Комплектное устройство. Конструкции комплектных распределительных устройств и подстанций

Страница 1 из 3

ВВЕДЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО - совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием заряженных тел или частиц - носителей электрических зарядов. Связь электричества и магнетизма взаимодействие неподвижных электрических зарядов осуществляется посредством электростатического поля. Движущиеся заряды (электрический ток) наряду с электрическим полем возбуждают и магнитное поле, то есть порождают электромагнитное поле, посредством которого осуществляются электромагнитные взаимодействия. Таким образом, электричество неразрывно связано с магнетизмом. Электромагнитные явления описываются классической электродинамикой, в основе которой лежат уравнения Максвелла. Происхождение терминов "электричество" и "магнетизм". Простейшие электрические и магнитные явления известны с глубокой древности. Близ города Магнесия в Малой Азии были найдены удивительные камни (по месту нахождения их назвали магнитными, или магнитами), которые притягивали железо. Кроме того, древние греки обнаружили, что кусочек янтаря (греч. elektron, электрон), потертый о шерсть, мог поднять маленькие клочки папируса. Именно словам "магнит" и "электрон" обязаны своим происхождением термины "магнетизм", "электричество" и производные от них. Классическая Теория электричества охватывает огромную совокупность электромагнитных процессов. Среди четырех типов взаимодействий - электромагнитных, гравитационных, сильных (ядерных) и слабых, существующих в природе, электромагнитные взаимодействия занимают первое место по широте и разнообразию проявлений. В повседневной жизни, за исключением притяжения к Земле и приливов в океане, человек встречается в основном только с проявлениями электромагнитных сил. В частности, упругая сила пара имеет электромагнитную природу. Поэтому смена "века пара" "веком электричества" означала лишь смену эпохи, когда не умели управлять электромагнитными силами, на эпоху, когда научились распоряжаться этими силами по своему усмотрению. Трудно даже перечислить все проявления электрических (точнее, электромагнитных) сил. они определяют устойчивость атомов, объединяют атомы в молекулы, обусловливают взаимодействие между атомами и молекулами, приводящее к образованию конденсированных (жидких и твердых) тел. Все виды сил упругости и трения также имеют электромагнитную природу. Велика роль электрических сил в ядре атома. В ядерном реакторе и при взрыве атомной бомбы именно эти силы разгоняют осколки ядер и приводят к выделению огромной энергии. Наконец, взаимодействие между телами осуществляется посредством электромагнитных волн - света, радиоволн, теплового излучения и др.. Широкое практическое использование электрических явлений началось лишь во второй половине 19 в., после создания Дж. К. Максвеллом классической электродинамики. Изобретение радио А. С. Поповым и Г. Маркони - одно из важнейших применений принципов новой теории. Впервые в истории человечества научные исследования предшествовали техническим применениям. Если паровая машина была построена задолго до создания теории теплоты (термодинамики), то сконструировать электродвигатель или осуществить радиосвязь оказалось возможным только после открытия и изучения законов электродинамики. Широкое применение электричества связано с тем, что электрическую энергию легко передавать по проводам на большие расстояния и, главное, преобразовывать с помощью сравнительно несложных устройств в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию излучения и т. д. Законы электродинамики лежат в основе всей электротехники и радиотехники, включая телевидение, видеозапись и почти все средства связи. Теория электричества составляет фундамент таких актуальных направлений современной науки, как физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций, лазерная оптика, магнитная гидродинамика, астрофизика, конструирование вычислительных машин, ускорителей элементарных частиц и др. Бесчисленные практические применения электромагнитных явлений преобразовали жизнь людей на земном шаре. Человечество создало вокруг себя "электрическую среду" - с повсеместной электрической лампочкой и штепсельной розеткой почти на каждой стене.
Комплектное распределительное устройство - устройство служащее для приема и распределения электрической энергии и состоящее из шкафов и соединительных элементов (например, токопроводов), которые поставляются отдельными шкафами или блоками, состоящими из нескольких шкафов в собранном или подготовленном для сборки виде.
Комплектные распределительные устройства полностью изготовляются на заводах; на месте установки их укрупненные элементы лишь монтируются. Эти распределительные устройства в наибольшей степени отвечают требованиям индустриализации энергетического строительства, поэтому в настоящее время они становятся наиболее распространенной формой исполнения распределительных устройств.
Вместе с тем широко сооружаются также распределительные устройства смешанного типа, выполняемые частично как сборные и частично как комплектные.
Классификация комплектных распределительных устройств
Все комплектные электротехнические устройства подразделяются по назначению : комплектные распределительные устройства (КРУ), комплектные трансформаторные подстанции (КТП).
По условиям окружающей среды : внутренней установки, наружной установки.
По климатическим условиям : для умеренного климата, тропического исполнения и холодостойкого исполнения.
По конструктивному исполнению : выдвижного (выкатного) типа (в которых основной коммутационный аппарат размещен на тележке), стационарные (в которых основной коммутационный аппарат размещен в корпусе шкафа).
По типу основного коммутационного аппарата : с маломасляными выключателями; с электромагнитными выключателями; с вакуумными выключателями.
По условиям обслуживания : одностороннего обслуживания (устанавливаемые прислонно к стене), двухстороннего обслуживания (устанавливаемые на определенном расстоянии от стены).
По защищенности токоведущих частей : защищенного исполнения, открытого исполнения.
По конструкции линейного вывода : с кабелными, с воздушными выводами.
По роду оперативного тока : на постоянном токе, на переменном токе.
По условиям эксплуатации : водобрызгокаплезащищенные, пылезащищенные, герметичные и взрывозащищенные.
Комплектные устройства, кроме того, подразделяются: по номинальному напряжению, номинальному току, типу выключателя и привода к нему, по схеме главных и вспомогательных соединений и другим показателям.
Основные преимущества комплектных устройств
Комплектные устройства по сравнению с обычными конструкциями электротехнических установок обладают следующими основными преимуществами:

• значительно уменьшаются объемы строительно-монтажных работ и сокращаются сроки их выполнения;
• достигается большая экономия трудозатрат;
• улучшается качество электроустановок, увеличивается надежность и безопасность их обслуживания и сокращаются эксплуатационные расходы;
• обеспечивается удобство и быстрота при расширении и реконструкции;
• упрощается комплектация и снабжение при производстве строительно-монтажных работ;
• сокращаются объемы и сроки проектирования.

Применение комплектных устройств является основой индустриализации строительно-монтажных работ при сооружении электрических станций, трансформаторных подстанций и электроустановок промышленных предприятий.
Различные виды КРУ:
КТН - комплектный шкаф с трансформаторами напряжения НАМИ-10; НОМ-6(10); НОЛ-08; ЗНОЛ-06;
КРД - комплектный шкаф с разъемными контактами;
КРВП - комплектный шкаф с разрядниками;
КСБ - комплектный шкаф с кабельными сборками и кабельными перемычками;
КА - комплектный шкаф комбинированный, например: с разрядниками и конденсаторами, с разрядниками и трансформаторами напряжения и т.д.;
КПК - комплектный шкаф с силовыми предохранителями;
КШП - комплектный шкаф с шинными перемычками;
КСТ - комплектный шкаф с силовым трансформатором.

Комплектные РУ имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными закрытыми РУ: они в значительной степени отвечают требованиям индустриализации энергетического строительства; при хорошем техническом исполнении удобны и безотказны в работе; надежны в эксплуатации. Однако эти преимущества могут быть реализованы только при правильно выполненном монтаже шкафов, качественной наладке и регулировке оборудования, учете особенностей конструкции и накопленного опыта эксплуатации КРУ. Нарушение этих условий приводит к отказам и авариям в работе КРУ и КРУН (отечественного и зарубежного производства) с выходом из строя большего числа ячеек.

Применяются комплектные РУ внутренней установки КРУ (рис. 5.4) и наружной установки КРУН (рис. 5.5). Электрическая схема этих установок видна из рисунков.

Комплектные РУ поставляются промышленностью шкафами со встроенным в них электрическим оборудованием, устройствами релейной защиты и автоматики, измерения, сигнализации и управления. Шкафы, в которых коммутационные аппараты и другое электрическое оборудование установлено в корпусах шкафов неподвижно, относят к комплектным РУ стационарного исполнения. При размещении оборудования на выдвижных тележках шкафы относят к комплектным РУ выдвижного исполнения.

Конструктивно КРУ обладают следующими особенностями. Рабочее пространство в ячейка разделено перегородками на отсеки: аппаратов высокого напряжения, сборных шин. Релейной защиты, измерений и управления. Это преследует цели локализации аварий и удобства обслуживания. Изоляционные расстояния по воздуху токоведущими частями и заземленными конструкциями ограничены габаритами ячеек, что требует содержания в хорошем состоянии изоляции и поддержания необходимого микроклимата в ячейках.

В КРУ выкатного исполнения тележки выключателей могут занимать два фиксированных положения: рабочее и контрольное. В рабочем положении тележки выключатель находится под нагрузкой или под напряжением, если он отключен. В контрольном положении тележки напряжение с выключателя снимается размыканием первичных разъединяющих контактов. Вторичные цепи при этом остаются замкнутыми с помощью штепсельного разъёма и выключатель может быть опробован на включение и отключение. Для ремонта выключатель на тележке полностью выкатывается из шкафа (ремонтное положение). Каждый раз при вкатывании тележки в рабочее положение необходимо точное вхождение первичных разъединяющих контактов.

При перемещениях тележек с выключателями персоналом должна соблюдаться строгая последовательность действий.

Перед выкатыванием тележки с выключателем из рабочего положения в ремонтное следует проверить, что выключатель отключен и пружины привода ослаблены. После эгого тележка расфиксируется и перемещается в контрольное положение. В контрольном положении рассоединяется штепсельный разъем вторичных цепей, и тележка выкатывается из шкафа в ремонтное положение.

Перед вкатыванием тележки с выключателем из ремонтного положения в контрольное необходимо проверить:

с защитных шторок снят навесной замок;

выключатель отключен;

стационарные заземлители отключены (переносные заземления сняты);

положение фиксирующего устройства тележки соответствует выполняемой операции;

в ячейке и на выключателе нет посторонних предметов (инструмента, проводов, протирочного материала).

В контрольном положении тележки следует соединить штепсельный разъем вторичных цепей. При необходимости выключатель может быть опробован на включение и отключение (в КРУ без выкатных элементов опробование производится при отключенных разъединителях).

Для последующего ввода выключателя в работу следует расфиксировать тележку и с помощью механизма перемещения (или вручную) перевести тележку с выключателем в рабочее положение. В рабочем положении нужно проверить фиксацию тележки. У выключателей с пружинным приводом следует завести пружины привода и проверить их действительное положение, включить выключатель, проверить посадку привода на защелку и убедиться, нет ли ненормального шума в шкафу. Если выключатель недовключился, его необходимо отключить и принять меры по устранению дефекта.

На присоединении линии при правильной посадке пружинного привода на защелку нужно подготовить выключатель для работы в цикле АПВ, для чего необходимо завести с помощью автоматического моторного редуктора (АМР) пружины, проверить действительное положение пружин и ввести в работу АПВ.

Заметим, что в КРУ производства Германской Демократической Республики и других стран порядок пере-мещения тележек с выкатными элементами из одного положения в другое может быть иным. Эксплуатация их КРУ должна производиться в соответсвии с инструкциями предприятий изготовителей.

По исполнению КРУН могут иметь шкафы с выдвижными элементами (выключатели, разъединители, предо-хранители, трансформаторы напряжения а также без выдвижных элементов (трансформаторы собственных нужд, конденсаторы, аппаратура ВЧ связи). Представленный на рис. 5.5 шкаф ввода серии К-37 относится к КРУН с выдвижным элементом.

Тележка с выключателем в шкафу КРУН К-37 может занимать три фиксированных положения: рабочее, контрольное и промежуточное (среднее положение между контрольным и ремонтным). Из ремонтного положения в промежуточное и обратно выдвижной элемент перемещается вручную с помощью ручек, из промежуточного положения в контрольное и обратно -с помощью червячного механизма перемещения, встроенного в раму выключателя. На фасаде выдвижного элемента имеется указатель, показывающий то или иное фиксированное положение.

Согласно Правилам техники безопасности при работах на отходящих воздушных или кабельных линиях (вне КРУН) тележку с выключателем допускается устанавливать в промежуточное (вместо ремонтного) положение и запирать ее на замок. Это значительно облегчает работу оперативного персонала.

Дня защиты персонала от случайного прикосновения к токопроводящим частям, находящимся под напряжением, в шкафах комплектных РУ предусмотрены автоматические шторки падающего типа, которые закрываются при выкатывании выдвижного элемента из шкафа и запираются персоналом на замок. Имеется оперативная блокировка, предостерегающая персонал от выполнения ошибочных операций. Перечисленным особенностям должны отвечать как совершенство конструктивных решений комплексных РУ в целом, так и качество изготовления отдельных деталей и узлов ячеек.

В эксплуатации выявлены некоторые дефекты конструкции комплектных РУ, что в сочетании с некачественным выполнением строительно-монтажных работ и неудовлетворительно поставленной эксплуатацией приводит к серьезным повреждениям и авариям.

Большое число повреждений КРУ и КРУН происходит при к.з. в концевых заделках кабелей, что само по себе объясняется дефектами их монтажа. Отсутствие перегородок между кабельным отсеком и отсеком выключателя, как правило, приводит к развитию повреждения. При наличии многочисленных отверстий в ячейках и обилии копоти дуга обычно переходит на сборные шины и оборудование соседних ячеек. Аналогичным образом развиваются аварии при отказе и повреждении выключателей, перекрытиях изоляции и в других случаях. Все это свидетельствует о недостаточной локализационной способности ряда серий КРУ и КРУН.

Заметим, что отечественной промышленностью учтен опыт эксплуатации и в настоящее время выпускаются серии К-104, в которых отсек сбоных шин расположен внизу корпуса шкафа, а кабельный ввод находится в специальном отсеке, отделенном от отсека сборных шин глухой перегородкой (рис. 5.6). Такая конструкция КРУ обеспечивает сохранность оборудования при КЗ в концевых заделках кабелей.

Для снижения тяжести повреждений, происходящих при КЗ в шкафах, применяют «дуговую защиту». Эта защита без выдержки времени отключает выключатели присоединений питающих секцию, при возникновении электрической дуги. В защите используются датчики, реагирующие на резкое повышение температуры, давления, а также интенсивность светового излучения. Для предупреждения ложных срабатываний в схему защиты вводятся блокировки по току и напряжению.

В шкафах серии К-104 для дуговой зашиты используются контакты конечных выключателей (рис. 5,6). связанные с разгрузочным клапаном. При закрытом положении клапана контакты конечного выключателя разомкнуты. разгрузочный клапан открывается при появлении открытой электрической дуги и повышении давления в шкафу во время КЗ. Откидывание клапана приводит к замыканию контактов конечного выключателя и ускоренному отключению питающих КЗ присоединений.

Кроме дуговой зашиты применяется токовая защита шин секции, которая срабатывает на отключение питающих присоединений только при КЗ на шинах; запрещается АВР секционных выключателей и трансформаторов, если КЗ возникло на шинах.

Причинами многих повреждений являются дефекты, допускаемые при выполнении строительных и монтажных работ: плохая герметизация шкафов, перекосы шкафов при установке, неисправности блокирующих устройств и др.

При недостаточной герметизации в шкафы попадает влага и пыль. Увлажнение загрязненной изоляции при общей повышенной влажности вызывает перекрытия изоляции, что особенно характерно для КРУН.

Перекосы отдельных элементов шкафов ведут к затиранию тележек с оборудованием при переводе их из рабочего положения в ремонтное и обратно. В этих случаях персонал вынужден перемещать тележки вручную с приложением большой мускульной силы с применением рычагов, при этом часто повреждаются разъединяющие контакты первичной цепи и опорные изоляторы.

Плохая регулировка и дефекты механизмов блокировки приводят к ошибочным действиям персонала при переключениях и авариям при вводе оборудования из ремонта в работу.

Осмотры и обслуживание. Перед осмотром комплектного РУ необходимо прежде всего убедиться в отсутствии шума и характерных потрескиваний внутри шкафов. При обнаружении ненормального шума или дыма приближаться к шкафам не следует. В случае необходимости снятие напряжения с поврежденного оборудования шкафов должно производиться дистанционно.

При осмотрах КРУ и КРУН без их отключения проверяют:

работу сети освещения;

отопления (в холодное время года) помещений и шкафов,

уровень масла в маслонаполненных аппаратах,

отсутствие течей масла;

состояние разъединителей; разъединяющих контактов первичной цепи, механизмов блокировки, доступных для осмотра;

состояние контактных соединений шин и их термоиндикаторов;

степень загрязненности, отсутствие видимых повреждений и коронирования изоляторов;

состояние цепей вторичных соединений (рядов зажимов, штепсельных разъемов, гибких связей, реле и измерительных приборов);

показания измерительных приборов;

действие ключей (кнопок) управления выключателями, находящимися в контрольном положении;

состояние низковольтных аппаратов (автоматических выключателей, предохранителей и т. д.);

качество уплотнений дверей и днищ; отсутствие щелей, через которые в шкафы могут проникнуть мелкие животные и птицы.

Наблюдение за оборудованием ведется через смотровые окна и сетчатые ограждения.

При обнаружении повреждений, могущих привести к аварии, необходимо срочное принятие мер по их устранению. Сведения о других дефектах, не требующих немедленного устранения, записываются в журнал дефектов для последующего устранения их.

Практика показала, что в КРУН при резких перепадах температуры наружного воздуха происходит повышение относительной влажности в шкафах (в отдельные периоды года до 100%) и увлажнение поверхности изоляторов. По увлаженной поверхности происходит перекрытие изоляторов. Для борьбы с перекрытиями изоляции необходимо систематически. В зависимости от местных условий производить чистку изоляции от пыли. Эффективным способом повышения надежности изоляции КРУН является обмазка изоляторов гидрофобными пастами.

В шкафах следует поддерживать микроклимат с относительной влажностью воздуха 60-70%. Для этого шкафы утепляются минераловатными плитами и оборудуются электроподогревателями, которые должны автоматически включаться. Когда относительная влажность составляет более чем 65-70%.

Значительные понижения температуры наружного воздуха могут привести также к неудовлетворительной работе встроенной в шкафы аппаратуры. Поэтому при температуре ниже 5 С должен предусматриваться обогрев счетчиков и релейной аппаратуры, а при температуре -25 °С - обогрев масляных выключателей.

Автоматическое включение нагревательных устройств выполняется с помощью реле влажности воздуха (вла-горегулятор ВДК) и термореле (датчик ДТКБ). Упрощенная схема устройства для сушки воздуха и отопления в шкафах КРУ приведена на рис. 5.7.

В летнее время из-за нагрева солнечными лучами температура КРУН может превысить максимально допустимую (40 °С), что отрицательно сказывается на работе контактных соединений аппаратов, концевых кабельных разделок и т. д. Снижение перегрева КРУН солнечными лучами достигается окраской поверхности шкафов белой краской, установкой навесов, устройством принудительной приточно-вытяжной вентиляции.

Укажем на опасность, которой может подвергнуться персонал, обслуживающий комплектные РУ. При недовключении масляного выключателя или повреждении его контактной системы в дугогасительной камере под воздействием тока нагрузки или тока КЗ может возникнуть дуга, при этом масло разлагается дугой с образованием взрывоопасной смеси газов. Отмечены случаи, когда взрывоопасная смесь газов накапливалась в верхних невен-тилируемых отсеках комплектных РУ и взрывалась при благоприятных условиях.

Взрывоопасны выключатели с пружинными приводами из-за недостаточного усилия рабочих пружин, которые недовключают выключатель или включают его без посадки привода на щелку.

Наиболее опасно ручное включение выключателей на неустраненное КЗ. У выключателей ВМПП-10 даже небольшая задержка кнопки в конечном (утопленном) положении приводит к повторному включению на КЗ после его автоматического отключения. Для безопасности персонала, включающего выключатель на возможное КЗ следует пользоваться переносной кнопкой дистанционного управления подсоединяемой шланговым проводом к розетке привода.

Пои обслуживании КРУ и выполнении ремонтных работ пересоналу запрещается:

проникать в высоковольтную часть ж без снятия напряжения и наложения заземлении;

накладывать заземления (включать стационарные заземлители) без видимого разрыва электрической цепи и без проверки отсутствия напряжения на заземляемых токопроводящих частях;

производить работы на выключателе или приводе при взведенных пружинах и включенных цепях управления;

выводить из работы блокирующие устройства, демонтировать защитные шторки и перегородки между отсеками ячеек;

открывать выхлопные (разгрузочные) клапаны, так как это может привести к отключению выключателей;

производить осмотры и работы в КРУН во время грозы и дождя.

При ремонтах КРУ имели место случаи тяжелого травматизма. Опыт показывает. Что для выполнения ремонтных работ в ячейках КРУ целесообразно в каждом отдельном случае рассматривать возможность полного обесточения той или иной секции и неподвижных разъединяющих контактов. Необходимо предупреждать персонал об опасности при работах в ячейках, где может оказаться напряжение со стороны соседней секции или от трансформатора. Внутри таких ячеек на шторках должны быть нанесены предупреждающие надписи, например «Внимание! Напряжение снизу!». При выводе в ремонт сборных шин КРУ следует шторки вводных ячеек секционных выключателей и трансформаторов собственных нужд запирать на замок, а ячейки присоединений, по которым может быть подано напряжение, закрывать переносными ограждениями с четкими предупреждающими надписями. В процессе ремонта должно категорически запрещаться перемещение защитных ограждений, снятие и открытие шторок, препятствующих проникновению в отсек при наличии там напряжения.

В процессе ремонта должно категорически запрещаться перемещение защитных ограждений, снятие плакатов и заземлений, снятие замков со шторок и дверей ячеек.

Комплектные распределительные устройства (КРУ) - это категория электроустановок, которые служат для получения и распределения электрической энергии и тока, но только одной конкретной категории напряжения. Все комплектные распределительные устройства содержат набор агрегатов коммутационного типа, а также ряд вспомогательных аппаратов РЗиА и измерителей для ведения учёта. Ниже рассмотрим основную классификацию КРУ.

Типизация КРУ

Назначение комплектных распределительных устройств зависит от их типа и основной классификации. Их делят:

По выполнению задач секционирования:

По количеству имеющихся систем сборных шин:

• с наличием одинарной системы сборных шин;
• с наличием двойной системы сборных шин.

По структуре используемой схемы:

• радиального типа;
• кольцевого типа.

По месту установки и размещения:

1. Комплектные распределительные устройства наружной установки - это тип специальных аппаратов, силовые проводники которого размещаются на открытом пространстве, но они никак не защищены от влияния внешних факторов. К категории таких установок также относят комплектное распределительное устройство взрывозащищенное отходящего типа присоединения. Основное его назначение - прием с дальнейшим распределением электроэнергии напряжением от 6 кВ и частотой до 50 Гц. Защищает сети с изолированной нейтралью. В редких случаях может монтироваться в помещениях или в середине шахт.
2. Комплектные распределительные устройства внутренней установки - тип специальных аппаратов, что монтируются в закрытых помещениях или же силовые проводники, защищенные от влияния внешних факторов кожухами специального типа, в т.ч. и в шкафах КРУН. Такие внутренние комплектные распределительные устройства 6, 10, 35 Кв от производителя специально разрабатываются для работы в сетях с трехфазным потоком энергии.

Выбор необходимого типа комплектных распределительных установок зависит в первую очередь от типа производства и его потребностей.

Производство КРУ и области их применения

Все КРУ имеют общепромышленное назначение и часто применяются в качестве распределительных агрегатов на электрических станциях и подстанциях крупных предприятий, метрополитена, железных дорог, на горных предприятиях нефтегазового комплекса.

Шкаф комплектных распределительных устройств с выключателем напряжением разделяется на несколько базовых секций, которые имеют металлические перегородки в целях изоляции друг от друга. Четыре секции всегда являются хранилищем высоковольтного оснащения, а пятый отсек релейного типа - низковольтный, также на его дверцах монтируются измерители для учета потребляемой электроэнергии. В секции линейных шин устанавливают трансформаторы тока, заземлители, предохранители и ограничители во избежание перенапряжения. Потому все шкафы оснащаются вакуумным выключателем напряжения. Монтаж КРУ производится, исходя из конструкционных особенностей, основного назначения и типа подобной установки.