Конспект лекций образовательной программы дополнительного профессионального образования
 Скачать 1.51 Mb.
|
|
ТЕМА 2. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ И ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ Силовые трансформаторы, автотрансформаторы и преобразовательные агрегаты Общие сведения о силовых трансформаторах Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном токе от электрических станций к потребителям. С помощью трансформаторов напряжение повышается от генераторного до значений, необходимых для электропередач системы (35... 750 кВ), а также многократное ступенчатое понижение напряжения до значений, применяемых непосредственно в приемниках электроэнергии (0,22...0,66 кВ). В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода. На повысительных и понизительных подстанциях применяют трехфазные или группы однофазных трансформаторов с двумя или тремя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. Двухобмоточные трансформаторы номинальной мощностью больше 25 MB•А выполняются с расщепленной обмоткой вторичного напряжения 6... 10 кВ. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжений принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН. В настоящее время применяются трансформаторы следующих стандартных номинальных мощностей: 25,40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10000, 16000, 25000, 32000, 40000, 63000,80000, 160000кВ•А. 19 Условные обозначения типов трансформаторов состоят из букв, которые обозначают: первые буквы: О - однофазный, Т - трехфазный; последняя буква: Н - выполнение одной обмотки с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН); Р - трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения; Т - трехобмоточный трансформатор; М, Д, ДЦ, С, 3 - система охлаждения трансформаторов. В настоящее время трансформаторы выполняются с переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) и с переключением ответвлений обмотки под нагрузкой - РПН (табл. 1). Переключение без возбуждения осуществляется после отключения всех обмоток от сети при помощи ответвлений обмотки ВН или СН. Таблица 1 Ответвления обмоток трансформаторов с РПН на обмотке ВН Вид трансформатора Напряжение, кВ Мощность, МВ•А Число ответвлений Двухобмоточный 35 110 220 1…6,3 6,3 и более 32…160 ±6×1,5 % ±9×1,78 % ±8×1,5 % Трехобмоточный 35 110 220 6,3 6,3…80 25…63 ±6×1,5 % ±9×1,78 % ±8×1,5 % Трехфазные понижающие трансформаторы мощностью 2 5... 80 000 кВ•А напряжением до 3 5 кВ включительно имеют четыре ответвления (± 2×2,5 %) номинального напряжения. Понижающие трансформаторы напряжением 110 и 220 кВ имеют ответвления для ПБВ только в трехобмоточном исполнении на обмотках СН при напряжении 38,5 кВ. Трансформаторы с воздушным охлаждением называются сухими (С). Изготовляются мощностью до 1600 кВ•А включительно для установки в закрытых помещениях. Преимущество сухих трансформаторов заключается в их пожаробезопасности и сравнительной простоте конструкции. Естественное масляное охлаждение (М) применяется для транс- форматоров мощностью до 6300 кВ•А. При мощности трансформаторов 10000 кВ•А и более применяется масляное охлаждение с воздушным дутьем (Д). Обдувание поверхности радиаторов позволяет увеличить теплоотдачу на 50% и более. В настоящее время трансформаторы снабжаются системой дутьевого охлаждения при помощи вентиляторов. Масляное охлаждение с принудительной циркуляцией (Ц) позволяет значительно увеличить отвод тепла. К баку масляного трансформатора подключают центробежный насос, который прогоняет горячее масло через 20 воздушный или водяной охладитель. На трансформаторах мощностью 63 MB•А и более используют две системы охлаждения ДЦ. Трансформаторы с охлаждением негорючим жидким диэлектриком совтолом (Н) изготовляются мощностью до 2500 кВ•А включительно. Буква 3 обозначает, что трансформатор без расширителя и защита осуществляется с помощью азотной подушки. Пример условного обозначения трансформатора ТРДН-40000/110: трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой НН, масляным охлаждением, дутьем и естественной циркуляцией масла, РПН, номинальной мощностью 40 000 кВ•А, напряжением 110 кВ. Важным параметром подключения трансформатора к сети является группа и схема соединений его обмоток. Группой соединений называют угловое (кратное 30°) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями холостого хода трансформатора. Возможны четыре схемы соединения силовых трансформаторов: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью Y H , треугольник А, зигзаг Z. Группа соединений указывается числами от 0 до 12. Например, 11 соответствует углу 330°. На электрических станциях и подстанциях наибольшее распространение получили следующие схемы и группы соединений двухобмоточных трансформаторов: звезда - звезда с выведенной нейтралью Y/Y H - 12; звезда - треугольник Y/Д - 11; звезда с выведенной нейтралью - треугольник Y H /A -11. В трехобмоточных трансформаторах наиболее часто применяются соединения: звезда - звезда с выведенными нейтралями - треугольник Y / Y H / A - 11,12. Общие сведения об автотрансформаторах Автотрансформаторы применяются при небольших коэффициентах трансформации (менее 2), при которых они более экономичны, чем трансформаторы. Кроме того, автотрансформаторы применяются в сетях напряжением 220 кВ и выше для регулирования напряжения (линейные регуляторы). Автотрансформаторы с первичным напряжением ВН 220 кВ имеют номинальные мощности 32, 63, 125 и 200 MB•А. Маркировка автотрансформаторов начинается с буквы А, например, АТДЦТН- 2000000/220 обозначает автотрансформатор трехфазный с масляным охлаждением с принудительной циркуляцией и дутьем, трехобмоточный, с РПН, номинальной мощностью 200000 кВ•А, напряжением 220 кВ. Трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы изготовляются с соединением обмоток ВН (220 кВ) и СН (110 кВ) в звезду и добавочной обмотки НН (6,3...38,5 кВ) в треугольник. 21 Преобразовательные агрегаты Преобразовательные агрегаты предназначены для питания: электролизных установок цветной металлургии и химической промышленности; дуговых вакуумных и графитировочных электропечей; установок для электрохимической обработки металлов и гальваностегии; цеховых сетей постоянного тока, от которых питаются электроприводы, не требующие регулирования подводимого к ним напряжения. В качестве преобразователей переменного тока в постоянный используются кремниевые выпрямительные агрегаты. Характеристики преобразовательных установок, для которых предназначены эти агрегаты, приведены в табл. 2. Для электролизных установок цветной металлургии и химической промышленности применяются кремниевые выпрямительные агрегаты. Каждый агрегат состоит из трансформатора, одного или двух, или четырех выпрямительных блоков, и другого комплектующего оборудования. Трансформаторы для полупроводниковых агрегатов электролизных установок применяются типа ТДНП -10000 ... 40 000/10...35 - трехфазные с РПН. Кремниевые выпрямительные агрегаты для дуговых вакуумных электропечей и графитировочных печей аналогичны выпрямительным блокам агрегатов для электролизных установок. Таблица 2 Характеристики преобразовательных установок Назначение Параметры Характеристика режима работы Сила тока, кА Напряжение, В Регулирование выпрямленного напряжения График нагрузки Электролизное производство 12,5... 175 75, 150, 300, 450, 600, 850 Требуется Равномерный непрерывный Дуговые вакуумные печи 12,5 ...37,5 75 » Равномерный Графитирован- ные печи 25. ..200 150,300 » Неравномерный Электрохимичес кая обработка металлов 0,1. ..25 6, 12, 24, 48 » Преимущественно равномерный Электрифициров анный транспорт 0,5. ..3,2 275, 600, 825, 1650, 3300 Не требуется Преимущественно неравномерный Цеховые сети постоянного тока 14 230 » Преимущественно равномерный 22 Трансформаторы для выпрямительных агрегатов дуговых вакуумных электропечей применяются типа ТМНПВ - 4000...12 500/6...10. Для питания вакуумных электропечей применяются также параметрические источники тока (ПИТ), главной особенностью которых является высокая точность стабилизации тока нагрузки при емкостном характере коэффициента мощности и при его значении, равном единице. ПИТ, состоит из трансформатора, трехфазного резонансного реактора, конденсаторной установки, выпрямителя и вспомогательных устройств. Разработаны, ПИТ на номинальные токи 12,5; 25; 37,5; 50 кА и номинальное напряжение 75 В. В установках для электрохимической обработки металлов и нанесения различных гальванических покрытий применяют кремниевые преобразовательные агрегаты. Для таких установок требуется регулирование выпрямленного тока в широких пределах, что обеспечивается соответствующим регулированием напряжения. Агрегаты ВАКР и ВАК выполнены на тиристорах и могут работать в режиме автоматического и ручного регулирования выпрямленного напряжения и тока. Коммутационная аппаратура напряжением выше 1 кВ Выключатели напряжением выше 1 кВ Выключатель предназначен для коммутации рабочих и аварийных токов. При разрыве цепи разомкнувшимися контактами выключателя возникает электрическая дуга, которая должна гаситься в специальных устройствах. Контакты выключателя находятся внутри камеры в разомкнутом состоянии. Дугогасительные устройства выключателей используют следующие принципы быстрого гашения дуги: охлаждение дуги посредством перемещения ее в окружающей среде; обдувание дуги воздухом или холодными неионизиро- ванными газами; расщепление дуги на несколько параллельных дуг малого сечения; удлинение, дробление и соприкосновение дуги с твердым диэлектриком; размещение контактов в интенсивно деионизирующей среде; создание высокого давления в дуговом промежутке и т. п. В зависимости от применяемой дугогасительной среды выключатели бывают жидкостные и газовые, из них наиболее распространены масляные и воздушные. В масляных выключателях дугогасительной средой является трансформаторное масло, в воздушных сжатый воздух. Кроме воздушных и масляных имеется много других видов выключателей. Так, в автогазовых выключателях используется дутье газов, образующихся под действием высокой температуры дуги. В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется в среде элегаза. Выпускаемые отечественной промышленностью масляные выключатели имеют две конструктивные разновидности: много- и малообъемные. В выключателях с большим объемом масла трансформаторное масло используется для гашения дуги и изоляции токоведущих частей друг от друга и от земли. Эти выключатели применяются на напряжении 35 кВ и выше с номинальными токами 630... 2000 А. Многообъемные масляные выключатели 23 предназначены для наружной установки. В малообъемных масляных выключателях трансформаторное масло используется только как средство гашения дуги; бачки (или горшки, или колонки) этих выключателей во время работы находятся под напряжением, поэтому они изолируются от заземленных частей посредством наружных изоляторов. Маломасляные выключатели применяются на напряжении 10 (6)...35 кВ. В воздушных выключателях гашение дуги производится сжатым воздухом. В большинстве конструкций воздушных выключателей гасительные камеры размещаются в фарфоровых изоляторах. Эти выключатели применяются на напряжении 35 кВ и выше, в основном для наружной установки. Для сетей напряжением 6 и 10 кВ выпускаются выключатели с электромагнитным дутьем, а также вакуумные выключатели. Управление выключателем, т.е. его включение и отключение, может производиться вручную, дистанционно или автоматически. Механизм для включения и отключения выключателя называется приводом. У большинства выключателей он представляет собой отельный аппарат - электромагнитный, пружинный, грузовой или пневматический, соединяемый с приводным валом выключателя. Выключатели нагрузки напряжением выше 1 кВ В установках напряжением 6... 10 кВ, особенно в распределительных пунктах, на цеховых подстанциях предприятий, в городских сетях, широко используются выключатели нагрузки с небольшой дугогасительной камерой, в которой может быть отключен ток только рабочего режима, но они не рассчитаны на отключение тока короткого замыкания. При размыкании контактов выключателя нагрузки создается видимый разрыв цепи. Выключатели нагрузки в сочетании с высоковольтными предох- ранителями (ВНП) в известной мере заменяют силовой выключатель. Выключатели нагрузки выполняются на номинальные токи 200 и 400 А, наибольший рабочий ток отключения 400 и 800 А. Плавкие предохранители напряжением выше 1 кВ Плавкие предохранители выполняют операцию автоматического отключения цепи при превышении определенного значения тока. После срабатывания предохранителя необходимо сменить плавкую вставку или патрон, чтобы подготовить аппарат для дальнейшей работы. Ценными свойствами плавких предохранителей являются простота устройства, относительно малая стоимость, быстрое отключение цепи при коротком замыкании (меньше одного периода), способность предохранителей типа ПК ограничивать ток в цепи при КЗ. К недостаткам плавких предохранителей относятся следующие: предохранители срабатывают при токе, значительно превышающем номинальный ток плавкой вставки, и поэтому избирательность (селективность) отключения не обеспечивает безопасность отдельных участков сети; отключение цепи плавкими предохранителями связано обычно с 24 перенапряжением; возможно однофазное отключение и последующая ненормальная работа установок. Несмотря на указанные недостатки, плавкие предохранители широко применяются для защиты силовых трансформаторов мощностью до 2500 кВ•А на напряжении 10 кВ, электродвигателей, распределительных сетей и измерительных трансформаторов напряжения. Наибольшее распространение получили кварцевые и газогенерирующие предохранители. В кварцевых предохранителях (ПК) патрон заполнен кварцевым песком, и дуга гасится путем удлинения, дробления и прикосновения с твердым диэлектриком. В газогенерирующих предохранителях для гашения дуги используются твердые газогенерирующие материалы (фибра, винипласт и др.). Газогенерирующие предохранители выполняются с выхлопом и без выхлопа газа из патрона при срабатывании. Предохранители с выхлопом газа из патрона называют также стреляющими (ПСН -10 и ПС - 35), поскольку срабатывание их сопровождается звуком, похожим на ружейный выстрел. Предохранители напряжением выше 1 кВ выполняются как для внутренней, так и для наружной установки. Разъединители, отделители и короткозамыкатели напряжением выше 1 кВ Разъединителем называется электрический аппарат для оперативного переключения под напряжением участков сети с малыми токами замыкания на землю и создания видимого разрыва. По условиям техники безопасности при производстве работ в установках необходимо иметь видимые разрывы цепи, откуда может быть подано напряжение. Указанное требование обеспечивается разъединителями, которые не имеют устройств для гашения дуги и не допускают переключений под нагрузкой. Поэтому их оснащают блокировкой, предотвращающей отключение нагрузочного тока. Правилами устройства электроустановок допускается отключать, разъединителями холостой ток открыто установленных трансформаторов: напряжением 10 кВ - мощностью до 630 кВ•А; напряжением 20 кВ - мощностью до 6300 кВ•А; напряжением 35 кВ - мощностью до 20000 кВ•А; напряжением, НО кВ - мощностью до 40 500 кВ • А; уравнительный ток линий при разности напряжений не более 2 %, заземление нейтралей трансформаторов и дугогасящих катушек, токи замыкания на землю (не превышающие 5 А при напряжении 35 кВ и 10 А при напряжении 10 кВ), а также небольшие зарядные токи линий. Конструктивно разъединители могут быть внутренней и наружной установок. Разъединители управляются приводами вручную или дистанционно (но не автоматически). Отделителями называются аппараты напряжением от 35 кВ и выше, имеющие надежную конструкцию контактов и снабженные специальным приводом, позволяющим осуществлять автоматическое отключение подвижной 25 части отделителя. Отделители напряжением 35...220 кВ допускают отключение тока холостого хода трансформаторов и зарядного тока воздушных линий электропередач любой протяженности при бестоковой паузе, обусловленной Действием защиты и автоматического повторного включения. Включение отделителей производится вручную. Короткозамыкателями называются аппараты напряжением от 35 кВ и выше, имеющие надежную конструкцию контактов и снабженные специальным приводом, позволяющим осуществлять автоматическое включение ножа короткозамыкателя. При включении ножа короткозамыкателя создается металлическое короткое замыкание на подстанциях без выключателей. В сетях с заземленной нейтралью короткозамыкатели однополюсные и создают однофазное КЗ на землю. В сетях с изолированной нейтралью короткозамыка- тели имеют два полюса и создают двухфазное КЗ. Изоляторы и шины распределительных устройств напряжением выше 1 кВ Токоведущие части электроустановок крепятся и изолируются друг от друга и по отношению к земле при помощи изоляторов. Изоляторы для электроустановок напряжением выше 1 кВ изготовляются из фарфора. Изоляторы делятся на линейные, станционные и аппаратные. Линейные изоляторы предназначаются для крепления проводов воздушных линий; аппаратные - для крепления токоведущей части аппаратов; станционные - для крепления шин: в распределительных устройствах. Станционные изоляторы в свою очередь подразделяются на опорные и проходные. Опорные изоляторы ОА, ОБ, ОВ, ОГ, ОД, ОЕ (с механической прочностью А, Б, В, Г, Д, Е) для внутренних установок на напряжение 6...35 кВ служат для крепления шин и аппаратуры распределительных устройств. Изготовляются они с овальным, круглым или квадратным основанием; металлические части (арматура) для крепления изоляторов заделываются снаружи фарфорового корпуса. Опорные изоляторы для наружных установок изготовляются штыревыми (ШТ-35) и стержневыми (СО-35, СТ-110). Для повышения электрической прочности эти изоляторы выполняются с более развитой, чем внутренней установки, поверхностью (ребристые). Проходные изоляторы (для внутренних и наружных установок) предназначены для вывода токоведущих частей из зданий и прокладки шин через стены и перекрытия. Наибольшее применение находят проходные изоляторы ПА и ПБ с токоведущими стержнями прямоугольного сечения на напряжение 6... 10 кВ и силу тока 600... 1500 А. Для установок напряжением 35 кВ и выше проходные изоляторы выполняются обычно с круглыми токоведущими стержнями. Шины в распределительных устройствах напряжением выше 1 кВ изготовляются из меди и алюминия и имеют круглое, прямоугольное и 26 коробчатое сечение. В закрытых установках медные шины применяются только в особых случаях, в открытых установках - в агрессивной среде (морское побережье, территория химических заводов). Как правило, в распределительных устройствах применяются алюминиевые шины. В закрытых установках напряжением до 35 кВ устанавливаются шины прямоугольного (плоского) сечения. В открытых установках шины выполняются круглыми многопроволочными сталеалюминиевыми проводами. В зависимости от значения тока шины собирают по одной, две, три и больше полосы в одном пакете на фазу. Для силы тока больше 3000 А применяют шины коробчатого сечения. Шина фазы А окрашивается в желтый цвет, В - в зеленый, С - в красный. При монтаже жестких плоских и коробчатых шин (если длина ошиновки для алюминия больше 15 м) шины каждой фазы делятся на отдельные участки, соединяемые гибкими перемычками-компенсаторами. Среднюю точку каждого пролета шин глухо закрепляют на соответствующем изоляторе. На других изоляторах ставят приспособления для продольного перемещения шин, вызываемого изменением их температуры. Для предохранения контактных соединений от окисления шины не должны работать при температуре выше 70 °С. Коммутационные аппараты напряжением до 1 кВ Предохранители напряжением до 1 кВ Предохранители применяются для защиты электроустановок от токов КЗ. Защита от перегрузок с помощью предохранителей возможна только при условии, что защищаемые элементы установки будут выбраны с запасом по пропускной способности, превышающим примерно на 25% номинальный ток плавкой вставки. Плавкие вставки предохранителей выдерживают токи, превышающие на 30...50% их номинальные токи в течение одного часа и более. При токах, превышающих номинальный ток плавких вставок на 60... 100%, они плавятся за время менее одного часа. Наиболее распространенными предохранителями, применяемыми для защиты электроустановок напряжением до 1 кВ, являются: ПР - предохранитель разборный; НПН - насыпной предохранитель, неразборный; ПНР-2 - предохранитель насыпной, разборный. Шкала номинальных токов предохранителей 15... 1000 А. Наполнителем является кварцевый мелкозернистый песок. Плавкие предохранители делят на инерционные - с большой тепловой инерцией, т. е. способностью выдерживать значительные кратковременные перегрузки током; безынерционные - с малой тепловой инерцией, т. е. с ограниченной способностью к перегрузкам. К первым относятся предохранители с винтовой резьбой и свинцовым токопроводящим мостиком, 27 ко вторым - трубчатые предохранители с медным токопроводящим мостиком. Автоматические выключатели Автоматические выключатели (автоматы), не обладая недостатками предохранителей, обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей сетей, как от токов перегрузки, так и от токов короткого замыкания. Кроме того, они используются и для управления при нечастых включениях и отключениях. Таким образом, автоматические выключатели совмещают в себе одновременно функции защиты и управления. Для выполнения защитных функций автоматы снабжаются либо только тепловыми, либо только электромагнитными расцепителями, либо комбинированными расцепителями (тепловыми и электромагнитными). Тепловые расцепители осуществляют защиту от токов перегрузки, а электромагнитные - от токов короткого замыкания. Действие тепловых расцепителей автоматов основано на использовании нагрева биметаллической пластинки, изготовленной из спая двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. В расцепителе при токе, превышающем тот, на который они выбраны, одна из пластин при нагреве удлиняется больше и вследствие большего ее удлинения воздействует на отключающий пружинный механизм. В результате чего коммутирующее устройство автомата размыкается. Тепловой расцепитель автомата не защищает питающую линию или асинхронный двигатель от токов короткого замыкания. Это объясняется тем, что тепловой расцепитель, обладая большой тепловой инерцией, не успевает нагреться за малое время существования тока КЗ. Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит, который воздействует на отключающий пружинный механизм. Если ток в катушке превышает определенное, заранее установленное значение (ток трогания или ток срабатывания), то электромагнитный расцепитель отключает линию мгновенно. Настройку расцепителя на заданный ток срабатывания называют уставкой ток, уставку тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание называют отсечкой. Электромагнитные расцепители не реагируют на токи перегрузки, если они меньше уставки срабатывания. Таблица 3 Характеристики автоматических выключателей напряжением до 1 кВ Тип Номиналь -ный ток, А Исполнение Вид расщепителя Селективность Э 1000... 6300 Стационарное, выдвижное Полупроводниковый + ВА62 1600 » » + А3710Б... А3740Б 160. ..630 Токоограничивающее Полупроводниковый, электромагнитный — А3730С, А3740С 400, 630 » Полупроводниковый + 28 А3710Ф... А3730Ф 160. ..630 Нетокоограничивающее Электромагнитный, термобиметаллический АЕ20 10... 100 » Комбинированный — АП50Б 1,6...63 » » — В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, автоматы разделяются на неселективные с временем срабатывания 0,02...0,1 с, селективные с регулируемой выдержкой времени и токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005 с. В табл. 3 приведены некоторые характеристики автоматических выключателей. Контакторы и магнитные пускатели Контактор - это аппарат дистанционного действия, предназначенный для частых включений и отключений под нагрузкой силовых электрических цепей. Контакторы не защищают электрические цепи от ненормальных режимов, поскольку у них отсутствуют защитные элементы. Контактор состоит из электромагнитной системы, обеспечивающей дистанционное управление; главных контактов силовой цепи; дугогасительного устройства; блок-контактов, включаемых в цепь автоматики и сигнализации. Контакторы нашли широкое применение в силовых цепях переменного и постоянного тока. В цепях переменного тока применяют преимущественно трехполюсные контакторы серии КТ с номинальными токами 63... 1000 А. Контакторы при числе полюсов два или три допускают 600... 1200 включений в час. В сетях постоянного тока применяют контакторы серии КТП с номинальными токами 80...630 А. Магнитный пускатель - это трехполюсный контактор переменного тока, в котором дополнительно встроены два тепловых реле защиты, включенных последовательно в две фазы главной цепи двигателя. Магнитные пускатели предназначены для управления (пуска, останова, реверса) трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт, а также для защиты их от перегрузки. В отдельных случаях, магнитные пускатели используют для включения и отключения некоторых электроустановок, требующих дистанционного управления (наружное и внутреннее освещение, автоматизированные электроприводы и т. п.). Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется тепловым реле РТ. Тепловое реле надежно защищает электродвигатель от перегрузки, но обеспечивает защиты от коротких замыканий. Объясняется это тем, что тепловое реле имеет большую тепловую инерцию. При коротком замыкании ток может повредить цепи раньше, чем сработает тепловое реле. Кроме того, контакты магнитных пускателей не рассчитаны на отключение токов короткого замыкания. Поэтому в случае применения магнитных пускателей (с тепловыми реле для защиты от перегрузок) для защиты от токов коротких замыканий необходимо устанавливать последовательно с тепловыми реле плавкие предохранители или автоматы с электромагнитными расцепителями. 29 Магнитный пускатель отключает двигатель от сети при исчезновении напряжения или его понижении до 50...70% от номинального значения. До последнего времени наибольшее применение в электрических сетях имели магнитные пускатели серий ПМЕ, ПАЕ, ПМА, однако в настоящее время они заменяются пускателями серий ПМЛ и ПКЛ на номинальные рабочие токи от 4 до 200 А. Кроме указанных аппаратов в сетях напряжением до 1 кВ используются для коммутации кнопки управления, командоаппараты, переключатели и кнопочные посты управления. Назначение заземляющих устройств Заземлитель представляет собой металлический проводник или группу проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Металлические проводники, соединяющие заземляемые части установки с заземлителем, называются заземляющими проводниками. Совокупность заземлителей и заземляющих проводников называют заземляющим устройством, а преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством – заземлением. Заземляют следующие металлические части электроустановок: 1. корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т. п, 2. приводы электрических аппаратов, 3. вторичные обмотки измерительных трансформаторов, 4. каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитов и шкафов, 5. конструкции распределительных устройств, 6. кабельные конструкции, 7. корпуса кабельных муфт, 8. оболочки и брони силовых и контрольных кабелей и проводов, 9. стальные трубы электропроводки и т. п. На воздушных линиях напряжением 6 – 10кВ заземляют железобетонные и металлические опоры, расположенные в населенных местностях, а также каркасы и корпуса электрооборудования (разъединителей, предохранителей, разрядников), установленного на деревянных, железобетонных или металлических опорах. Не заземляют: 1. оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (на опорных поверхностях должны быть зачищенные и не закрашенные места для обеспечения электрического контакта); 2. корпуса электроизмерительных приборов, реле, установленных на щитах, в шкафах, а также на стенах камер распределительных устройств; 3. съемные или открывающиеся части ограждений, шкафов и камер распределительных устройств, установленных на металлических заземленных каркасах. 30 Для заземления электроустановок различных напряжений используют общее заземляющее устройство. Оперативные переключения в электроустановках, особая ответственность при их выполнении Электрическое оборудование распределительных сетей (линии электропередачи, трансформаторы, коммутационные аппараты, устройства релейной защиты и автоматики и т.д.) может находиться в состоянии: работы, ремонта, резерва, автоматического резерва, под напряжением. Очевидно, что оперативное состояние оборудования определяется положением коммутационных аппаратов, которые предназначены для его отключения и включения под напряжение и в работу. Оборудование считается находящимся в работе, если коммутационные аппараты в его цепи включены и образована замкнутая электрическая цепь между источником питания и приемником электроэнергии. Вентильные и трубчатые разрядники, измерительные трансформаторы и другое оборудование, жестко (без разъединителей) подключенное к источнику питания и находящееся под напряжением, считается находящимся в работе. Если оборудование отключено коммутационными аппаратами или расшиновано и подготовлено в соответствии с требованием Правил техники безопасности к производству работ, то независимо от выполнения в нем ремонтных работ в данный момент оно считается находящимся в ремонте. Оборудование считается находящимся в резерве, если оно отключено коммутационными аппаратами и возможно включение его в работу с помощью этих коммутационных аппаратов вручную или с помощью устройства телемеханики. Оборудование считается находящимся в автоматическом Резерве, если оно отключено коммутационными аппаратами, имеющими автоматический привод на включение, и может быть введено в работу действием автоматических устройств. Оборудование считается находящимся под напряжением, если оно подключено коммутационными аппаратами к источнику питания, но не находится в работе (силовой трансформатор на холостом ходу; линия электропередачи, включенная только с одной стороны и отключенная с другой коммутационным аппаратом и т.д.). Каждое устройство релейной защиты и автоматики может находиться во включенном (введенном) в работу и отключенном (выведенном) из работы состоянии. Устройство релейной защиты и автоматики считается включенным в работу, если выходная цепь этого устройства с помощью отключающих устройств (накладок, оперативных контактных перемычек) подключена к электромагнитам управления включающего или отключающего коммутационного аппарата. Устройство релейной защиты и автоматики считается отключенным, 31 если выходная цепь этого устройства отключена с помощью отключающего устройства от электромагнитов управления коммутационного аппарата. Перевод оборудования из одного оперативного состояния в другое происходит в результате оперативных переключений, производимых персоналом оперативно-выездных бригад (ОВБ), а также оперативно- ремонтным и другим персоналом, допущенным к оперативной работе. Изменение оперативного состояния оборудования может произойти и в результате срабатываний устройств релейной защиты и автоматики при разного рода нарушениях в работе распределительных сетей. Изменением оперативного состояния оборудования электроустановок распределительных сетей в нормальном режиме работы, а также при ликвидации аварий руководит диспетчер района распределительных сетей (РРС), в оперативном управлении которого находятся это оборудование и устройства релейной защиты и автоматики. Под оперативным управлением здесь понимается способ управления оборудованием, при котором переключения в электроустановках могут выполняться только по распоряжению диспетчера РРС и в последовательности, определяемой диспетчером. И только в неотложных случаях, когда промедление со снятием напряжения с электроустановки связано с опасностью для жизни людей или угрозой сохранности оборудования (например, при пожаре), оперативному персоналу разрешается в соответствии с местными инструкциями выполнять необходимые отключения оборудования, находящегося в оперативном управлении диспетчера РРС, без получения его распоряжения, но с последующим уведомлением диспетчера о всех выполненных операциях при первой же возможности. В ряде случаев в зависимости от наличия связи с диспетчером РРС, территориального расположения электроустановок, схемы сети и других условий оборудование напряжением 0,4 кВ может находиться в оперативном управлении мастера участка (или другого персонала, наделенного правами оперативного обслуживания) и одновременно в оперативном ведении диспетчера РРС. Оперативное ведение диспетчера РРС – это также способ управления оборудованием, которое передано в оперативное управление персоналу нижестоящих ступеней. Все переключения при таком способе управления производятся лишь после получения согласия (разрешения) диспетчера РРС на переключения, последовательность которых устанавливается уже самостоятельно тем персоналом, в управление которому передано оборудование. Оборудование на центрах питания, как правило, находится в оперативном управлении диспетчера ПЭС. Поэтому отключения для ремонта и включения в работу линий, питающих распределительную сеть, а также переключения, связанные с изменением эксплуатационных режимов работы оборудования на центрах питания, выполняются под руководством 32 диспетчера ПЭС. При этом последовательность выполнения операций по отключению и включению линий, питающих распределительные сети, диспетчер ПЭС предварительно согласовывает с диспетчером РРС, а затем уже диспетчер РРС отдает распоряжение о переключении на РП, РТП, ЗТП и ТП распределительных сетей "своему" подчиненному оперативному персоналу. Перечень оборудования, находящегося в оперативном управлении и в оперативном ведении диспетчера ПЭС и диспетчера РРС, а также переданного в оперативное управление персоналу низших ступеней диспетчерского управления, устанавливаются распоряжением по ПЭС. Таким образом, каждый элемент оборудования электроустановок распределительных сетей может находиться в оперативном управлении только одного лица: диспетчера ПЭС, диспетчера РРС, мастера участка и т.д. Линии электропередачи (линии связи), соединяющие сети двух смежных РРС и пересекающие территориальную границу между ними, находятся, как правило, в оперативном управлении диспетчера одного РРС и в то же время – в оперативном ведении диспетчера другого РРС. При таком способе оперативных взаимоотношений соблюдается принцип централизации управления оборудованием и учитывается влияние оперативных состояний линий связи на режим и надежность работы обеих распределительных сетей. Распоряжение о переключении отдается диспетчером РРС оперативному персоналу непосредственно или с использованием средств связи (телефон, радио). Содержание распоряжения определяется диспетчером, который учитывает сложность задания, надежность работы средств связи, состояние проезжих дорог между электроустановками и другие условия, отражающиеся на выполнении распоряжения. В распоряжении указывается цель и последовательность выполнения операций. При переключениях в схемах релейной защиты и автоматики называется наименование присоединения, автоматического устройства и операция, которую следует выполнить. Лицо, получившее распоряжение, обязано повторить его и получить подтверждение в том, что распоряжение понято им правильно. Такой порядок целесообразен потому, что при повторении появляется возможность взаимного контроля и своевременного исправления ошибки, если она будет допущена отдающим или принимающим распоряжение. Оба участника оперативных переговоров должны ясно представлять себе последовательность намеченных операций и понимать, что их выполнение допустимо по состоянию схемы и режиму работы оборудования. Режим работы оборудования должен, как правило, проверяться до начала переключений, а также в процессе их (если это возможно) с тем, чтобы не допустить возникновения утяжеленных режимов работы (перегрузок, отклонений напряжения от номинального значения и т.д.). Полученное оперативным персоналом распоряжение записывается в 33 оперативный журнал, последовательность операций проверяется по оперативной схеме участка сети, на которой должны быть отмечены положения коммутационных аппаратов к моменту получения распоряжения. С содержанием полученного распоряжения должно быть ознакомлено второе лицо ОВБ, если оно принимает участие в переключениях. Последовательность предстоящих операций не должна вызывать никаких сомнений у лиц, готовящихся к их выполнению. Запрещается оперативному персоналу приступать к выполнению непонятного для него распоряжения. Как показала практика, диспетчеру РРС не следует одновременно с выдачей распоряжения о переключении давать и разрешение на подготовку рабочего места, и допуск к работе. Разрешение на подготовку рабочего места и допуск к работе должны выдаваться после сообщения оперативного персонала о завершении переключений согласно полученному ранее распоряжению. Отметим еще и тот факт, что если распоряжение получено оперативным персоналом, то он уже не может вносить в него какие-либо изменения, а также отказываться от выполнения, кроме случаев, когда выполнение распоряжения диспетчера угрожает жизни людей и сохранности оборудования. Об отказе выполнить распоряжение (в связи с возникшей и непредвиденной ранее ситуацией) оперативный персонал ставит в известность диспетчера, отдавшего распоряжение о переключении. Бланки переключений Переключения на электроустановках распределительных сетей, требующие соблюдения строгой последовательности оперативных действий, выполняются по бланкам переключений. Бланк переключений является единственным оперативным документом, которым персонал пользуется непосредственно на месте выполнения операций – в этом его целесообразность. В бланках переключений указываются операции с коммутационными аппаратами и цепями оперативного тока; операции по включению и отключению стационарных заземлителей, а также по наложению и снятию переносных заземлений; операции по фазировке; по отключению и включению устройств релейной защиты и автоматики и др. Кроме того, в бланках переключений должны указываться и наиболее важные проверочные действия: проверки на месте положений выключателей и разъединителей; проверки положения выключателей в КРУ и КРУН перед каждым перемещением тележек в шкафах; проверка отсутствия напряжения на токопроводящих частях перед их заземлением и т.д. Операции и проверочные действия, вносимые в бланки переключений, должны следовать в порядке очередности их выполнения, иначе применение бланков переключений теряет смысл. Для удобства учета выполненных операций (проверочных действий) каждая из них должна иметь порядковый номер. На проведение сравнительно простых переключений (4 – 5 операций) 34 бланки установленной в энергосистеме формы, как правило, составляются самим оперативным персоналом после получения распоряжения о переключении и записи его в оперативном журнале. Допускается также и заблаговременное составление бланков переключений в течение смены персоналом, который будет выполнять переключения. При составлении бланка переключений персонал тщательно продумывает содержание полученного распоряжения и намечает последовательность его выполнения. Однако само по себе составление бланка переключений еще не гарантирует безошибочности выполнения операций. Необходимо правильное составление бланка и правильное пользование им в процессе переключений. Имеющиеся сведения об авариях, происшедших по вине оперативного персонала, говорят о том, что хотя переключения выполнялись и с выпиской бланка переключений, но иногда бланки были неправильно составлены, либо операции проводились не в той последовательности, которая указывалась в бланках либо ими вообще не пользовались. Бланками переключений нельзя пользоваться пассивно. Каждая операция перед ее выполнением должна быть осмыслена. Необходим тщательный и своевременный самоконтроль, так как допущенные ошибки часто бывают непоправимы. В целях исключения ошибок при составлении бланков переключений и экономии времени, затрачиваемого на их составление, используются так называемые типовые бланки переключений. Эти бланки заранее разрабатываются персоналом РРС, как правило, на переключения, содержащие большое число операций и проверочных действий. Переключения, на которые должны составляться типовые бланки, устанавливаются руководством РРС. Порядок действий персонала при переключениях Переключения в электроустановках 0,4 -10 кВ могут выполняться одним или двумя лицами – это определяется местными условиями. При участии в переключениях двух лиц одно из них назначается старшим. На него обычно возлагаются функции контроля за проведением переключений. Низшее по должности лицо выступает в роли исполнителя. Однако ответственность за переключения лежит на обоих. Не разрешается изменение установленного инструкциями распределения обязанностей между персоналом во время переключений. Запрещается и уклонение от их выполнения. Нельзя, например, допускать, чтобы оба участника переключений, надеясь на свой опыт, одновременно выполняли операции с аппаратами, пренебрегая при этом необходимостью контроля, что, к сожалению, нередко делается в целях «ускорения» процесса переключений. Если операции выполняются по бланку переключений, то персонал, имея его при себе, действует следующим образом: на месте выполнения операции проверяет по надписи наименование электрической цепи и 35 название коммутационного аппарата, к приводу которого он подошел. Выполнение операций по памяти без прочтения надписи у привода аппарата категорически запрещается; убедившись в правильности выбора коммутационного аппарата, зачитывает по бланку содержание операции и после этого выполняет ее. При участии в переключениях двух лиц операция выполняется после повторения ее содержания исполнителем и подтверждения правильности контролирующим; выполненную операцию отмечает в бланке, чтобы избежать пропуска очередной операции. Напомним, что все операции при переключениях оперативный персонал должен производить при безусловном выполнении правил личной безопасности; применять защитные средства (перчатки, изоляционные штанги, индикаторы напряжения и т.д.); соблюдать установленный порядок при наложении и снятии переносных заземлений; наблюдать за работой блокировочных устройств; своевременно вывешивать и снимать плакаты с приводов коммутационных аппаратов и тд. Персоналу следует помнить, что при выполнении переключений одним лицом его действия с аппаратами никем не контролируются. Переключения необходимо выполнять строго по бланку, изменять установленную в нем последовательность операции не допускается. При возникновении сомнений в правильности выполняемых операций переключения следует прекратить и обратиться к диспетчеру, отдавшему распоряжение о переключении, за разъяснением. Информация о выполнении распоряжения После окончания переключений в бланке записывается время их окончания. В оперативном журнале производится запись о выполнении распоряжения. Вносятся изменения в оперативную схему электроустановки (участка сети). После этого об окончании переключений и выполнении распоряжения информируется диспетчер, от которого было получено распоряжение. Информацию передает лицо, получившее распоряжение. Предупреждение ошибок при переключениях При переключениях на электроустановках персонал иногда допускает ошибки, что нередко является причиной крупных аварий и различных нарушений в работе электроустановки. Те, кто совершают ошибочные действия, потом с трудом припоминают мотивы, побудившие их к этому. Однако анализ показывает, что ошибки возникают вследствие нарушений оперативной дисциплины, являются результатом сложной нервной деятельности оперативного персонала, его поведения при работе в особых условиях. Особенность условий работы оперативного персонала состоит в том, что переключения приходится вести в распределительных устройствах, где много внешне одинаковых ячеек, оборудование которых может в одно и то же время находиться в работе, в ремонте, в резерве и оставаться при этом полностью или частично под высоким напряжением, что невозможно наблюдать визуально. При некотором стечении обстоятельств вероятность принять один элемент оборудования за другой тут очень велика. Поэтому 36 окружающая обстановка и сам характер оперативной работы требуют от персонала осмотрительности, хорошей памяти и безупречного соблюдения оперативной дисциплины. Оперативная дисциплина – это строгое и точное соблюдение персоналом определенного порядка при переключениях и поведения на рабочем месте, установленных правилами технической эксплуатации и техники безопасности, должностными положениями и инструкциями. Оперативная дисциплина – одно из непременных условий нормальной работы электроустановок. Благодаря ей действия персонала при переключениях принимают упорядоченный характер, что обеспечивает нормальное функционирование электроустановок. Оперативная дисциплина основывается на понимании каждым оперативным работником своего долга и личной ответственности. Когда эти чувства перестают быть внутренними пружинами действий человека, возникают разного рода отклонения в поведении, которые приводят к нарушениям существующих порядков и правил. В цепи же нарушений (даже ничтожно малых) всегда найдется и такое, которое приведет к аварии. К основным нервным (психофизиологическим) факторам, способствующим безошибочной работе персонала, следует отнести внимание и самонаблюдение. Внимание – сложное психическое явление, выражающееся в избирательности восприятия, направленности сознания на определенный объект. Оно возникает в связи с какой-либо деятельностью, проводимой на объекте, и является необходимым условием ее сознательного осуществления. Сосредоточение внимания проявляется в большей или меньшей углубленности в работу. Чем больше концентрируется внимание на главном, чем меньше отвлечений второстепенными деталями, тем меньше допускается ошибок. Самонаблюдение (самоконтроль) – это наблюдение, объектом которого является психическое состояние и действия самого же наблюдающего лица. Оно контролируется сознанием и является одним из условий безошибочной работы. Надо наблюдать за своим поведением, уметь запоминать и оценивать свои действия. В практической работе оба фактора (внимание и самонаблюдение) почти всегда действуют одновременно. Невнимательность и отсутствие самоконтроля приводят к ошибкам. Оперативное действие – это результат проявления физической деятельности и мышления персонала в процессе переключений. Объектами действия являются элементы схем первичной и вторичной коммутации – выключатели, разъединители, заземляющие устройства, приводы, аппаратура вторичных цепей и т.д. При переключениях на них направляется все внимание персонала, все его движения связываются с поставленной задачей в строгой последовательности. Внимание и самонаблюдение играют при этом решающую роль: они организуют и направляют действия персонала, 37 оберегая его от ошибок. Правильные действия (действия, соответствующие установленному порядку) всегда определяются целью и совершаются под контролем сознания. При этом персонал выбирает наиболее целесообразные движения, стремится сократить время и трудоемкость операций. Неосознанные действия в лучшем случае бесполезны, в худшем – приводят к ошибкам, являющимся источником аварий и несчастных случаев с людьми. Ошибки при переключениях обычно непоправимы. Оперативные действия – это и реально проводимые операции с оборудованием, и различного рода проверки, информирующие персонал о благополучном завершении и правильности операций. Необходимость проверок связана с тем, что не существует безотказно работающих аппаратов. При неисправностях возможны отказы в четкой работе как самих коммутационных аппаратов, так и устройств управления ими. Проверки осуществляются путем непосредственных визуальных наблюдений аппаратов, по показаниям различных сигнальных систем, измерительных приборов и т.п. Надо помнить, что каждая операция с оборудованием и проверка ее исполнения – два понятия, взаимно дополняющие друг друга. Вопросы для самоконтроля: 1. Основные электрические аппараты. Их назначение и условное изображение на электрических схемах. 2. Понятие о принципах выбора электроаппаратов и сечения проводников. 3. Назначение и конструкция заземляющих устройств, правила присоединения корпусов электрооборудования и переносного электроинструмента к контуру заземления. 4. Оперативные переключения в электроустановках, особая ответственность при их выполнении. |