Эксплуатация электрических сетей, пускорегулирующей аппаратуры, аппаратуры защиты, управления и контроля

Используемая в сетях и на предприятиях электрическая аппаратура отличается большим многообразием. К ней можно отнести все виды выключателей, рубильников, контакторов, реле, магнитных пускателей, контроллеров, командоаппаратов, реостатов, предохранителей, а также комплектные устройства из аппаратов, измерительных приборов и др.

Для качественного и бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией необходимы: надежное согласование всех эле­ментов энергосистемы (источника электроэнергии, сети, нагрузки, устройств управления и зашиты); развитая система их эксп­луатации и контроля; правильно организованная периодичность профилактик, ревизий и ремонтов.

По уровню надежности электроснабжения всех потребителей электроэнергии разделяют на три категории. К первой категории относят электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, зна­чительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогосто­ящего основного оборудования, массовый брак продукции, рас­стройство сложного технологического процесса, нарушение фун­кционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Питание таких электроприемников обеспечивается от двух не­зависимых взаимно резервирующих источников. Перерыв в элек­троснабжении допускается лишь на время автоматического вос­становления питания при отказе одного из источников. Независи­мым называется источник питания, на котором в послеаварийном режиме сохраняется напряжение при исчезновении его на другом источнике питания.

Из электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необ­ходима для безаварийной остановки производства с целью пре­дотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреж­дения дорогостоящего основного оборудования. Электроснабже­ние этой группы осуществляется от трех независимых взаимно резервирующих источников питания.

Ко второй категории относят электроприёмники, пере­рыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промыш­ленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значи­тельного количества городских и сельских жителей. Такие электроприёмники рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Пере­рыв в электроснабжении допустим лишь на время включения резер­вного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. Питание элсктроприемников второй категории допускает­ся и по одной воздушной линии, но в этом случае необходимо обес­печить аварийный ремонт линии за время не более одних суток.

К третьей категории относят все остальные электро­приемники, электроснабжение которых может выполняться от одного источника питания при условии, что его перерывы, необ­ходимые для ремонта и замены поврежденного элемента, не пре­вышают одних суток. Исполнение электрической аппаратуры дол­жно соответствовать условиям окружающей среды (см. § 1.2).

Основными задачами обслуживания сетей и аппаратуры явля­ются: обеспечение надежной работы оборудования и его режимов работы в соответствии с техническими параметрами; соблюдение установленного порядка и последовательности выполнения опе­ративных переключений; контроль за своевременным проведени­ем профилактических испытаний и ремонта оборудования; над­зор и уход за вспомогательным оборудованием и помещениями.

16. Техническое обслуживание и ремонт кабельных ЛЭП

В техническое обслуживание кабельных линий (КЛ) входят ревизии, осмотры и ремонты оборудования, а также осмотры вспомогательных сооружений. Осмотры (обходы) бывают плано­выми и внеочередными (или специальными). Внеочередные осмот­ры производятся при появлении условий, которые могут вызвать повреждения линий, а также после их автоматических отключе­ний, даже если их работа не нарушена. Техническое обслужива­ние и ремонт осуществляются на основе перспективных, годовых и месячных планов работ. Во время ревизий и осмотров проводят профилактические измерения и устраняют мелкие повреждения и неисправности.

К работам по техническому обслуживанию относятся: плановые и внеочередные обходы и осмотры КЛ (периодич­ность осмотров приведена в табл. 4.1);

· установка, замена и осмотр концевых воронок и соединитель­ных муфт О;

· измерение сопротивления соединений проводов — болтовых, плашечных и болтовых переходных, а также мест соединения жил кабелей;

· проверка колодцев КЛ;

· работы и измерения, связанные с проверкой конструктивных элементов КЛ при приемке их в эксплуатацию;

· надзор за работами, проводимыми вблизи линий электропере­дачи сторонними организациями;

^· контроль за знаками, обозначающими трассу КЛ; контроль состояния и замена нумерации и предупредительных плакатов;

· контроль за температурным режимом оболочек кабелей.

Кабельные линии, особенно проложенные в земле, необходимо защищать от коррозии. Хотя кабели имеют защитные антикоррози­онные покрытия, эти покрытия с течением времени разрушаются, что может привести к аварии. Особенно большие разрушения обо­лочек кабелей возникают в почвах с низким электрическим сопро­вождением и в местах, где функционирует электрифицированный транспорт па постоянном токе. Для зашиты металлических оболо­чек кабелей применяют катодную поляризацию, электрический дре­наж и протекторную защиту.

При различных видах повреждений, а также при повреждениях, связанных с проведением профилактических испытаний повышен­ным напряжением, необходимо быстро ремонтировать кабельные линии во избежание нарушения нормальной схемы электроснабже­ния. Чаще всего происходят механические повреждения кабельных линий при производстве различных земляных работ из-за невыпол­нения требований правил охраны электрических сетей. Часто при­чиной выхода из строя кабельной линии является пробой соедини­тельных и концевых муфт из-за их некачественного монтажа.

Изоляцию кабельных линий испытывают с помощью специ­альных высоковольтных выпрямительных установок. Минус от ис­точника постоянного тока подается на жилу кабеля, плюс — на землю. Состояние кабеля определяют по току утечки. При удов­летворительном состоянии кабеля ток утечки при подъеме напря­жения за счет зарядки его емкости резко возрастает, затем быстро снижается до 10-20 % от максимального. Результаты испытания кабеля считаются удовлетворительными, если не наблюдалось скользящих разрядов, толчков тока утечки или нарастания его установившегося значения, а сопротивление изоляции, измерен­ное мегаомметром после испытания, оставалось неизменным. При наличии дефектов в кабеле пробой изоляции в большинстве слу­чаев происходит в течение первой минуты после подачи испыта­тельного напряжения.

При пробое изоляции с жилы на металлическую оболочку (од­нофазное повреждение) кабели ремонтируют без их разрезания при условии, что изоляция не увлажнена сверх нормы. При по­вреждении жил кабеля этот участок вырезают, вставляют новый отрезок и монтируют две муфты.

Основной причиной повреждений кабельных муфт являются неисправности монтажа: дефекты пайки горловины муфты или некачественная пайка заливочных отверстий, в результате чего герметичность муфты нарушается; слишком крутой изгиб жил ка­беля, из-за чего происходит разрыв бумажной изоляции и муфта теряет электрическую прочность; неправильное или недостаточ­ное заполнение муфты заливочной массой: некачественная при­пайка соединительных гильз или проводника заземления, повреж­дения поясной изоляции у ее обреза и т.д.

При повреждении кабельной линии важно быстро и точно определить место неисправности. В этом случае часто удастся ог­раничиться короткой вставкой кабеля, так как влага из грунта не успевает всосаться в его оболочку на значительную длину, и не нужно выполнять большой объем работ по вскрытию траншей, поскольку известно точное место повреждения.

При аварии сначала определяют характер повреждения. В ка­бельных линиях возможны следующие повреждения:

пробой или нарушение изоляции, вызывающие замыкание одной жилы на землю;

замыкание двух или трех жил на землю;

замыкание двух или трех жил между собой в одном месте;

замыкание двух или трех жил между собой в разных местах;

обрыв одной, двух или трех жил без заземления;

обрыв одной, двух или трех жил с заземлением оборванных: обрыв одной, двух или трех жил с заземлением необорванных;

заплывающий пробой изоляции.

Перед началом работ по выявлению характера повреждения кабельную линию отключают с обеих сторон, проверяют на от­сутствие напряжения и выполняют ее разрядку наложением за­земления на каждую фазу. Большинство повреждений определяют замерением сопротивления изоляции каждой токоведущей жилы кабельной линии по отношению к земле и между каждой парой токопроводяших жил.

Для определения места повреждения кабельной линии сначала весьма приблизительно выделяется зона повреждения, а затем в ней уточняется место для вскрытия линии. Для обнаружения зоны по­вреждения используют относительные методы, а точное место по­вреждения определяют абсолютными методами. К относительным методам относятся методы: импульсный, колебательного разряда, петли и емкостной. К абсолютным — индукционный и акустический.

Импульсный метод основан на посылке в поврежденную ли­нию зондирующего электрического сигнала и измерении интер­вала времени между моментами его подачи в линию и возвратом отраженного импульса. Импульс отражается от места обрыва ли­нии и по времени возврата импульса можно судить об удаленно­сти места аварии от места приложения сигнала.

Метод колебательного разряда основан на измерении периода (или полупериода) собственных электрических колебаний в ка­беле, возникающих в момент пробоя поврежденного кабеля при приложении к нему испытательного напряжения. Период колеба­ний пропорционален расстоянию до места повреждения.

Метод петли основан на измерениях сопротивлений жил кабе­ля с двух сторон с помощью моста постоянного тока. Разница в показаниях позволяет определить место повреждения.

Емкостной метод основан на измерении емкости частей обо­рванной жилы (между каждой частью жилы и оболочкой) с по­мощью моста переменного тока на частоте I кГц.

Индукционный метод основан на улавливании магнитного поля над кабелем, по которому пропускается ток звуковой частоты (800... 1000 Гц). Передвигая вдоль кабеля приемную рамку со сталь­ным сердечником, в цепь которой через усилитель включены на­ушники, электромонтер находит место повреждения по макси­мальному уровню звукового сигнала.

Акустический метод основан на прослушивании с поверхности земли звуковых колебаний, вызываемых искровым разрядом в месте повреждения.

В настоящее время существует множество приборов и устройств для обнаружения повреждений кабельной линии, основанных на реализации одного или нескольких указанных методов.

16.1. Анализ аварийных режимов и отказов оборудования.

Выбор аппаратуры защиты

Анализ отказов и неноминальных режимов работы электрических машин позволяет выделить следующие типы аварий, часто встречающиеся на практике:

· короткое замыкание (КЗ) на зажимах машины либо в обмотке

· статора;

· заторможенный ротор при пуске двигателя (режим КЗ двигате­ля, особенно часто встречается при его прямом пуске);

· обрыв фазы обмотки статора (часто встречается при защите обмоток плавкими предохранителями);

· технологические перегрузки, возникающие при набросе на­грузки в процессе работы двигателя;

· нарушение охлаждения, вызванное неисправностью системы принудительной вентиляции двигателя;

· уменьшение сопротивления изоляции, происходящее в резуль­тате старения изоляции из-за циклических температурных перс грузок.

Аварийные режимы в цепи асинхронного двигателя могут выз­вать либо кратковременное увеличение тока в 12... 17 раз по срав­нению с номинальным, либо длительное протекание тока, в 5...7 раз превышающего его номинальное значение.

Для защиты электрических цепей от режима КЗ широко при­меняются автоматические выключатели, токовые реле и предох­ранители. При перегрузке по току требуется другое защитное обо­рудование. Так, при обрыве одной из фаз асинхронного двигателя наиболее эффективными являются минимальная токовая и тем­пературная зашиты; менее эффективной, но работоспособной — тепловая защита (тепловые реле). При заторможенном роторе весь­ма эффективны максимальные токовые реле и температурная за­щита, менее эффективна — тепловая зашита. При перегрузке луч­шие результаты дает температурная зашита. Эффективны также тепловые реле. При нарушении охлаждения двигателя только тем­пературная зашита может предотвратить аварию.

Уменьшение сопротивления изоляции статорной обмотки дви­гателя может спровоцировать как перегрузку в цепи, так и КЗ. Защита при такой аварии осуществляется специальными устройствами контроля сопротивления изоляции обмотки двигателя.

Основным аварийным режимом в осветительных установках является КЗ. Защита от перегрузки требуется только для осветительных установок, эксплуатируемых внутри помещений и во взрыво- и пожароопасной среде. Наиболее распространенным аппаратом защиты осветительных установок является автоматический выключатель. При включении ламп накаливания появля­ется кратковременный бросок тока, в 10...20 раз превышающий номинальный ток. Примерно за 0,06 с ток снижается до номи­нального. Значение броска тока определяется мощностью ламп. При выборе типа зашиты ламп накаливания необходимо учиты­вать особенности их пусковых характеристик.

В связи с широким распространением силовой полу­проводниковой техники для ее защиты требуется применение эффективных устройств. Одним из главных недостатков силовых полупроводниковых приборов является их низкая перегрузочная способность по току, что накладывает жесткие условия на аппаратуру защиты (по быстродействию, селективности и надежности срабатывания). В настоящее время для защи­ты силовых полупроводниковых приборов от КЗ (как внешних, так и внутренних) применяются быстродействующие автомати­ческие выключатели, полупроводниковые выключатели, ваку­умные выключатели, импульсные дуговые коммутаторы, быст­родействующие плавкие предохранители и др. Целесообразность применения той или иной защиты силовых полупроводнико­вых приборов определяется конкретными условиями их эксп­луатации.

Особое место занимает защита электрических цепей. В на­стоящее время широко используются сети напряжением от 0.4 до 750 кВ. Основными, наиболее опасными и частыми видами по­вреждений в сетях являются КЗ между фазами и замыкание фазы на землю.

Основная масса потребителей получает питание от распреде­лительных сетей напряжением 0,4; 6 и 10 кВ (в последнее время нашли широкое применение сети напряжением 0,66 кВ). Для питания стационарных силовых потребителей и осветительных уста­новок общего назначения применяются трехфазные четырехпроводные сети напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтра­лью. Силовые потребители подключены к линейным напряжениям сети, а осветительные приборы — к фазным. Мощные силовые потребители, например электродвигатели мощностью 160 кВт и выше, имеют напряжения 0,66; 6 и 10 кВ.

Основными аварийными режимами в таких сетях являются: однофазное КЗ (до 60% аварий), трехфазное КЗ (до 10%), двухфазное КЗ на землю (до 20%), двухфазное КЗ (до 10%).

Зашита электрических сетей напряжением до 1000 В осуществля­ется, как правило, аппаратами зашита, а сети напряжением свыше 1000 В имеют релейную защиту.

Самыми распространенными аппаратами зашиты сетей явля­ются автоматические выключатели и предохранители. Если тре­буется иметь защиту с высоким быстродействием, чувствитель­ностью или селективностью, то применяют релейную защиту. выполненную на базе реле и автоматических выключателей.

Электрические сети напряжением до 1000 В внутри помеще­ний должны иметь также защиту от перегрузки, выполненную, как правило, на базе автоматических выключателей с тепловым или комбинированным расцепителями.

Основной задачей, стоящей при выборе аппаратуры защиты потребителей и электрических сетей, является согласование ха­рактеристик устройств зашиты с предельными нагрузочными ха­рактеристиками (зависимостями допустимого тока от длительно­сти его протекания) различных потребителей и сетей (проводов и кабелей). Для каждого конкретного типа потребителей наиболее полное согласование может быть достигнуто при использовании определенного типа аппаратов зашиты. В случае полного согласо­вания вольт-амперные и временные характеристики аппарата за­шиты на графике проходят выше и как можно ближе к нагрузоч­ной характеристике потребителя.

17. Эксплуатация и ремонт электрического оборудования распределительных устройств.

Осмотр электрооборудования распределительных устройств (РУ) следует проводить регулярно, в соответствии со сроками.

При осмотре РУ проверяются:

· исправность отопления и вентиляции;

· исправность освещения и сети заземления;

· наличие переносных заземлений, средств защиты и средств по оказанию первой медицинской помощи пострадавшим от несча­стных случаев, а также противопожарных средств;

· уровень и температура масла в маслонаполненных аппаратах, отсутствие течи масла;

· состояние изоляции (запыленность, наличие трещин. следов разрядов, выпадение росы на поверхности изоляторов);

· состояние контактов, нагрев контактных соединений;

· целостность пломб счетчиков и реле;

· состояние помещения (исправность дверей и окон, отсутствие течи в кровле и междуэтажных перекрытиях, наличие и исправ­ность замков).

^; При осмотрах комплектных распределительных устройств внут­ренней (КРУ) и наружной (КРУН) установки следят за качеством уплотнении дверей, днищ в местах прохода кабелей, отсут­ствием щелей в стыках шкафов, через которые могут проникать мелкие животные. Оборудование КРУ и КРУН осматривают через специальные окна, люки, сетчатые ограждения.

Внеочередные осмотры открытых РУ проводят при неблагоп­риятных погодных условиях — сильном тумане, мокром снеге, гололеде или усиленном загрязнении изоляции. Результаты обхо­да записывают в специальный журнал для принятия мер по уст­ранению недостатков.

Контроль контактных соединений. Контактные соединения — са­мые уязвимые места в электрической цепи и при эксплуатации на них следует обращать особое внимание. Состояние контактных соединений шин и аппаратов определяют внешним осмотром и при помощи специальных измерений. При внешнем осмотре об­ращают внимание на цвет поверхности контактных соединений и испарение влаги с них (при дожде или снеге), а также на наличие свечения или искрения контактов.

Качество контактных соединений определяется их переходным сопротивлением, падением напряжения и температурой.

Переходное сопротивление измеряют микроомметрами на от­ключенном и заземленном оборудовании и сравнивают его с со­противлением целого участка шины (отличие должно быть не бо­лее чем в 1,2 раза). Падение напряжения на контактном соединении определяют под напряжением с помощью измерительной штат и и милливольтметра, укрепленного на ней. Температуру нагрева определяют с помощью электротермометров, термоука­зателей (термопленок) одно- или многократного действия, тер­мосвечей, тепловизоров и пирометров.

Если контактное соединение- не удовлетворяет определенным требованиям, его ремонтируют. Для этого его разбирают, очища­ют поверхности от окислов и загрязнений и защищают от корро­зии смазкой. При сборке затяжку болтовых соединений выполня­ют ключом с регулируемым крутящим моментом во избежание деформации шин и разрыва болтов.

Изоляторы должны проходить периодический осмотр с про­веркой на целостность фарфора, арматуры, глазури. Отложения пыли и грязи на изоляторах, безопасные в сухую погоду, могут привести в возникновению разрядов и перекрытию в сырую по­году. В процессе эксплуатации изоляторы периодически очищают, протирая их вручную, используя пылесос с фигурными изоляци­онными щетками или обмывая струей воды под давлением. Со­стояние изоляции изоляторов и вводов определяют по значению тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ).

В процессе эксплуатации КРУ выполняется следующий комп­лекс работ:

· надзор и уход за электрооборудованием, установленном в КРУ;

· надзор за помещениями КРУ;

· устранение неисправностей, которые могут привести к отказу в работе;

· профилактические испытания и измерения;

· поддержание в помещениях КРУ температурного режима.

При осмотрах КРУ обязательно проверяют резервные шкафы и выдвижные элементы. Все работы на выдвижных элементах КРУ производят после выдвижения их в ремонтное положение. Категори­чески запрещаются вес работы, а также расчленение разъемов реле и выключателей при рабочем положении выдвижных элементов.

18. Техническое обслуживание электрических аппаратов

Основными элементами коммутационных аппаратов являются электромагнит, дугогасительное устройство и контактная система.

Электромагниты преобразуют электрическую энергию проте­кающего по обмотке тока сначала в магнитную энергию, создаю­щую магнитное поле, а затем в механическую, вызывающую по­явление электромагнитной тяговой силы или вращающего момента. Линейные перемещения или углы поворота элементов магнитных систем электрических аппаратов обычно невелики и измеряются в сантиметрах или градусах соответственно. Электромагнитные си­стемы, наиболее распространенные для низковольтных аппаратов, показаны на рис. 19.

Для дугогасительных систем используют дугогасительные камеры (рис. 4.2), в которых применяют следующие способы гашения дуги:

· удлинение (чем длиннее дуга, тем большее напряжение необ­ходимо для ее поддержания);

· удаление пыли, грязи, масляных пятен с поверхности аппарата; частичная разборка отключенных аппаратов (для проверки и обслуживания внутренних механизмов, контактных групп, дугогасительных устройств);

· контроль состояния контактных групп (осмотр, зачистка кон­тактов, в необходимых случаях замена или ремонт);

· контроль состояния дугогасительных устройств (очистка дугогасительных камер, в необходимых случаях их замена или ремонт):

· контроль работы механических частей привода подвижных эле­ментов (очистка, смазка трущихся и подвижных частей, замена пружин в необходимых случаях);

· контроль номинальных параметров аппаратов (если возможно).

Рис. 19. Электромагнитные системы электрических аппаратов: а-клапанная: б— броневая; в- Ш-образная; г-открытый соленоидный электромагнит: д-с поворотным якорем; е- открытая с ферромагнитным токоведущими пластинами; ж- плоская для многоконтиктных реле; з-с Z-образным якорем лля реле защиты