Оборудование электрического хозяйства насосных станций
Для пуска, регулирования н остановки приводных электродвигателей иасосов, а также для управления электрифицированными вспомогательными механизмами насосные станции ййеют электрическое хозяйство, основными элементами которого являются силовые трансформаторы, масляные выключатели, разъединители, изоляторы, токоведущие части, силовые кабели, измерительные трансформаторы и предохранители.
Силовые трансформаторы. Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. Трансформаторы, питающие энергией электродвигатели силовых установок, называются силовыми в отличие от трансформаторов тока и напряжения, применяемых для снижения измеряемых электрических величин до пределов измерения приборов и питания вспомогательных цепей пониженного напряжения.
Конструктивной и механической основой силового трансформатора (рис. 12.1,а) является его магнитная система, называемая сердечником. Магнитная система вместе со всеми конструкциями и деталями, скрепляющими ее отдельные части, представляет собой остов трансформатора. На остове устанавливают обмотки и крепят проводники (отводы), соединяющие обмотки с вводами — проходными фарфоровыми изоляторами или другими устройствами для присоединения внешней сети к обмоткам.
С целью повышения уровня изоляции и улучшения охлаждения силовых трансформаторов сердечники помещают в бак с трансформаторным маслом. Для заполнения бака маслом до самой крышки при всех возможных в процессе эксплуатации колебаниях температуры и объема масла над крышкой устанавливают расширитель — стальной бачок, сообщающийся с основным баком трубопроводом. Объем расширителя обычно составляет 8—10% объема масла, находящегося в баке. На крышке бака устанавливают вводы и выводы для присоединения обмоток трансформатора к внешней сети, а также различные устройства для контроля за состоянием масла и для защиты трансформатора от аварийных и атмосферных электрических разрядов.
Во время работы трансформатора в его сердечнике наблюдаются электрические и магнитные потери энергии, выделяющиеся в виде тепла. При длительной нагрузке все выделяющееся тепло должно полностью отводиться в окружающую среду. Гладкие стенки масляного бака имеют относительно малую площадь обдуваемой воздухом поверхности, достаточную для отвода тепла от трансформаторов мощностью лишь до 25—40 кВ-А. Ребра, трубы, навесные охладители, значительно увеличивающие площадь обдуваемой поверхности, обеспечивают отвод тепла от трансформаторов мощностью до 10—16 тыс.кВ-А. При еще большей мощности трансформаторов для отвода выделяющегося тепла обычно усиливают охлаждение, применяя искусственное форсирование движения воздуха у внешних поверхностей охладителей с помощью вентиляторов или движения масла у внутренних поверхностей с помощью специальных насосов.
Для перемещения трансформаторов при периодическом осмотре и ремонте на монтажную площадку здания насосной станции или в специально оборудованное помещение крупные силовые трансформаторы имеют колесные каретки и устанавливаются на рельсы. Рельсовые пути укладывают как в продольном, так и в поперечном направлении, а колесные каретки выполняют поворотными.
Для ревизии обмоток остов трансформатора с обмотками, отводами и всеми конструктивными элементами вынимают из бака; поэтому остов получил название выемной части. Вынимается эта часть трансформаторов мощностью до 10 тыс.кВ-А через верх бака, что должно быть учтено при определении высоты верхнего строения здания станции. Баки трансформаторов большей мощности выполняются заводами с разъемом по высоте, что позволяет производить ревизию без подъема выемной части.
В зависимости от типа трансформатора, числа фаз и способа охлаждения силовые трансформаторы имеют различную маркировку: ТМ, ТД, ТДЦ и др. Первая буква обозначения указывает число фаз трансформатора (Т— трехфазный), вторая — способ охлаждения (М — естественное масляное; Д — масляное с дутьем — обдув охладителей вентиляторами; ДЦ — принудительная циркуляция масла через охладитель с обдувкой охладителей вентиляторами). Все трансформаторы выполняются грозоупорными.
Номинальные мощности силовых трансформаторов определяются соответствующими стандартами. При выборе числа трансформаторов учитывают класс надежности действия насосной станции и степень ответственности нагрузок, разделяемых на категории в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Если на станции установлено несколько трансформаторов, то при выходе из работы одного из них допускается перегрузка оставшихся в работе трансформаторов. Величи-
Если осветительная сеть питается от силового трансформатора (что может допускаться лишь в небольших насосных станциях), то к мощности S необходимо прибавить суммарную мощность осветительной нагрузки.
Силовые трансформаторы устанавливают в отдельных помещениях, пристроенных к зданию насосной станции, или на открытых площадках, располагаемых в непосредственной близости от него. Размеры помещений и площадок определяются размерами трансформаторов и проходов, необходимых для осмотра, монтажа и демонтажа трансформаторов. На рис. 12.1,6 даны ориентировочные размеры и вес трехфазных силовых трансформаторов мощностью до 6 тыс. кВ-А.
Масляные выключатели. В качестве основных агрегатов, включающих и отключающих трехфазные электродвигатели переменного тока мощностью до 75 кВт и напряжением до 500 В в нормальном режиме их работы, используют магнитные пускатели серий ПА и ПМЕ. При более высоких напряжениях разрыв цепи под током вызывает интенсивную электродугу, обжигающую контакты пускателя и опасную для обслуживающего персонала, поэтому для включения и выключения электрических цепей в сетях высокого напряжения применяют масляные выключатели.
Расчетная мощность S, кВ-А, силового трансформатора определяется по формуле:
При напряжении 3—10 кВ и силе тока до 400 А применяют масляные выключатели многообъемиого типа, характерной особенностью которых является наличие металлического бака довольно больших размеров, заполненного маслом, выполняющим роль дугогасящей и изолирующей среды (рис. 12.2, а). При напряжении 10—35 кВ и силе тока от 600 до 1500 А применяют масляные выключатели с дугогасящей камерой малым объемом масла и раздельным включением фаз (рис. 12.2,6)
Привод подвижных контактов масляных выключателей обоих типов может быть ручным, механическим (пружинным, пневматическим или пневмогидравлическим) н электромагнитным. Выключатели выпускают подвесными и крепят либо непосредственно к ограждающей стене здания, либо к рамным конструкциям, либо монтируют иа тележках.
Разъединители. Для отключения от сети высокого напряжения различных аппаратов, приборов или отдельных участков цепи применяют разъединители (в частности, до и после каждого масляного выключателя обязательно должны быть установлены разъединители, чтобы можно было отключать масляный выключатель от сети иа время осмотра и ремонта).
Правила технической эксплуатации допускают пользование разъединителями только при снятой нагрузке, т. е. после отключения силового трансформатора или электродвигателя масляным выключателем.
Промышленностью выпускаются разъединители различных типов для внутренней и наружной установки. Разъединители внутренней установки для номинальных токов до 1000 А обычно бывают трехфазными. Более мощные разъединители изготовляются в полюсном исполнении; отдельные полюса соединяют в трехполюсный разъединитель непосредственно на месте установки с помощью опорных конструкций н муфт.
Привод разъединителей, применяемых в электрических схемах насосных станций, как правило, ручной.
Изоляторы. В установках высокого напряжения изоляторы служат для электрической изоляции и поддержания токоведущих частей различных устройств и аппаратов.
Токоведущие части (шины). Необходимой принадлежностью каждой электрической цепи являются сборные шины, к которым энергия подводится от понизительного силового трансформатора или фидера распределительной сети и от которых она распределяется между приемниками и контрольно-измерительными приборами.
Сборные шины изготовляют из меди, алюминия или стали. Для лучшего охлаждения шины изготовляют прямоугольного сечения в виде полос, укрепленных шинодержателями на ребро или плашмя на опорных изоляторах.
Силовые кабели. Для соединения различных элементов электрического хозяйства насосной станции применяют силовые кабели.
Измерительные трансформаторы. Измерительные трансформаторы (тока и напряжения) служат для преобразования энергии, регистрируемой измерительными приборами (вольтметрами, амперметрами и др.) н питающей реле н вспомогательные цепи.
Трансформатор напряжения устанавливают при напряжении в сети 380 В и выше. Работа измерительных трансформаторов основана на том же принципе, что и работа силовых трансформаторов. В цепях высокого напряжения подключение вольтметра, счетчиков, реле и т. д. возможно только через трансформатор напряжения. С высоковольтной стороны обмотка такого трансформатора рассчитывается на напряжение сети, с низковольтной стороны обмотка имеет напряжение 110 и 220 В.