Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Электромонтер по обслуживанию буровых установок

..pdf
Скачиваний:
33
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
11.57 Mб
Скачать

 

Минимальная iвысота

подвески

Характеристика районов прохождения линий

проводе»в ВЛ,

м

 

 

 

 

20 кВ

35—110 кВ

Населенные места и территории промышленных

7,0

7

vUDvA1VO

 

 

 

OfVbPKTOR

 

 

 

Ненаселенная местность, часто посещаемая людь­

6,0

6

ми, доступная для транспорта

 

 

Районы с малой плотностью населения, труднодо­

4,5

5

ступные для транспорта

 

 

Несудоходные и несплавные реки и озера:

 

 

от уровня

льда зимой

5,5

6

от уровня

высоких вод

3,0

3

стрелой провеса провода или троса. На линиях 6—500 кВ стрела провеса составляет 1—12 м.

Опоры из железобетона и металла ВЛ 35 кВ и выше уста­ навливаются на специальных фундаментах.

При прохождении ВЛ на различных участках территории должны быть выдержаны как вертикальные, так и горизонталь­ ные расстояния от поверхности земли, от различных зданий и сооружений. Горизонтальное расстояние от крайних проводов ВЛ при наибольшем их отклонении до ближайших выступаю­

щих частей сооружения должно

быть не менее: для ВЛ

до

20

кВ (включительно)— 2 м, 35—110 кВ (включительно) —

4

м. Минимальные вертикальные

расстояния от проводов

до

поверхности земли или воды при максимальной стреле про­ веса приведены в табл. 15.

На линиях, на которых наблюдается вибрация проводов, подвешивают гасители вибрации, представляющие собой два полых цилиндрических груза, соединенных между собой сталь­ ным тросом. Гасители вибрации прикрепляют к проводу на расстоянии 0,5—1 м от зажимов. Колебания провода затухают вследствие движения грузов гасителя вибрации и трения про­ волок горизонтального стального тросика, на котором укреп­ лены грузы.

Для соединения проводов при монтаже и эксплуатации при­ меняются соединители. Провода и тросы в соединителях за­ крепляют обжатием или закручиванием на них трубок оваль­ ного сечения. Для защиты ВЛ от атмосферных перенапряжений применяется трос, который подвешивается над проводами ВЛ на специальной тросостойке. В качестве троса используется стальной многопроволочный канат.

На ВЛ должны проводиться как минимум следующие про­ филактические испытания и проверки.

1. Определение степени загнивания деревянных опор, в том числе: приставки траверсы — один раз в год, начиная с че­ твертого года после сооружения линии, для древесины, консер-

вированной местным способом, и с шестого года — для древе­ сины, консервированной заводским способом; стойки — один раз в год, начиная с восьмого года после сооружения линии, для древесины, консервированной местным способом, и двенадца­ того года — для древесины, консервированной заводским спо­ собом.

2. Проверка состояния изоляторов: натяжных гирлянд ли­ ний всех напряжений и поддерживающих гирлянд линий на­ пряжением до 35 кВ включительно — один раз в 2 года; под­ держивающих гирлянд линий напряжением выше 35 кВ — один раз в 4 года; после включения линии должна быть произ­ ведена сплошная проверка изоляторов во всех натяжных и поддерживающих гирляндах. Изоляторы подвесного типа про­ веряют под напряжением при помощи штанги для контроля изоляторов.

Гирлянды изоляторов, не поддающиеся проверке штангой, и штыревые изоляторы на ВЛ напряжением до 35 кВ, кроме ежегодного осмотра, рекомендуется перед включением линии в работу и в дальнейшем периодически (один раз в 4—5 лет) проверять повышенным напряжением от испытательного транс­ форматора (либо кенотронного аппарата) или при помощи мег­ омметра на 2500 В. Отбраковке подлежат изоляторы, которые: при проверке испытательной штангой несут напряжение менее 50 % от нормального, приходящегося на данный элемент гир­ лянды; при проверке повышенным напряжением (50 кВ) не выдерживают его; при проверке мегомметром на 2500 В пока­ зывают сопротивление сухого изолятора менее 500 МОм.

3.

Проверка габаритных размеров — один

раз

в 5 лет.

4.

Измерение сопротивления заземлений

опор

и тросов —

один раз в 5 лет.

Кабельные линии

Кабельной линией (КЛ)' называется линия для передачи электроэнергии или отдельных импульсов, состоящая из одного или нескольких кабелей с соединительными, стопорными и кон­

цевыми муфтами (заделками) и крепежными

деталями.

В нефтяной промышленности применяют кабели напряже­

нием до 10 кВ.

КЛ проклады­

Для электроснабжения буровых установок

вают в тех случаях, когда использование ВЛ невозможно по условиям стесненности территории. КЛ дороже ВЛ при пере­ даче одной и той же мощности. Недостатком КЛ является также трудность обнаружения и ликвидации повреждения. К преимуществам КЛ следует отнести: недоступность для по­ сторонних лиц, защищенность от грозовых поражений и воз­ действия окружающей среды.

Как правило, КЛ на территории нефтепромысла проклады­ вается в траншее на глубине 0,7 м от поверхности земли с за-

142

щитой от механических повреждений кирпичом или пли­ тами.

Номенклатура кабелей, выпускаемых нашей электропромыш­ ленностью и за рубежом, очень широка.

Практически все кабели имеют примерно одинаковую кон­ структивную схему: токопроводящая жила, электрическая изо­ ляция, герметическая оболочка, предотвращающая попадание влаги и воздуха в электрическую изоляцию кабеля, защитные покровы кабеля от механических повреждений и химических воздействий.

В зависимости от материала токопроводящих жил и обо­ лочки, способа изоляции, наличия брони и наружного покрова и других характерных признаков кабели имеют ту или иную

буквенную

маркировку: С — свинцовый; Б — бронированный;

F — голый

(без наружного покрова); А — алюминиевый; В —

винилитовый; Ц — церезиновый (с нестекающей изоляционной массой) и т. д.

В нефтяной промышленности широкое распространение по­ лучили кабели с бумажной изоляцией в алюминиевой оболочке,

пластмассовые

кабели

марок

ААБ, ААГ,

АВБ, АВВБ, АВГ

и др.

кабеля

зависит от условий его прокладки и

Выбор типа

эксплуатации (в земле,

канале,

химическая

активность грунта,

водные препятствия и т. п.).

Для соединений кабеля по трассе применяют специальные муфты (чугунные, эпоксидные, свинцовые). На рис. 68, а пока-

Рис. 68. Разделка кабелей:

а — соединительная муфта: 1 — свинцовая муфта;

2 защитная оболочка;

3 — изолиро­

ванные жилы

кабеля;

4 — бандаж из бумажной

ленты; 5 — обмотка

из

пряжи; 6 —

отверстия для

выхода

влаги; б — оконцевание

кабелей:

1— броня

кабеля;

2 — заземля­

ющий провод;

3 — проволочные бандажи; 4

поясная

изоляция;

5

полнхлорвинило-

вый провод; 6 — лак-паста; 7 — бандажи из ленты или шпагата

зана конструкция свинцовой муфты, используемой для кабелей 10 кВ. Оконцевание кабелей производится в специальных кон­ цевых заделках (рис. 68, б).

Эксплуатация кабелей на территории нефтепромыслов пред­ ставляет собой довольно сложную и ответственную операцию. Статистика показывает, что преобладающая часть аварийного выхода кабеля из строя вызвана механическими повреждени­ ями кабелей, что указывает на нарушение правил укрытия их при прокладке и недостаточную охрану. Большое число аварий происходит из-за повреждений кабелей тракторами при транс­ портировке грузов по территории промыслов, особенно в не­ настную погоду. Немалое число пробоев кабеля объясняется дефектами монтажа и несовершенной конструкцией муфт.

Наиболее распространенным способом выявления откры­ тых дефектов в кабелях и кабельных разделках являются ис­ пытания кабельных линий выпрямленным током повышенного напряжения. Следует иметь в виду, что при таких испытаниях выявляются не все дефекты, вследствие чего пробой кабеля во время работы может все-таки произойти. Кабели, находящиеся в эксплуатации, испытываются выпрямленным током напряже­ нием 30 кВ, а вновь прокладываемые — 36 кВ. Опытные дан­ ные показывают, что пробои при испытаниях повышенным напряжением бывают в следующих соотношениях: при повыше­ нии напряжения — до 65 % случаев; на первой минуте испыта­ ний —до 25 % случаев; на второй — до 5 % случаев; на третьей — до 3 % случаев; на четвертой — до 2 % случаев.

В настоящее время для определения мест повреждения на кабельных линиях применяют аппараты, основанные на им­ пульсном методе измерения. К таким аппаратам относятся при­ боры типа ИКЛ-4 и АИП-3.

Испытания кабельных линий рекомендуется проводить в сле­ дующие сроки: питательных— 2 раза в год, распределитель­ ных— 1 раз в год.

Исследования вышедших из строя кабелей, соединитель­ ных муфт, концевых воронок и мачтовых муфт показывают, что аварии в кабельных линиях происходят, как правило, в ме­ стах с ослабленной изоляцией. Соединительные кабельные муфты выходят из строя из-за образования трещин в свинцо­ вой оболочке, старения кабельной массы, вытекания массы из муфт и недоброкачественного монтажа муфт. Образование тре­ щин в местах пайки обычно является следствием неправиль­ ного составления припоя ремонтным персоналом. Разрыв муфт по продольному шву происходит из-за расширения кабельной массы при нагреве кабеля.

Силовые кабели пробиваются в результате повреждения свинцовых оболочек коррозией, старения изоляции, механиче­ ских вмятин или крутых изгибов, допущенных при прокладке, повреждений при раскопках и возможных заводских де­ фектов.

При прокладке кабелей необходимо соблюдать следующие радиусы кривой изгиба по отношению к их наружным диамет­ рам:

Силовые кабели с бумажной изоляцией бронированные и небронирован­

ные многожильные освинцованные .

. . .

 

. . .

15

Силовые и контрольные кабели в пластмассовой оболочке

10

Силовые и контрольные кабели в алюминиевой оболочке с бумажной изо­

ляцией

 

 

 

20

§ 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ВЫБОРУ СЕЧЕНИЯ

 

 

ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ И жил КАБЕЛЕЙ

 

 

Цель электрических расчетов— выбор

экономичного

сече­

ния проводов и кабелей.

 

электрических

расче­

Исходные данные для производства

тов: схема электроснабжения буровых установок; величины расчетных нагрузок на линию в нормальном и аварийном ре­ жимах.

Электрический расчет линии электропередачи 6—110 кВ включает: расчет линии на потерю энергии и пропускную спо­ собность; расчет линии на потерю напряжения.

В результате расчета определяется сечение проводов и ка­ белей по условиям нагрева, экономической плотности тока и допустимой величины потери напряжения.

Для электрических расчетов необходимо знать следующие характеристики проводов и кабелей:

активное сопротивление линии

(Ом)

Г = г0/,

(78)

где Го— удельное сопротивление

(приводится в справочной ли­

тературе), Ом/км; / — длина линии, км; реактивное сопротивление линии (Ом)

х = х01,

(79)

где х0— удельное сопротивление(приводится

всправочной ли­

тературе), Ом/км; I — длина линии, км.

 

Выбор проводников по потере энергии. Полная передавае­

мая мощность

 

S = д /Р 2 + (22 ,

(80)

где Р — активная мощность,

кВт;Q — реактивная мощность,

квар.

 

Ток, протекающий по линии,

I = S I ^ S U .

(81)

Потери активной мощности в линии

Др=а3 /* г = - ^ ± ^ 1 л

(82)

и *

 

Потери реактивной мощности в линии

Экономическое сечение проводников

F э = I шах//э>

(84)

где /max — максимальная нагрузка на проводник при номиналь­ ном режиме работы, А; /э— экономическая плотность тока, оп­ ределяемая в зависимости от материала провода и времени использования максимальной нагрузки, А/мм2.

Экономическая плотность тока для электрических сетей районов СССР и при различной продолжительности использо­ вания максимума нагрузки приведена в ПУЭ.

Выбор проводников по условиям нагрева. Выбранное по экономической плотности тока сечение проводника проверяется по максимально допустимой длительной токовой нагрузке из условия допустимого нагрева при нормальном и аварийном ре­ жимах работы линии. Под аварийным режимом работы под­ разумевается отключение одной цепи на двухцепных линиях или отключение одной линии при двустороннем питании под­ станции. Величины допускаемых длительных нагрузок на про­ вода и кабели приведены в ПУЭ.

Сечение проводников, выбранное по экономической, плот­ ности тока, как правило, превышает сечение проводников, выб­ ранное по условиям нагрева при нормальном и аварийном ре­ жимах работы сети.

Определение потерь напряжения. Потери напряжения в ли­

ниях определяются по формуле

 

AU — ^ 3 I (г cos tp —J—JCsin ф),

(85)

или при расчете линии в мощностях

 

Д 1/ = -■Pr + Qx

(86)

§4. ПОНЯТИЕ О ТОКАХ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

ИИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Короткое замыкание (КЗ) сопровождается увеличением тока на участке сети между местом КЗ и генераторами, питающими сеть, и снижением напряжения. Изменения токов и напряже­ ний не могут происходить мгновенно, поскольку элементы сети имеют индуктивность, задерживающую увеличение тока и сни­ жение напряжения. Наличие на генераторах регуляторов на­ пряжения и устройств форсирования возбуждения, которые при снижении напряжения, вызванном коротким замыканием, уве­ личивают возбуждение генераторов, способствует увеличению

146

Рис. 69. Схема протекания процесса короткого замыкания:

а — волновая диаграмма; б — схема замещения

тока КЗ и остаточного напряжения. В результате величина и форма кривой тока короткого замыкания изменяются по слож­ ным законам, точный учет которых затрудняет расчеты.

В случае когда короткое замыкание происходит на линии, подключенной к шинам мощной энергосистемы, расчет и ана­ лиз процессов, происходящих при повреждении, значительно упрощаются. Форма кривой КЗ iK для этого случая показана на рис. 69, а. Такую форму имеет ток в цепи, состоящей из ак­ тивного г и индуктивного xL сопротивлений (рис. 69, б), при подключении к ней источника синусоидального напряжения по­ стоянной величины.

Этот ток можно представить состоящим из двух составляю­ щих. Одна из них ia, которая называется апериодической со­ ставляющей появляется в момент возникновения короткого за­ мыкания и затухает до нуля. Время ее затухания определяется соотношением величин активного и индуктивного сопротивле­ ний короткозамкнутой сети. Чем больше активное сопротивле­ ние, тем быстрее уменьшается величина апериодической состав­ ляющей. Поскольку в распределительных сетях активное со­ противление велико, а периодическая составляющая затухает настолько быстро (за сотые доли секунды), то в практических расчетах токов 1^3 для выбора уставок релейной защиты не учитывается.

Вторая составляющая — периодическая in представляет со­ бой синусоидальный ток с неизменной амплитудой. Величина его действующего значения при трехфазном КЗ определяется согласно закону Ома по выражению

/(») = C //V 3^,

(87)

где U — междуфазное напряжение источника питания, В; z s — суммарное сопротивление цепи короткого замыкания, Ом/фазу. В питающей сети 6—35 кВ, работающей с изолированной ней­ тралью, могут возникать междуфазные короткие замыкания, как трехфазные, так и двойные замыкания на землю.

Для расчетов релейной защиты необходимо знать величины токов трехфазного и двухфазного короткого замыкания. Рас­ чет ведется для случая так называемого металлического корот­ кого замыкания; когда фазы соединяются непосредственно, без переходного сопротивления. В действительности короткие замыкания часто бывают не металлические, а через переход­ ное сопротивление, например, через упавшее дерево, через землю при обрыве проводов, через электрическую дугу, возни­ кающую от схлестывания проводов, и т. д.

На рис. 69, б суммарное сопротивление цепи короткого за­ мыкания состоит из эквивалентного сопротивления системы хе и сопротивления от шин до точки КЗ (г, xL).

Эквивалентное сопротивление системы (Ом/фазу) до шин, подстанции или распределительного устройства можно опреде­ лить по выражению

z p v / ^ з / (3\

(88)

где / (3) — действующее значение периодической составляющей тока, проходящего при трехфазном КЗ на шинах рассматрива­ емой подстанции.

Иногда вместо величины / (3) задается мощность трехфаз­ ного КЗ на шинах подстанции системы. Эта условная величина определяется по формуле

S(3) = V 3 " ^ (3).

(89)

 

Тогда

 

Zc =

U2/S {3),

(90)

где

U — междуфазное напряжение системы, кВ;

S(3) — мощ-

ность трехфазного КЗ на шинах подстанции, МВ-А.

мало, им

 

Поскольку активное сопротивление системы

можно пренебречь и считать сопротивление системы чисто ин­ дуктивным. Поэтому гс = 0; zc~ хс. Зная величины активного г и индуктивного х сопротивлений участка сети от шин питаю­ щей подстанции до места КЗ, можно определить ток трехфаз­ ного КЗ в любой точке сети

/О) =

V -----------

(91)

 

У з У(*« + *)а+ г»

 

Обычно при расчетах токов КЗ активное сопротивление не учитывается, если суммарное индуктивное сопротивление пре­ вышает его более чем в 3 раза.

Если система имеет большую мощность и xc~0, то это зна­ чит, что рассматриваемая сеть подключена к системе бесконеч­ ной мощности.

/ <3) = tf/V3*.

(92)

В состав сопротивления участка сети могут входить сопро­ тивления трансформаторов, линий электропередачи, реакторы.

Сопротивление трансформаторов определяется по выраже­ нию

z,= m M

s t,

 

(93)

где UK— напряжение короткого замыкания,

%;

— номи­

нальное

линейное напряжение трансформатора той

стороны,

к которой приводится его сопротивление, кВ;

5Т — номиналь­

ная мощность трансформатора, кВ • А.

 

 

Все эти данные указываются в заводском паспорте транс­ форматора, укрепленном на его кожухе. Большинство транс­ форматоров имеет ответвления для регулирования напряже­ ния. Величина U в выражении (93) равна номинальному на­ пряжению, соответствующему основному ответвлению обмотки.

Полное сопротивление трансформаторов гт обычно можно принять приблизительно равным его индуктивному сопротивле­ нию Хг, так как активное сопротивление гт значительно меньше индуктивного. При расчетах в сети 0,4 кВ и ниже не­ обходимо учитывать и активное сопротивление трансформа­ тора. Для определения гт необходимо знать величину потерь в меди Дрм при номинальном токе трансформатора, которая приводится в каталогах и заводской документации на транс­ форматоры.

 

Активное

сопротивление

трансформатора определяется

по

следующему выражению:

 

 

 

rt = ApuU V s l

 

 

(94)

 

Здесь Дрм выражены в Вт, (7Н— в кВ, 5Т — в кВ-А.

 

 

Зная полное zT и активное гт сопротивления трансформа­

тора, можно найти его индуктивное сопротивление

 

 

хт= д / ^ _ г2 .

 

 

 

(95)

 

Индуктивное сопротивление воздушной и кабельной линий

хп = хй1,

 

 

 

 

(96)

где х0 — удельное

индуктивноесопротивлениелинии,

принима­

емое, как

правило, 0,4

Ом/км для воздушной

линии

и

0,08 Ом/км— для кабельной; / — длина линии.

 

 

 

Активное сопротивление линий

 

 

Гл =

г„/,

 

 

 

 

(97)

где

г0— удельное

активноесопротивление линии(приводится

 

в справочной литературе), Ом/км.

 

 

Индуктивное сопротивление реактора

Xp = lOUKU „ /i/3 1„,

 

 

где и я — номинальное напряжение реактора,

кВ;

/н— номи­

нальный ток реактора, A; UK— напряжение короткого замыка­

ния, %.

и в

расчетах не

Активное сопротивление реакторов мало

учитывается.

 

 

Особенностью расчета токов КЗ в сетях напряжением ниже 1000 В является необходимость учета сопротивлений шин, трансформаторов тока, рубильников, автоматов и прочей ап­ паратуры. Вызвано это тем, что суммарные величины сопро­ тивлений цепи короткого замыкания в таких сетях очень малы и соизмеримы с сопротивлениями аппаратуры. Если не учиты­ вать сопротивления аппаратуры, то токи могут быть сильно преувеличены. Также необходимо учитывать активные сопро­ тивления трансформаторов, питающих место КЗ. Сопротивле­ ния системы до вводов трансформаторов можно не учитывать, т. е. считать, что трансформатор питается от системы бесконеч­ ной мощности.

Поскольку сети напряжением 0,4 кВ работают с заземлен­ ной нейтралью, в них, кроме междуфазных, могут возникать также однофазные КЗ на землю.

Для вычисления тока однофазного короткого замыкания в сетях 0,4 кВ с заземленной нейтралью рекомендуется поль­ зоваться выражением

/ (1) =

и Ф

 

 

(99)

- L 2O)

 

 

2П +

 

 

 

 

з т

 

 

 

где Uф — фазное

напряжение сети,

равное

0 ,4 /у З = 0 ,2 3 кВ;

2П— сопротивление

короткозамкнутой

петли

проводов фаза —

НУЛЬ, 2п= V^rn + (активное сопротивление гп берется по спра­ вочным таблицам, индуктивное jcn«0,6 Ом/км); гт — полноесопротивление трансформатора (приведено в справочной литера­ туре) .

Ток КЗ, протекая через проводники, интенсивно их нагре­ вает, так как значение его велико по сравнению с нормаль­ ным рабочим током (термическое действие). Начальная амп­ литуда тока КЗ, значение которой достигает очень больших значений, может вызвать механические разрушения в аппара­ тах и конструкциях распределительных устройств (динамичес­ кое действие). Правильно выбранные провода и аппараты должны обладать достаточной устойчивостью против термичес­ кого и динамического действия токов КЗ.

В связи с тем, что длительность протекания токов КЗ мала, допустимая температура нагрева проводников токами КЗ зна-

150