2. Потребители систем высокого и низкого давления

7.2.1. Система торможения гидроагрегата (рис. 7.2) предназначена для быстрой остановки агрегата, вращающегося по инерции после отключения генератора и закрытия направляющего аппарата турбины. Это особенно важно для работы подпятника, который очень плохо переносит пониженные скорости. Система тормозов состоит из неподвижных тормозных цилиндров, работающих от сжатого воздуха давлением до 8 атм. При подаче воздуха в систему цилиндры прижимают тормозные колодки к диску, который прикреплен к нижнему ободу ротора генератора. Кроме того, система выполняет еще одну функцию: при ремонтах генератора с ее помощью поднимается ротор, для чего в систему вместо сжатого воздуха подается масло под давлением 15 атм.

7.2.2. Система отжатия воды из камеры рабочего колеса при переводе генератора из режима генератора в режим синхронного компенсатора и поддержания отжатого уровня в заданных пределах. На СШ ГЭС она состоит из 3-х воздухосборников, объемом по 25 м^З каждый; количество воздуха достаточно для перевода 3-х генераторов в режим СК. Воздух при переводе генератора в режим СК подается с помощью специальной конструкции пробкового крана, который, открываясь, подает воздух из воздухосборников под крышку турбины, начиная процесс отжатия воды из камеры рабочего колеса. Кран открыт в течение 7 сек. Время отжатия определяется уровнем НБ, начальным давлением в системе и величиной протечек. Среднее время составляет (15 – 20) сек. Необходимый уровень в зоне камеры поддерживается автоматически, включением водокольцевого компрессора.

7.2.3. Система регулирования турбины (рис. 7.3). Потребителями сжатого воздуха давлением Р = 63 атм являются масловоздушные котлы маслонапорной установки, с помощью которой происходит процесс управления направляющим аппаратом турбины, при котором он по командам управления от системы автоматического управления открывает или закрывает лопатки направляющего аппарата, обеспечивая тем самым изменение мощности агрегата при работе в сети, а также обеспечивая режимы пуска агрегата и его остановки в нормальных и аварийных режимах. Сосуды МНУ являются аккумуляторами давления, в которых содержится необходимый объем масла

На рис. 7.2 изображена схема пневматического хозяйства низкого давления для обслуживания пневматических инструментов и прочих технических нужд, системы торможения и пневмогидравлической аппаратуры. Компрессор 8 автоматически поддерживает заданное давление в следующих воздухосборниках: для торможения 5, обслуживания пневматических инструментов 6 и пневмогидравлической аппаратуры 7.

Рис. 7.1. Схема тормозного устройства гидроагрегата

1 - насосная установка для подъема ротора на тормозах; 2 - тормоза (условно показан только один); 3 - шкаф аппаратуры торможения; 4 - промежуточный узел

Рис. 7.2. Схема пневматического хозяйства для торможения,

технических нужд и пневмогидравлической аппаратуры

1 - подключение пневмогидравлической аппаратуры; 2 - сборник конденсата; 3- щиты торможения; 4 - подключение пневмоинструмента; 5 - воздухосборник схемы торможения; 6 - воздухосборник схемы пневмоинструментов; 7 - воздухосборник схемы пневмогидравлической аппаратуры; 8 - компрессор; 9 - редукционный клапан

К каждому потребителю - щитам торможения 3, отводам 4 для подключения инструментов, отводам для подключения гидропневматической аппаратуры 1 проведен магистральный трубопровод. На каждом трубопроводе предусмотрен сборник конденсата 2. На отводе магистрали для обслуживания пневмогидравлической аппаратуры предусмотрен редукционный клапан, обеспечивающий термодинамическую осушку подводимого сжатого воздуха.

Рис. 7.3. Схема пневматического хозяйства для зарядки маслонапорных установок и для компенсаторного режима

1 - воздухосборник системы регулирования турбины; 2 - воздухосборники системы режима синхронного компенсатора; 3 - компрессор высокого давления; 4 - компрессор низкого давления; 5 - устройство автоматической подзарядки; 6 - запорный клапан; 7 - воздухосборник системы регулирования агрегата; 8 - клапан впуска воздуха под рабочее колесо; 9 - воздуходувка

На рис. 7.3 показан пример схемы пневматического хозяйства, обслуживающего воздухосборники системы регулирования турбины и воздухосборники системы режима синхронного компенсатора. Компрессоры высокого давления 3 поддерживают заданное давление в воздухосборнике 1 для обслуживания системы регулирования турбины, а компрессоры низкого давления поддерживают заданное давление в воздухосборниках 2 системы режима синхронного компенсатора. Первоначальное заполнение воздухосборника системы регулирования производится с помощью запорного клапана 6. Периодическая подзарядка осуществляется автоматически с помощью устройства автоматической подзарядки 5. Впуск воздуха в камеру рабочего колеса для первоначального отжатия воды осуществляется открытием крана 8 при закрытом направляющем аппарате агрегата. По мере подъема воды в камере из-за протечек воздуха автоматически включается воздуходувка 9, отжимающая воду до нижнего уровня, после чего она отключается.

Рис. 7.4. Схема пневматического хозяйства для

воздушных выключателей

1 - компрессор ВШВ-2,3/230; 2 - клапан постоянного давления; 3 - баллоны высокого давления Р = 230 атм; 4- воздухосборник для конденсата; 5 - перепускной клапан; 6 - буферный воздухосборник; 7 - шкаф управления воздушного выключателя;

8 - продувочный вентиль

На рис 7.4. представлена схема пневматического хозяйства с 3-мя компрессорными агрегатами типа ВШВ - 2,3/230 для воздушных выключателей. Компрессора 1 автоматически включаются при снижении давления в баллонах 3 и отключаются после восстановления номинального давления. Воздух в баллоны 3 подается через клапаны постоянного давления. Перепускные клапаны с электромагнитными приводами 5 открываются при снижении давления в буферных воздухосборниках 6 и закрываются после восстановления давления до минимального. Воздухосборник 4 используется как сборник конденсата при продувке компрессоров и баллонов. В шкафу управления каждым воздушным выключателем выполнены воздухопроводы для питания выключателя. На каждой магистрали устанавливаются продувочные клапана 8.

2. Система для гашения дуги в воздушных

выключателях 500 кВ и 15,75 кВ

Она применяется в приводах управления выключателями и при гашении дуги во время размыкания подвижных контактов выключателя, который отключает рабочие токи и токи короткого замыкания.

7.3.1. Свойства сжатого воздуха, его преимущества

и недостатки

а) преимущества сжатого воздуха:

• исключается загрязнение окружающей среды;

• при работе выключателя не возникает сильных динамических нагрузок на элементы конструкции;

• высокая скорость воздушного потока, что позволяет сделать воздушные выключатели быстродействующими;

• низкая вязкость сжатого воздуха обеспечивает активное взаимодействие с дугой отключения и, как следствие, малое время горения дуги и уменьшение эрозии контактов;

• сжатый воздух сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур окружающего воздуха;

• сжатый воздух можно использовать как источник энергии в схемах контроля и управления выключателя;

• сжатый воздух не горюч;

• химическая инертность сжатого воздуха, что позволяет использовать более дешевые материалы для выключателя;

• возможность изменять отключающую способность и изолирующие свойства выключателя посредством изменения давления сжатого воздуха;

• возможность достижения высоких параметров выключателя при небольшом числе дугогасительных камер;

б) недостатки сжатого воздуха:

• высокая стоимость компрессорного хозяйства, а также системы очистки и осушки;

• относительно высокая чувствительность выключателя к жесткости режима отключения (по скорости нарастания восстанавливающегося напряжения) вследствие чего для демфирования переходного процесса приходится прибегать к помощи демфирующих резисторов, которые улучшают коммутационные характеристики ВВ;

• отключающая способность воздушной среды не зависит от отключаемого тока при заданном давлении, из-за чего при отключении малых токов может произойти преждевременный обрыв тока с возникновением опасных перенапряжений, что требует установки специально подобранных резисторов;

в) свойства сжатого воздуха.

Известно, что при сжатии воздуха происходит его насыщение водяными парами, которое сопровождается их частичной конденса­цией, вследствие чего электрические характеристики становятся плохими. Поэтому в процессе приготовления сжатого воздуха эта смесь воздуха и водяных паров должна быть соответствующим образом обработана с целью уменьшения вредных примесей либо химическим путем (адсорбцией, абсорбцией) либо осушением до такой степени, чтобы в процессе эксплуатации не произошло конденсирование влаги на внутренних поверхностях изолирующих деталей. Низкое содержание влаги в сжатом воздухе предотвращает коррозию, вызываемую электролитическими реакциями между различными металлами, которые применяются при изготовлении контактов ВВ. физико-химические свойства сжатого воздуха следует применять к 2-м режимам работы ВВ: статическому, когда выключатель находится во включенном или отключенном положении, и динамическому, когда потоки сжатого воздуха с большой скоростью перемещаются в электрически нагруженных зонах.

Статическое положение ВВ: главное назначение сжатого воз­духа - это создание изолирующей среды, обеспечивающей необходимую электрическую прочность между элементами ВВ, находящимися под разными потенциалами. Электрическая прочность промежутков в сжатом воздухе определяется электрическими свойствами сжатого воздуха в неподвижном состоянии. Давление сжатого воздуха в современных ВВ обычно превышает 10 атм (ВВ на СШГЭС работают под давлением 40 атм), поэтому электрическая прочность его неоднородна, ввиду конструктивных особенностей выключателя, и эта неоднородность учитывается при конструировании схем ВВ. кроме того, уменьшение электрической прочности происходит под влиянием трудно поддающихся учету факторов, к которым относятся в первую очередь шероховатость поверхностей электродов, макро - и микронеровности, загрязненность поверхностей контактов и самого сжатого воздуха.

Динамическое положение ВВ: в момент коммутации выключателя поток воздуха в сопловой системе движется с довольно высокими скоростями, которые превышают скорости звука и при этом наблюдаются изменения свойств сжатого воздуха, и в первую очередь - его плотности, что сказывается на электрических характеристиках воздушных промежутков между контактами.

Сжатый воздух при размыкании контактов вынужден истекать из зоны высокого давления в зону низкого давления. В этой зоне воздух истекает со скоростью звука, а при дальнейшем расширении и ускорении в выхлопном канале скорость воздуха может достигать и сверхзвуковых скоростей, приобретая вид ударной волны.

В практических конструкциях ВВ условия истечения воздуха определяются открытием клапана управления и разведением на необходимое расстояние дугогасительных электродов или контактных систем. Оперирование при отключении состоит из двух стадий: открытия, в процессе которого форма промежутков и условия истечения воздуха меняются по мере перемещения контактных систем, и полного открытия, когда контактные системы находятся в полностью отключенном положении и устанавливается стабильное истечение воздушного потока. При интенсивном истечении воздуха электрическая прочность определяется совокупностью воздействий изменяющейся плотности сжатого воздуха и межэлектродных расстояний, а также конфигурацией электрических полей. В полностью отключенном положении электрическая плотность также не будет оставаться постоянной, а будет снижаться по мере истечения сжатого воздуха в атмосферу и уменьшения его плотности в дугогасящем устройстве ВВ.

Конечно же, описанные процессы упрощены для понимания утверждения важности подготовки сжатого воздуха для воздушных выключателей высокого напряжения и понимания сложности технических задач, решаемых при эксплуатации воздушного хозяйства ГЭС и его потребителей.