системы

 

в

 

первичной

 

обмотке

 

должен

 

быть

 

не

 

выше

чем

 

номинальный

и

 

пиковое

 

наведённое

 

на

-

пряжение

 

между

 

выходами

 

вторичной

 

обмотки

 

не

 

долж

-

но

 

быть

 

больше

 4,5 

кВ

/

мин

Напряжение

 

может

 

быть

 

из

-

мерено

 

и

 

зарегистрировано

 

измерительным

 

прибором

 

с

 

большим

 

сопротивлением

подключённым

 

к

 

выходам

 

вторичной

 

обмотки

.

В

 

случае

 

размыкания

 

цепи

 

вторичной

 

обмотки

 

ТТ

 

из

-

за

 

отказа

 

защитного

 

реле

 

или

 

по

 

любой

 

другой

 

причине

 

в

 

цепи

 

вторичной

 

обмотки

 

возникает

 

режим

 

холостого

 

хода

В

 

результате

 

ТТ

 

ведёт

 

себя

 

как

 

генератор

 

тока

подключённый

 

к

 

нагрузке

 

большого

 

сопротивления

или

 

разомкнутая

 

цепь

Следовательно

ТТ

 

действует

 

как

 

ка

-

тушка

 

зажигания

выдавая

 

чрезмерно

 

высокое

 

напряже

-

ние

Это

 

опасность

которая

 

в

 

редких

 

обстоятельствах

 

приводила

 

к

 

фатальным

 

последствиям

.

Наиболее

 

часто

 

частичный

 

разряд

 

может

 

возник

-

нуть

 

в

 

масляной

 

изоляции

 

между

 

витками

 

вторичной

 

обмотки

между

 

этими

 

витками

 

и

 

оболочкой

 

и

 

в

 

одной

 

из

 

втулок

 

между

 

витками

 

обмотки

Уровень

 

частичного

 

разряда

 

зависит

 

от

 

амплитуды

 

наведённого

 

напряже

-

ния

.

Газообразование

 

в

 

ТТ

Случаи

 

газообразования

 

в

 

ТТ

 

являются

 

следствием

 

следующих

 

процессов

:

• 

избыточный

 

перегрев

 

током

 

бумажной

 

изоляции

;

• 

слабое

 

подключение

 

выходов

перегревающее

 

мас

-

ло

;


Page 3
background image

23

Март

апрель

 2015

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

ПОДСТАНЦИИ

ПОДСТАНЦИИ

На

 

фото

 

видно

что

 

осталось

 

от

 

трансформатора

 

тока

 

после

 

взрыва

 

в

 

первом

 

случае

Схема

 

показывает

где

 

в

 

масляном

 

кон

-

серваторе

 

ТТ

 

собирался

 

водород

.

Рекомендуемые

 

пределы

 

концентрации

 

растворённых

 

газов

Газ

Предел

м

.

д

.

H

2

500

CH

4

100

C

2

H

2

10

C

2

H

4

30

C

2

H

6

30

CO

500

CO

2

3000

Результаты

 

ДАГ

 

для

 

случая

 1

Газ

Предел

м

.

д

.

H

2

637

CH

4

571

C

2

H

2

0

C

2

H

4

4

C

2

H

6

8

CO

14

CO

2

58

• 

замена

 

или

 

повреждение

 

изоляции

вызывающее

 

частичный

 

разряд

;

• 

разомкнутая

 

цепь

 

во

 

вторичной

 

обмотке

SUBSTATIONFacilities.

Дисперсный

 

анализ

 

газа

  (

ДАГ

позволяет

 

выявить

 

зарождающиеся

 

дефекты

развивающиеся

 

в

 

изоля

-

ции

 

ТТ

.

Анализ

 

первого

 

случая

Цепь

 

одной

 

из

 

первичных

 

обмоток

 

каждой

 

фазы

 

170 

кВ

, 1000 

А

 

трансформатора

 

тока

бывшего

 

в

 

эксплу

-

атации

 

два

 

года

была

 

разомкнута

 

на

 

протяжении

 

не

-

известного

 

периода

 

времени

Герметично

 

закрытый

 

ТТ

 

взорвался

 

из

-

за

 

пробоя

 

одной

 

из

 

трёх

 

его

 

фаз

Взрыв

 

привёл

 

к

 

разрушению

 

керамического

 

изолятора

.

Компания

 

провела

 

ДАГ

 

образцов

 

масла

 

с

 

оставших

-

ся

 

двух

 

фаз

Результаты

 

ДАГ

 

подтвердили

что

 

причи

-

ной

 

взрыва

 

было

 

образование

 

водорода

 

в

 

масле

.

Анализ

 

второго

 

случая

Трансформатор

 170 

кВ

, 1000 

А

 

был

 

в

 

эксплуатации

 

20 

лет

Одна

 

из

 

трёх

 

обмоток

 

каждой

 

фазы

 

была

 

разом

-

кнута

 

перед

 

взрывом

В

 

конструкции

 

этого

 

ТТ

 

сердеч

-

ники

 

были

 

расположены

 

в

 

верхней

 

части

а

 

масляный

 

резервуар

 

со

 

смолой

 — 

в

 

виде

 

гармошки

Взрыв

 

слу

-

чился

 

через

 

пять

 

часов

 

после

 

восстановления

 

питания

 

и

 

нанёс

 

повреждения

 

ТТ

 

резервуарами

 

двух

 

фаз

пол

-

ными

 

газа

.

Процесс

 

взрыва

Возможным

 

процессом

ответственным

 

за

 

катастро

-

фический

 

исход

 

в

 

первом

 

и

 

втором

 

случаях

является

 

то

что

 

активный

 

частичный

 

разряд

 

в

 

масле

 

приводит

 

к

 

увеличению

 

концентрации

 

водорода

 

в

 

объёме

 

мас

-

ла

Растворимость

 

водорода

 

в

 

масле

 

трансформато

-

ра

 

наименьшая

 

среди

 

всех

 

газов

Кроме

 

того

раство

-

римость

 

водорода

 

зависит

 

от

 

температуры

 

масла

Концентрация

 

газа

 

в

 

верхней

 

части

 

резервуара

 

из

-

меняется

 

обратно

 

пропорционально

 

температуре

 

окружающей

 

среды

Таким

 

образом

концентрация

 

водорода

 

в

 

цилиндре

 

будет

 

наивысшей

 

в

 

наиболее

 

холодный

 

период

 

дня

Климатические

 

условия

 

мо

-

гут

 

не

 

оказывать

 

прямого

 

влияния

 

на

 

проблему

но

 

снижение

 

температуры

 

окружающей

 

среды

 

может

 

увеличивать

 

концентрацию

 

водорода

 

в

 

расшири

-

тельном

 

баке

 

ТТ

.

Водяной

 

пар

 

и

 

водород

 

из

 

масла

 

и

 

воздуха

 

на

-

капливаются

 

из

-

за

 

небольших

 

протечек

 

на

 

протя

-

жении

 

периода

 

эксплуатации

Таким

 

образом

де

-

тонация

 — 

самопроизвольный

 

процесс

Во

 

время

 

колебаний

 

температуры

 

цилиндр

 

с

 

маслом

 

расши

-

ряется

 

в

 

результате

 

выделения

 

водорода

 

из

 

мас

-

ла

Во

 

время

 

процесса

 

расширения

 

увеличиваются

 

возможные

 

протечки

 

цилиндра

позволяя

 

воздуху

 

поступать

 

внутрь

Если

 

смесь

 

газов

 

достигнет

 

дето

-

национной

 

или

 

взрывной

 

концентрации

будет

 

по

-

вреждён

 

весь

 

ТТ

.

Защита

 

разомкнутой

 

вторичной

 

обмотки

Чтобы

 

предотвратить

 

возникновение

 

опасных

 

напряжений

 

при

 

отклоняющихся

 

от

 

нормы

 

услови

-

ях

 

разомкнутости

 

цепи

 

вторичной

 

обмотки

 

ТТ

, IEC 

разработало

 

экономичный

 

и

 

долговечный

 

защит

-

ный

 

прибор

Это

 

устройство

 

даёт

 

твёрдотельным

 

нелинейным

 

элементам

 

зависящую

 

от

 

напряжения

 

проводимость

будучи

 

подключено

 

параллельно

 

со

 

вто

-

ричной

 

обмоткой

 

ТТ

 

вкупе

 

с

 

нормально

 

разомкнутым

 

главным

 

термореле

.

Защитное

 

устройство

 

может

 

в

 

дальнейшем

 

акти

-

вировать

если

 

необходимо

аварийную

 

цепь

чтобы

 

предупредить

 

оператора

 

о

 

возникновении

 

опасных

 


Page 4
background image

24

Март

апрель

 2015

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

Эти

 

фото

 

показывают

 

взрыв

 

и

 

последствия

 

во

 

втором

 

случае

На

 

схеме

 

видна

 

веро

-

ятная

 

зона

 

накопления

 

водорода

предшествовавшая

 

взрыву

.

Пределы

 

огне

и

 

взрывоопасности

 

трёх

 

компонентов

вклю

-

чающих

 

водород

воздух

 

и

 

водяной

 

пар

.

ПОДСТАНЦИИ

ПОДСТАНЦИИ

напряжений

 

в

 

результате

 

аномально

 

открытой

 

цепи

 

во

 

вторичной

 

обмотке

 

ТТ

Дополнительное

 

терморе

-

ле

 — 

сигнальный

 

контакт

 — 

смонтировано

 

с

 

хорошим

 

термоконтактом

 

на

 

вторичной

 

стороне

 

твёрдотельных

 

нелинейных

 

элементов

Эксплуатационная

 

температу

-

ра

 

дополнительного

 

термореле

 

устанавливается

 

выше

чем

 

температура

 

окружающей

 

среды

и

 

ниже

чем

 

экс

-

плуатационная

 

температура

 

главной

 

термопары

.

Защитное

 

устройство

 

со

-

стоит

 

из

 

двойного

 

диода

 1 (

или

 

двух

 

инверсно

 

подключённых

 

диодов

с

 

обычным

 

электродом

 

отсечки

подключённого

 

парал

-

лельно

 

ко

 

вторичной

 

обмотке

 

ТТ

 

вкупе

 

с

 

нормально

 

разомкну

-

тым

 

термореле

 2. 

Напряжение

 

пробоя

 p-n 

перехода

 

двойного

 

диода

 1 

должно

 

быть

 

больше

чем

 

максимальное

 

эксплуата

-

ционное

 

напряжение

обычно

 

вырабатываемое

 

на

 

вторичных

 

выходных

 

клеммах

и

 

меньше

чем

 

напряжение

которое

 

может

 

быть

 

опасным

.

Эксплуатационная

 

темпера

-

тура

 

нормально

 

разомкнутого

 

термореле

 2 (

при

 

включении

задано

 

так

чтобы

 

быть

 

боль

-

ше

 

максимальной

 

температуры

 

окружающей

 

среды

а

 

темпера

-

тура

 

сброса

 (

при

 

выключении

) — 

так

чтобы

 

быть

 

меньше

 

мини

-

мальной

 

температуры

 

окружающей

 

среды

 

в

 

заданном

 

районе

Термореле

 2 

расположено

 

с

 

хорошим

 

термо

-

контактом

 

на

 

диоде

 1.

Полевые

 

испытания

IEC 

подвергло

 

вторичный

 

прибор

 

холостого

 

хода

 

полевым

 

испытаниям

 

на

 

трансформаторе

 

тока

 170 

кВ

1200/5 

А

Когда

 

вторичная

 

цепь

 

была

 

разомкнута

на

 

выходных

 

клеммах

 

вторичной

 

обмотки

 

было

 

зафикси

-

ровано

 

среднеквадратичное

 

напряжение

 

в

 3,8 

кВ

Это

 

высокое

 

напряжение

 

было

 

подано

 

на

 

диод

 1. 

Диод

 

по

 

достижении

 

максимального

 

запирающего

 

напряжения

 

(50 

В

 

для

 

измерителя

 

или

 200 

В

 

для

 

защитного

 

реле

мгновенно

 

вышел

 

из

 

строя

 

и

 

начал

 

интенсивно

 

нагре

-

ваться

Сопротивление

 

диода

 

в

 

таких

 

условиях

 

очень

 

низко

 (1—3 

Ом

), 

поэтому

 

напряжение

 

на

 

клеммах

 

ТТ

 

мгновенно

 

упало

 

с

 1380 

до

 5—10 

В

.

В

 

течение

 

секунды

 

диод

 

нагрел

 

сигнальное

 

термо

-

реле

 

до

 

температуры

 

замыкания

 

и

 

замкнул

 

сигнальную

 

цепь

В

 

течение

 

двух

-

трех

 

секунд

 

диод

 

нагрел

 

главное

 

термореле

 

до

 

температуры

 

замыкания

 

и

 

замкнул

 

диод

 

накоротко

 

на

 

вторичную

 

обмотку

Термореле

 

остава

-

Результаты

 

ДАГ

 

для

 

случая

 2

Газ

Газ

 

в

 

свободном

 

пространстве

, %

Газ

 

в

 

масле

, %

H

2

70,00

12000

CH

4

18,00

20

C

2

H

2

0,30

0

C

2

H

4

0,00

0

C

2

H

6

0,00

40

CO

0,02

100

CO

2

0,10

200

Растворимость

 

газов

 

в

 

трансформаторном

 

масле

Газ

Количество

, %

H

2

7

N

2

8,6

CO

9,0

O

2

16

CH

4

30

CO

2

120

C

2

H

6

280

C

2

H

4

280

C

2

H

2

400


Page 5
background image

25

Март

апрель

 2015

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

На

 

схеме

 

устройства

 

защиты

 

трансформатора

 

тока

 

виден

 

двойной

 

силовой

 

диод

 (

или

 

два

 

подключённых

 

инверсно

 

диода

) 1 

и

 

нормально

 

разомкнутое

 

термореле

 2.

ПОДСТАНЦИИ

ПОДСТАНЦИИ

лось

 

замкнутым

 

на

 

протяжении

 

долгого

 

времени

пока

 

не

 

охлаждалось

 

воздухом

 

до

 -10°C 

либо

 

не

 

было

 

разом

-

кнуто

 

вручную

в

 

зависимости

 

от

 

типа

 

термореле

.

Успешное

 

тестирование

Долговечный

 

защитный

 

прибор

 

был

 

успешно

 

проте

-

стирован

 

в

 

лаборатории

 

и

 

на

 

полевых

 

испытаниях

 

при

 

размыкании

 

вторичной

 

обмотки

 

при

 

протекании

 

тока

 

по

 

первичной

 

обмотке

На

 

прибор

 

заявлен

 

патент

в

 

то

 

время

 

как

 IEC 

ищет

 

сотрудничества

 

с

 

производителя

-

ми

 

для

 

конструирования

 

прибора

Долгосрочная

 

задача

 

IEC — 

привязать

 

прибор

 

к

 

стандартам

 

использования

и

 

при

 

массовом

 

производстве

 

он

 

будет

 

доступен

 

на

 

гло

-

бальном

 

рынке

.  

Инновационный подход к финансированию 
исследований в области энергетики

 

Энергия

 

возобновляемых

 

источников

 

и

 

энергети

-

ческая

 

эффективность

 

лежат

 

в

 

основе

 

расширенного

 

подхода

 

к

 

предоставлению

 

денежных

 

средств

 

на

 

фи

-

нансирование

 

прикладных

 

исследований

заявленных

 

министерством

 

экономических

 

отношений

 

и

 

энергетики

 

Германии

 

согласно

 6-

й

 

программе

 

исследований

 

в

 

об

-

ласти

 

энергетики

 

федерального

 

правительства

В

 

первый

 

раз

 

финансирование

  «

поиска

 

экологи

-

чески

 

приемлемого

надёжного

 

и

 

недорогого

 

способа

 

энергоснабжения

» 

производилось

 

в

 

каждом

 

звене

 

энер

-

гетической

 

цепи

 — 

от

 

получения

 

энергии

её

 

преобразо

-

вания

передачи

распределения

 

и

 

хранения

 

вплоть

 

до

 

использования

 

этой

 

энергии

к

 

примеру

в

 

промышлен

-

ности

 

и

 

зданиях

.

Согласно

 

подробному

 

плану

проекты

 

прикладных

 

исследований

выполненные

 

предприятиями

 

всех

 

тех

-

нологических

 

сфер

имеющих

 

отношение

 

к

 

энергетике

 

(

кроме

 

биомассы

), 

а

 

также

 

системная

 

интеграция

 

и

 

про

-

екты

 

анализа

 

энергосистемы

 

могут

 

получить

 

оплату

 

до

 

50% 

своих

 

расходов

Малые

 

и

 

средние

 

предприятия

 

мо

-

гут

 

иметь

 

право

 

на

 

повышенные

 

процентные

 

ставки

в

 

то

 

время

 

как

 

проекты

реализованные

 

университетами

 

и

 

исследовательскими

 

институтами

в

 

порядке

 

исклю

-

чения

 

могут

 

быть

 

профинансированы

 

вплоть

 

до

 100%.

Всеобъемлющий

 

подход

 

создаёт

 

новые

 

возможно

-

сти

 

для

 

междисциплинарных

 

исследований

 

и

 

направ

-

лен

 

на

 

повышение

 

международной

 

конкурентоспособ

-

ности

 

компаний

 

в

 

Германии

а

 

также

 

на

 

создание

 

новых

 

высокооплачиваемых

 

рабочих

 

мест

.  

Подробнее

 

сайт

 www.gtai.com

Landis+Gyr и Powel начинают сотрудничество в сфере 
использования системы управления данными для 
интеллектуального учёта

Landis+Gyr 

и

 Powel 

объявили

 

о

 

начале

 

стратегиче

-

ского

 

сотрудничества

В

 

связи

 

с

 

таким

 

развитием

 

со

-

бытий

 

обе

 

компании

 

намереваются

 

объединить

 

усилия

 

для

 

предложения

 

высококачественных

 

решений

 

для

 

«

умного

» 

учёта

 

первоначально

 

в

 

Дании

Норвегии

 

и

 

Швеции

В

 

рамках

 

этого

 

сотрудничества

 

обе

 

стороны

 

примут

 

участие

 

в

 

процессе

 

сбора

 

данных

Например

, Powel 

будет

 

обеспечивать

 

управление

 

измерениями

 

и

 

предо

-

ставит

 

систему

 

управления

 

данными

 

измерений

 (Powel 

ELIN) 

для

 

чтения

 «

умных

» 

счётчиков

 Landis+Gyr 

по

 

всей

 

сети

 G3 PLC 

и

 

системе

 

головного

 

узла

 Landis+Gyr’s 

Gridstream. 

Передача

 

данных

 

по

 

всей

 

системе

 

основана

 

на

 

протоколе

 IPV6.  

Подробнее

 

на

  www.powel.com 

и

 www.landisgyr.com

НОВОСТИ

НОВОСТИ


Читать онлайн

IEC разрабатывает схему защиты для исключения взрывов трансформаторов рабочего тока.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»