Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Количество измерительных трансформаторов 110–750 кВ, установленных в энергосистемах, примерно на порядок превосходит количество крупных силовых трансформаторов.

Срок службы измерительных трансформаторов, установленных на подстанциях России, примерно соответствует срокам службы силового оборудования.

Трансформаторы тока (ТТ) типа ТФЗМ 110–500 кВ имеют существенный изъян – недостаточную защиту от атмосферной влаги. Это приводит к тому, что через 10–15 лет у трансформаторов напряжения и через 20–25 лет у ТТ влажность твердой изоляции достигает опасных значений (4–6%), что приводит к замыканию части витков обмотки высокого напряжения и повышению напряжения на вторичной стороне. Трансформаторы напряжения, забракованные по показателям увлажнения изоляции или повышения напряжения на вторичной стороне, подлежат замене, поскольку восстановление их невозможно.

В настоящее время Раменским электротехническим заводом выпускаются антирезонансные индуктивные трансформаторы напряжения 110–220–330 кВ, имеющие по сравнению с емкостными трансформаторами напряжения лучшую стабильность в наивысших классах точности, меньшие погрешности в переходных процессах, большую нагрузочную способность и более выгодное соотношение стоимости и качества. Однако с ростом номинального напряжения конструкция этих трансформаторов серии сильно усложняется. Поэтому эта серия антирезонансных трансформаторов напряжения ограничивается классом напряжения 330 кВ включительно.

Зарубежные фирмы широко используют на практике измерительные ТТ с элегазовой изоляцией.

Превосходство элегазовых ТТ над ТТ с бумажно-масляной изоляцией очевидно:

• – отсутствие масла, являющегося причиной пожара;
• – для предотвращения разрешения и пожара при коротком замыкании внутри ТТ в конструкции предусмотрено мембранное предохранительное устройство, срабатывающее при определенном аварийном давлении, которое ниже давления, рассчитанного из условий механической прочности элементов конструкции ТТ;
• – ТТ, заполненный элегазом, имеет меньшую массу;
• – обслуживание ТТ в эксплуатации сводится к мониторингу давления элегаза в ТТ;
• – контроль качества элегаза методом взятия проб не требуется;
• – правильно выбранные и изготовленные уплотнения в конструкции ТТ обеспечивают его эксплуатацию без подпитки элегазом 15–20 лет.

В последние годы применяются также измерительные преобразователи на оптоволоконной технике, отличающиеся высокой точностью измерений.

За пределами 2015–2020 гг. можно ожидать применение сверхпроводниковых трансформаторов, отличающихся более высоким КПД, пожаробезопасностью, меньшими габаритами.

Коммутационная аппаратура

В электрических сетях Российской Федерации в эксплуатации находится около 4000 воздушных выключателей напряжением 110–750 кВ и 10 000 масляных выключателей, в том числе 2000 малообъемных напряжением 110–220 кВ. Имеется небольшое количество элегазовых выключателей отечественного и зарубежного производства.

Коммутационная аппаратура в энергосистемах России характеризуется большой долей морально и физически устаревшего оборудования; выход за пределы минимальных сроков службы, определяемых стандартами, составляет более 40%, при отсутствии перспектив замены оборудования на новое эта доля быстро превзойдет половину. Следует отметить, что коммутационные аппараты – слабое место нашей энергетики.

Отставание от зарубежного уровня весьма значительно, в том числе по массогабаритным показателям, коммутационной способности и особенно по ресурсу работы. За рубежом широкое распространение получили элегазовые и вакуумные выключатели, обладающие гораздо более высокими показателями, чем масляные и воздушные, применяемые в наших энергосистемах.

Генераторные выключатели отечественного производства на большие мощности не выпускались, что приводило к использованию основных схем электростанций со сниженной надежностью.

Все сказанное о выключателях относится также и к разъединителям морально устаревших конструкций, применяемых в наших сетях и на электростанциях.

Значительная часть масляных и воздушных выключателей, эксплуатируемых в ЕЭС России, прежде всего напряжением 110 и 220 кВ, отработала установленный нормативными документами срок службы. К настоящему времени число таких выключателей составляет около 50%. Отработали свой нормативный ресурс 90% выключателей МКП-110, 50% выключателей У-110, 40% выключателей, ВВН-110, 50% выключателей ВВН-220.

Сверхнормативный срок службы, применение выключателей в ненормированных для них условиях, дефекты конструкции и низкое качество изготовления приводят к низкой надежности выключателей в работе и высокой повреждаемости.

Программа технического перевооружения и реконструкции Единой национальной электрической сети предусматривает замену выключателей, отработавших свой ресурс. Прежде всего, должна производиться замена воздушных и масляных выключателей. При замене должны использоваться элегазо- вые выключатели, имеющие высокую надежность, высокий механический и коммутационный ресурс, обеспечивающие надежную коммутацию индуктивных и емкостных нагрузок, позволяющие организовать их эксплуатацию при минимальных эксплуатационных издержках без воздухоприготовительных установок и маслохозяйств.

По данным СИГРЭ, в зарубежных сетях парк элегазовых выключателей составляет в различных классах напряжения: 110 кВ – 52%, 220 кВ – 55%, 330 кВ – 69%, 500 кВ – 66%, 750 кВ – 92%. При этом среди выключателей, установленных за последние 10 лет, доля элегазовых выключателей составляет 93%.

Вакуумные аппараты характеризуются максимальными значениями электрической прочности, максимальной скоростью восстановления электрической прочности при отключении токов, минимальными массой подвижных частей и энергией привода, минимальными габаритами и массой аппарата в целом, максимальным ресурсом.

Сейчас за рубежом ведущие фирмы практически полностью перешли на выпуск комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и элегазовых выключателей для открытых распределительных устройств (ОРУ) на классы напряжения 110 кВ и выше, а также вакуумных выключателей на напряжение 6–35 кВ (с некоторой долей элегазовых выключателей и КРУЭ).

При выборе элегазовой вакуумной аппаратуры решающее значение могут иметь условия, в которых работают аппараты.