Вакуумные выключатели в сетях 6,10 кВ - Коммутации выключателями, выводы
При включении вакуумными выключателями электродвигателей возможно возникновение перенапряжений вследствие повторных зажиганий, связанных с отскоком (дребезгом) контактов. Длительность и характер повторных зажиганий при включении зависят от типа привода и его настройки. Например, вакуумный выключатель с пружинным приводом типа ВБСН-10-25/1000 при включении синхронного электродвигателя СТДП мощностью 8000 кВт на холостой ход (осциллограмма рис. 1) давал регулярные перенапряжения с уровнем 2,4Uф при длительности повторных зажиганий 1,5 мс. Это вызвано характерным недостатком пружинных приводов - снижение тягового усилия в конце хода включения вследствие уменьшения деформации пружин.
При включении электродвигателей 480 кВт вакуумным выключателем BB/TEL-10 с электромагнитным приводом возможен небольшой дребезг в пределах 0,3 мс. Уровень перенапряжений при этом не превышает 2Uф (осциллограмма рис. 2).
Рис. 1. Включение синхронного электродвигателя СТДП мощностью 8000 кВт, 10 кВ на холостом ходу вакуумным выключателем ВБСН-10
Рис. 2. Включение асинхронного электродвигателя ДАМСО мощностью 480 кВт, 6 кВ на холостом ходу вакуумным выключателем BB/TEL-10
Рис. 3. Отключение асинхронного электродвигателя ДАМСО мощностью 480 кВт, 6 кВ на холостом ходу вакуумным выключателем BB/TEL-10
Рис. 4. Отключение асинхронного электродвигателя А-114-6М мощностью 200 кВт, 6 кВ на холостом ходу вакуумным выключателем ВВЭ-М
При отключении вакуумным выключателем вращающегося на холостом ходу электродвигателя в некоторых случаях независимо от типа вакуумного выключателя возникают перенапряжения, представляющие опасность для изоляции электродвигателей, однако вероятность их возникновения мала. Уровень этих перенапряжений определяется в основном мощностью электродвигателя, сечением и длиной кабеля.
Рис. 5. Отключение асинхронного электродвигателя ДАМСО мощностью 480 кВт, 6 кВ в режиме пуска вакуумным выключателем BB/TEL-10
Рис. 6. Отключение асинхронного электродвигателя ДАМСО мощностью 480 кВт, 6 кВ в режиме пуска масляным выключателем ВМГ-133
Например, при отключении вакуумным выключателем BB/TEL-10 присоединения с электродвигателем 480 кВт в режиме холостого хода зафиксировано срабатывание ОПН, установленных относительно земли на входе кабельного присоединения (осциллограмма рис. 3).
Эти перенапряжения возникают в основном от среза тока, причем как в момент времени отключения первой фазы, так и в момент времени отключения двух других фаз. Ток, проходящий через ОПН, не превышает 10 А.
При отключении электродвигателей вакуумным выключателем BB/TEL-10 повторные зажигания возникают крайне редко, перенапряжения при этом не превышают 2Uф. Это объясняется высокой скоростью нарастания электрической прочности межконтактного промежутка, которая по данным фирмы “Таврида-Электрик” составляет в среднем 50 кВ/мс, в то время как для вакуумных камер серии КДВ, применяемых в выключателях ВВЭ-М-10, ВБПЭ-10 и других типов, значение скорости по разным оценкам находится в пределах от 5 до 40 кВ/мс.
При отключении вакуумным выключателем ВВЭ-М-10 вращающегося на холостом ходу электродвигателя, вследствие повторных пробоев в вакуумных дугогасительных камерах, возможно возникновение перенапряжений свыше 2,7 Uф (осциллограмма рис. 4).
Наибольшие перенапряжения на изоляции электродвигателей возникают при отключении их в режиме пуска при практически неподвижном роторе. Значение этих перенапряжений не зависит от мощности электродвигателя, сечения и длины кабеля. При этом необходимо отметить, что максимальные перенапряжения возникают только, если начало движения контактов (момент размыкания контактов МРК) происходит за 0 - 2 мс перед переходом тока через нуль. Например, при отключении вакуумным выключателем BB/TEL-10 присоединения кабеля длиной 110 м с электродвигателем 480 кВт в режиме пуска возможно возникновение перенапряжения кратностью 3,7Uф (осциллограмма рис. 5).
Вероятность появления перенапряжений свыше 3Uф в режиме пуска составляет примерно 10% для выключателей с вакуумными камерами типа КДВ-10 (ВБПЭ-10, ВВЭ-М-10 и др.) и примерно 2,5% для выключателей ВВ/TEL-10.
Коммутации маломасляными выключателями.При включении электродвигателя маломасляными выключателями ВМПЭ-10, ВМГ-133, HL4-8 так же, как и при включении вакуумным выключателем, возможно возникновение перенапряжений. Характер перенапряжений подобен перенапряжениям при включении двигателя вакуумным выключателем. Уровень перенапряжений не превышает опасных значений.
При отключении электродвигателей маломасляными выключателями могут возникать перенапряжения, превышающие уровень испытательного напряжения электродвигателя. При отключении
заторможенного двигателя вероятность появления опасных перенапряжений составляет практически 100% (каждое отключение заторможенного двигателя сопровождается высокими и интенсивными перенапряжениями). Следует отметить, что по амплитуде и интенсивности эти перенапряжения превосходят перенапряжения при аналогичной коммутации, производимой вакуумными выключателями. Характерная осциллограмма отключения приведена на рис. 6.
Отключение пускового тока маломасляным выключателем ВМПЭ-10 синхронного электродвигателя мощностью 4000 кВт с кабелем длиной 320 м сопровождается (с большой вероятностью) интенсивными перенапряжениями, превосходящими по своей амплитуде и длительности перенапряжения при отключении электродвигателя вакуумным выключателем. В проведенных опытах максимальные перенапряжения были ограничены ОПН.
Обобщение опыта эксплуатации электродвигателей с.н. 6 кВ электростанций, проводимое фирмой ОРГРЭС, показывает, что повышенной аварийности электродвигателей из-за коммутационных перенапряжений, вызываемых маломасляными выключателями, не отмечается. Из этого можно сделать вывод, что, с одной стороны, отключение заторможенного электродвигателя является сравнительно редким событием, а, с другой стороны, возможно, реальный уровень изоляции электродвигателя достаточен, чтобы выдерживать такого рода воздействия.
Во время экспериментов на ТЭЦ-4 ОАО Башкирэнерго электродвигатель мощностью 200 кВт 86 раз подвергался коммутациям. В том числе в 54 опытах производилось отключение заторможенного двигателя. В трех случаях перенапряжения достигли уровня напряжения ограничения ОПН, т.е. амплитуды испытательного напряжения двигателя, в 11 случаях перенапряжения были близки к этому уровню, но электродвигатель не повредился и до сих пор продолжает работать на ТЭЦ-4.
Выводы
- При коммутациях электродвигателей 6, 10 кВ как вакуумными, так и маломасляным выключателями возможно появление перенапряжений, превышающих испытательный уровень. Вероятность появления опасных перенапряжений при включении и отключении электродвигателей на холостом ходу и под нагрузкой невелика и может не учитываться при выборе защиты от перенапряжений.
- При отключении электродвигателей маломасляными выключателями в режиме пуска могут появляться перенапряжения, превышающие уровень испытательного напряжения электродвигателя. Появление опасных перенапряжений составляет практически 100% (каждое отключение заторможенного двигателя сопровождается высокими и интенсивными перенапряжениями). По амплитуде и интенсивности эти перенапряжения превосходят перенапряжения при аналогичной коммутации, производимой вакуумными выключателями
- При отключении электродвигателей вакуумными выключателями наибольшие перенапряжения возникают в режиме пуска при практически неподвижном роторе. Значение этих перенапряжений не связано с мощностью электродвигателя, сечением и длиной кабеля. Вероятность появления перенапряжений в режиме пуска электродвигателей выше 3Uф составляет примерно 10% для выключателей с вакуумными камерами типа КДВ-10 (ВБПЭ-10, ВВЭ-М-10 и т.п.) и примерно 2,5% для выключателей ВВ/ТЕL-10 производства “Таврида-Электрик”.
- В качестве средства ограничения перенапряжений для защиты изоляции электродвигателей рекомендуется применять нелинейные ограничители перенапряжений в соответствии с циркуляром Ц-5-98(э) “О защите от коммутационных перенапряжений при использовании вакуумных выключателей в сетях собственных нужд 6 кВ энергоблоков”.
- Для накопления экспериментальных данных целесообразно провести измерения, аналогичные выполненным, для других типов вакуумных выключателей 6, 10 кВ.