Штерн В. И., Монтаж и испытание аппаратуры и проводов вторичных цепей электроустановок. — Москва, 1984.
Приведены сведения о вторичных цепях электроустановок, а также приборах, аппаратах и комплектных устройствах, используемых в этих целях. Рассмотрены технология производства работ при монтаже проводов и аппаратуры вторичных цепей и контрольных кабелей, а также особенности монтажа вторичных цепей с полупроводниковой и телефонного типа аппаратурой. Описаны проверка и испытания аппаратуры и проводов вторичных цепей и организация работ по монтажу.
Для занимающихся монтажом, наладкой и эксплуатацией вторичных цепей электроустановок.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Электромонтажные работы занимают важное место в строительстве, вводе и освоении новых мощностей в народном хозяйстве.
Монтаж аппаратуры и проводов вторичных цепей является трудоемким процессом, требующим от электромонтажников: умения быстро и правильно «читать» вторичные схемы; знаний принципа действия и устройства применяемых в них приборов и аппаратов; знания и умения применять широкую номенклатуру материалов, монтажных изделий, инструментов и приспособлений; умения правильно организовать и выполнять технологию монтажных работ.
К вторичным схемам электрических соединений относятся цепи и устройства, предназначенные для управления, сигнализации и блокировки коммутационной аппаратуры; измерения электрических параметров в первичных схемах; защиты, автоматики и регулирующих режимов работы.
Вторичные цепи по назначению подразделяются на токовые и напряжения, включаемые через измерительные трансформаторы тока и напряжения, преобразующие первичный ток и напряжение до стандартных значений (например, до 5А и 100 В),и оперативные с постоянным, выпрямленным или переменным напряжением, использующие оперативный ток для воздействия на катушки включения и отключения масляных выключателей (MB), автоматических выключателей, магнитных пускателей, для подачи звуковых и световых сигналов и подачи команд управления от ключей управления или защиты.
Вопросы монтажа и испытания устройств вторичных цепей электроустановок нашли отражение в данной работе на основе действующих технических норм и правил с учетом опыта, накопленного в электромонтажных организациях. Особенностью книги является то, что в ней обобщены разрозненные материалы и дополнены новыми необходимыми в электромонтажном производстве сведениями по транспортировке кабелей, соединению цепей полупроводниковой и телефонной технике.
1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Типы электрических схем и условные обозначения вторичных цепей. Монтаж всех вторичных цепей и аппаратуры осуществляется по чертежам-схемам вторичных цепей.
Электрические схемы в зависимости от основного назначения подразделяются на:
структурные, изображающие все основные функциональные части электроустановок и основные взаимосвязи между ними. Структурной схемой пользуются обычно при эксплуатации и монтаже для общего ознакомления с электроустановкой;
принципиальные (полные), изображающие все электрические аппараты и связи между ними и, как правило, дающие детальное представление о принципах работы электроустановки. Принципиальной схемой пользуются для изучения работы электроустановок при монтаже, наладке и эксплуатации;
монтажные, изображающие соединения составных частей электроустановки и показывающие провода, кабели, жгуты, шины, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединения и ввода (зажимы, соединители и т. д.). Монтажной схемой пользуются в основном для осуществления монтажа вторичных цепей, а также для наладки и эксплуатации электроустановок;
схемы подключения, изображающие внешние подключения щитов, панелей и зажимов устройств электроустановок. Схемой подключения пользуются для монтажа электроустановок и при их эксплуатации;
схемы расположения, изображающие относительное расположение составных частей электроустановки, а при необходимости также проводов, жгутов и кабелей. Схемой расположения пользуются при монтаже электроустановок.
Назначение схемы записывается обычно в угловом штампе чертежа и имеет шифр Э (электрическая) и цифры, обозначающие тип схемы: 1 — структурная; 3 — принципиальная; 4 — монтажная; 5 — подключения; 7— расположения. Например, схема принципиальная электрическая имеет обозначение Э-3. Иногда само название типа схемы приводится в названии чертежа, например, принципиальная электрическая схема управления и сигнализации выключателя. Все схемы выполняются без соблюдения масштаба, компактно, но без ущерба для ясности и удобства их чтения.
На электрических схемах элементы вторичных цепей, аппаратуру и провода, соединяющие их, изображают при помощи условных обозначений. Условные обозначения вторичных цепей приведены в ГОСТ 2727-68, 2728-74, 2729-68, 2755-74, 2756-76, 2751-73. Все обозначения в ГОСТ приведены для устройств, находящихся в отключенном положении, т. е. при отсутствии тока и воздействия внешних сил.
На схемах помещают также спецификацию аппаратов и элементов схемы с техническими данными, диаграммы и таблицы (например, таблицы замыкания контактов переключателя) и текстовые указания о специфических требованиях к монтажу и наладке.
Во всех схемах одного комплекта документации (принципиальных, монтажных, расположения и т. д.) должны применяться одинаковые позиционные обозначения, шифры и номера, чтобы обеспечить возможность отыскания одних и тех же элементов и соединений на всех схемах данного комплекта.
Чтение схем вторичных цепей.
Прочитать схему электрических соединений вторичных цепей — это значит получить все данные об аппаратах, реле, проводах и кабелях, составляющих данную схему, определить назначение и порядок их работы. Для чтения схем необходимо знать условные обозначения элементов схем вторичных цепей, принципы маркировки схем, назначение и принципы работы элементов, а также правила выполнения различных видов принципиальных и монтажных схем.
Маркировка вторичных цепей. Система условных обозначений — буквенных и цифровых, применяемых в первичных и вторичных цепях электрических схем, называется маркировкой. Маркировка служит для правильной ориентации во взаимосвязанных чертежах и цепях, помогает установить место, характер и назначение приборов, аппаратов, их контактов и цепей без чертежа. Маркировке подлежат все элементы вторичных схем: приборы, аппараты и их выводы; наборные ряды зажимов; провода, соединяющие аппараты и приборы между собой и с рядами зажимов; контрольные кабели и их жилы. Маркировка производится проектной организацией на стадии составления принципиальных схем, а затем переносится на монтажные и другие схемы. Система маркировки имеет следующие принципы: каждый элемент вторичной схемы должен иметь буквенное обозначение, составленное из начальных или характерных слов наименования элементов схемы (например, Р — реле; MB — масляный выключатель; РВ — реле времени и т. д.), а в случае наличия однотипных аппаратов и приборов различаются порядковым номером (цифрой), которая ставится после буквы (например, С/, С2 или Rl, R2 и т. д.);
силовые цепи переменного тока должны иметь маркировку, обозначающую фазу буквами с последовательными числами (А, В, С и N или А2, В2, С2 и т. д.);
силовые цепи постоянного тока должны иметь маркировку участков цепей положительной полярности — нечетными числами (1, 3, 5), а участков цепей отрицательной полярности — четными числами (2, 4, б);
цепи измерения, управления, защиты, сигнализации и автоматики должны иметь маркировку последовательными цифрами в пределах схемы;
участки цепи, разделенные контактами аппаратов, обмотками реле, приборов, машин, резисторами и другими элементами, должны иметь разную маркировку;
участки цепи, проходящие через неразъемные, разборные контактные соединения или сходящиеся в одной точке схемы, должны иметь одинаковую маркировку;
последовательность маркировки должна быть от источника питания к ее потребителю; разветвляющиеся участки схемы маркируют сверху вниз в направлении слева направо;
все цепи одной схемы должны иметь различные обозначения — марки, а маркировка аналогичных схем должна выполняться одинаково.
Маркировка вторичных цепей выполняется обычно сквозной или встречной. При сквозной маркировке (рис. 1,а) у каждого места подключения провода или кабеля проставляется цифра маркировки в соответствии с принципиальной схемой. Иногда, особенно в монтажных схемах, на конце марки в скобках ставится номер зажима, к которому подключается конец жилы проводника (рис. 1, б). Встречная маркировка (рис. 1, в), которая применяется в монтажных схемах, на одном конце проводника, кроме своей основной марки — цифры, имеет еще наименование аппарата или узла, к которому подсоединен противоположный конец провода, так называемый встречный адрес. Маркировка по встречному принципу широко применяется различными заводами при изготовлении своих изделий.
Маркировка рядов зажимов на панелях и шкафах осуществляется от маркировочной колодки для каждой монтажной единицы отдельно. Ряды зажимов нумеруются сверху вниз (вертикальное расположение) или слева направо (горизонтальное расположение) порядковыми номерами, начиная с единицы (рис. 1). Условные обозначения маркировки контрольных кабелей должны содержать принадлежность кабеля к определенной группе, показывать направление кабеля и его порядковый номер.
Рис. 1. Маркировка приборов, проводов и жил кабеля на панели:
а — сквозная маркировка; б — сквозная маркировка с добавлением номера зажима; в —встречная маркировка
Существует несколько видов маркировки кабелей. Мы рассмотрим одну из них, которая разработана Мосэнергопроектом. Маркировка групп контрольных кабелей осуществляется по их направлениям, каждое направление имеет определенную группу чисел. Например, 100—- 139 — кабели, идущие от релейных щитов до распределительных устройств (РУ); 140—169 —кабели, идущие на центральный щит; 170—189 — кабельные перемычки релейных шкафов; 190—269 — кабельные перемычки РУ; 300—329 — кабели управления, сигнализации, идущие от РУ на щиты и т. д.
Таким образом, маркировка во вторичных цепях электрических схем позволяет быстро определить и проследить любую цепь и облегчает чтение монтажной схемы по принципиальной.
Принципиальные схемы вторичных цепей бывают полные (совмещенные) и разнесенные (развернутые).
В полной схеме реле, автоматические выключатели и другие устройства, имеющие контактные элементы, располагают обычно так, чтобы над обмотками (катушками) реле, автоматических выключателей и других устройств находились их контакты, т. е. так, как эти элементы расположены в натуре.
При разнесенном способе условные графические изображения составных частей элементов расположены в различных местах схемы исходя из порядка прохождения по ним тока, чтобы работа отдельных частей элементов схем выглядела более наглядно.
На рис. 2 изображена схема максимальной направленной защиты в двух видах: совмещенном (рис. 2, а) и развернутом (рис. 2, б).
На разнесенных схемах отдельно выделяют цепи тока (верхняя левая часть рис. 2, б), цепи напряжения (нижняя левая часть рис. 2, б) и цепи оперативного тока (правая часть рис. 2, б), которые обычно разделяют на оперативные цепи управления, автоматики и сигнализации.
Токовые цепи, подключенные к трансформаторам тока ТТ, используются для питания релейной защиты (реле РТ и РМ), измерительных приборов (амперметров, ваттметров, счетчиков), автоматики [автоматическое повторное включение (АПВ), автоматический ввод резерва (АВР) и т. д.], устройства блокировки и сигнализации.
Цепи напряжения, подключенные к трансформаторам напряжения (на схеме не показаны, указаны выводы их вторичных обмоток Uab, Use, Vac) используются для питания релейной защиты (реле РМ), измерительных приборов, контроля наличия напряжения и синхронизации.
Цепи оперативного тока, подключенные к источнику постоянного тока, используются для управления коммутационными аппаратами (электромагнит отключения ЭО привода MB), создания с помощью релейной аппаратуры (реле РВ) сигналов для воздействия на привод MB (ЭО привода MB) и осуществления всех видов сигнализации.
Обычно в развернутых схемах рядом дают таблицу с надписями, поясняющую назначение отдельных цепей, а для ясности каждую располагают напротив своей цепи и отделяют от других цепей линиями. На принципиальной схеме также имеется перечень элементов с условными обозначениями и расшифровкой их технических характеристик (частота, напряжение, сила тока, сопротивление и т. д.).
Как мы видим, принципиальные схемы дают детальное представление о работе вторичных цепей и аппаратуры, позволяют увидеть их взаимодействие, определить тип и параметры аппаратуры и другие необходимые данные при монтаже, наладке и эксплуатации электроустановок.
Рис. 2. Схема максимально направленной защиты:
а — совмещенная схема; б — развернутые (разнесенные) схемы вторичных цепей
Монтажные схемы вторичных цепей.
По монтажным схемам выполняется монтаж вторичных цепей и установка аппаратуры на щитах и панелях. На монтажных схемах вторичных цепей указываются трассы проводов и кабелей, способы их прокладки, расположение аппаратов и приборов, сборок зажимов, места подключения проводов и жил кабелей.
Монтажные схемы подразделяются на: схемы внешних соединений, на которых изображаются устройство (щит, панель и т. д.) с рядами зажимов и соединителей и подводимые к ним концы проводов и контрольных кабелей внешнего монтажа, а также концы проводов, отходящих от рядов зажимов и соединителей к элементам этого устройства;
схемы внутренних соединений, где показаны все приборы и аппаратура, входящие в состав устройства (щита, панели и т. д.), а также соединения проводами между ними, рядами зажимов и соединителями этого устройства;
схемы установочные приборов и аппаратуры, на которых изображается вся устанавливаемая аппаратура, приборы и устройства (щит, панель и т. д.). Взаимное расположение аппаратуры и рядов зажимов на монтажных схемах внешних и внутренних соединений должно соответствовать их действительному расположению, но без соблюдения масштаба панели и аппаратуры. По установочным схемам обычно производится разметка и сверление отверстий в щитах под установку аппаратуры и приборов на нем, поэтому вся устанавливаемая аппаратура и приборы на чертеже изображаются в масштабе.
Все монтажные схемы отражают размещение аппаратуры и проводников с задней стороны щита или панели, за исключением прислонных панелей, на которых проводники располагают на лицевой стороне. Монтажные схемы выполняются различными способами:
в несложных схемах изображаются границы панели, приборы, аппаратура, ряды зажимов и их соединяющие проводники. Каждый проводник показывается самостоятельной линией от одной точки присоединения аппарата или прибора к другой (рис. 3). В этом случае монтажная схема является одновременно схемой внутренних и внешних соединений. Иногда, если схема небольшая, на ней показываются и габаритные размеры панели, приборов и аппаратуры в масштабе; в этом случае схема является и установочной;
в сложных схемах с большим количеством приборов и аппаратов основные потоки проводов показывают одной линией, от которой отходят проводники для присоединения к аппаратам, приборам и зажимам. Иногда вообще не показывают потоки проводов, а изображают на щите или панели только замаркированные концы проводов, выводы аппаратов и рядов зажимов (рис. 4, б).
Рис. 3. Монтажная схема панели управления
Рис. 4. Монтажная схема релейной панели:
а — схема внешних соединений панели; б — схема внутренних соединений панели
В этом случае монтажная схема с рядами зажимов (рис. 4, а), которая изображается самостоятельно, является схемой внешних соединений, а монтажная схема самой панели (рис. 4, б) является схемой внутренних соединений. Для таких схем должна быть еще и отдельная установочная схема панели.
Рис. 5. Монтажная схема панели управления в табличной форме
Монтажные схемы могут выполняться и в табличном виде. На рис. 5 показана монтажная схема панели управления в табличном виде, аналогичная монтажной схеме на рис. 3. В верхней части таблицы изображены все устанавливаемые аппараты, схема их внутренних соединений и маркировка; в нижней части таблицы горизонтальными линиями показываются провода внутри панели, соединяющие зажимы аппаратов. Такие схемы дают большую наглядность соединений между аппаратами и применяются при прямолинейном методе монтажа, однако к ним необходимо дополнительно иметь схему внешних соединений и установочную схему приборов и аппаратов.
В процессе монтажа и наладки иногда применяются и очень удобные принципиально-монтажные схемы, которые представляют собой развернутую схему вторичных цепей (см. рис. 2, б), на которой проставляются все промежуточные зажимы, через которые проходят провода или контрольные кабели, и указывается их маркировка. Такая схема позволяет легко ориентироваться в монтаже на панелях и щитах.
Чтение схемы вторичных цепей необходимо начать с определения ее назначения, которое обычно записано в названии схемы в ее угловом штампе. Прежде чем рассматривать схему вторичных цепей, необходимо изучить схему силовой цепи, которая позволяет понять назначение и принцип работы вторичных цепей. Схемы вторичных цепей обычно состоят из электрически несвязанных групп: токовых, напряжения, оперативных цепей управления, автоматики и сигнализации, поэтому нужно поочередно рассматривать каждую цепь в отдельности. Рассмотрение схем вторичных цепей лучше производить по развернутым принципиальным схемам. Рассмотрение отдельных цепей рекомендуется производить в последовательности, указанной выше, а начинать разбор надо от источника питания цепей: вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения, аккумуляторных батарей или другого источника питания. Последовательно проходя вторичные цепи и определяя по условным обозначениям и спецификациям имеющиеся в принципиальной схеме этих цепей аппараты и приборы, видим, как работает эта цепь схемы.
В качестве примера рассмотрим принципиальную схему максимально направленной защиты линии 10 кВ (см. рис. 2). Токовые цепи, подключенные к трансформаторам тока ТТ линии, проходят через обмотки токовых реле РТл, РТв, РТс и реле мощности РМа, РМВ и РМс.
Цепи напряжения, подключенные к вторичным обмоткам трансформатора напряжения (на схеме не показан), подсоединены к реле РМа, РМв и РМС на соответствующие фазы напряжения. Особенность этой схемы состоит в том, что реле мощности должно срабатывать (замыкать свой контакт) при коротком замыкании (КЗ) в линии, т. е. при направлении первичного тока от шин в линию. В данной схеме используется реле РМБ-171, включенное по 90-градусной схеме, т. е. при токе 1А и напряжении Ubc Включение фаз напряжения и тока двух других реле видно на схеме. При КЗ в (РТВ и РМВ\ РТС и РМС), которые включены в цепь управления (РТВ и РМВ\ РТС и РМс), которые включены в цепь управления последовательно.
Рис. 6. Принципиальная схема управления и сигнализации выключателя:
а —схема управления и сигнализации; б —диаграмма ключа управления, л — замыкание контактов ключа управления: — — — отключение контактов ключа управления
Оперативный постоянный ток напряжением 110 В, подаваемый от аккумуляторной батареи, проходит через замкнувшиеся контакты реле РТА и РМА и приводит в действие реле времени РВ, которое с выдержкой времени (при включенном вспомогательном контакте привода выключателя БК) воздействует на электромагнит отключения привода выключателя ЭО, и выключатель отключается. При этом срабатывает указательное реле РУ, которое указывает на работу защиты при КЗ. После отключения выключателя размыкаются контакты БК, цепь ЭО обесточивается. Реле РТА и РМА после отключения выключателя возвращаются в исходное положение и обесточивают цепь реле РВ, а схема возвращается в исходное положение.
В качестве примера можно прочитать, как работает принципиальная схема управления и сигнализации выключателя, которая приведена на рис. 6. На рис. 6,6 изображена диаграмма ключа управления, которая дает возможность рассмотреть работу схемы во всех положениях ключа. Выключатель отключен. Ключ КУ находится в положении «отключено», при этом соответственно замкнуты контакты 10-11, и лампа ЛЗ («отключено») горит ровным светом, контролируя целость цепи включения и предохранителей. Контакты 14-15 замкнуты в цепи лампы JIK («включено»), и при несоответствии (автоматическом включении выключателя) лампа ЛК через замкнувшийся контакт В2 получит питание от шинки ШМ (+) и будет мигать. Если ключ КУ повернуть в положение «предварительно включено», то контакты 9-10 замыкаются и создается цепь несоответствия на лампу ЛЗ, которая начнет мигать. При повороте ключа КУ в положение «включить» замыкаются контакты 5-8, через которые подается импульс на включение контактора КП и одновременно шунтируется лампа ЛЗ. Контактор КП подает питание на катушку электромагнита включения привода ЭВ, и выключатель включается. При этом размыкается контакт В\ в цепи включения и замыкается контакт В2 в цепи отключения, создавая цепь на лампу ЛК («включено») через контакты ключа 13-16. Ключ КУ возвращается в положение «включено», замыкая контакты 9-10 ключа и подготавливая цепь (в случае автоматического отключения выключателя) на несоответствие. При необходимости отключить выключатель поворачивают ключ в положение «предварительно отключено» (контакты 13-14 замкнуты), и лампа Л К горит мигающим светом. При повороте ключа подается импульс через контакты 6-7 на отключение электромагнита отключения привода ЭО, и одновременно шунтируется лампа ЛК, выключатель отключается и контакт В2 размыкает цепь на отключение, а контакт Ву замыкается и через контакты ключа 10-11 подает «+» на лампу ЛЗ, которая загорается.
Аналогично работает схема при работе защиты, с той лишь разницей, что при работе защиты на отключение создается цепь через замыкающие контакты 1-8 и 17-19 ключа и замкнувшиеся контакты Вз на шину звуковой сигнализации ШЗА, при этом работает сирена; сигнал снимается поворотом ключа в положение «отключено».
Чтобы избежать многократных включений и отключений выключателя от защиты при подаче длительного импульса на включение при коротком замыкании в первичной цепи, в схеме имеется промежуточное реле РБМ, последовательная катушка которого срабатывает и самоудерживается на все время, пока поступает импульс на включение. Ее размыкающий контакт размыкает цепь включения, реле деблокируется, когда включающий импульс снимается.
Аналогично можно прочитать любую принципиальную схему вторичных цепей электроустановок.
