Эксплуатация распределительных устройств - Опыт эксплуатации КРУЭ в мировой практике

КРУЭ появились на мировом рынке в конце 60-х гг. С тех пор для РУ электроустановок они. занимают прочные позиции в практике промышленно развитых стран.
Применение КРУЭ в России ограниченно. Однако ужесточение экологических требований, возрастание проблем с землеотводом и ряд других причин меняют такое положение.
Анализ эксплуатационных характеристик КРУЭ сделан на основе ответов 100 энергокомпаний, использующих КРУЭ в Европе, Америке, Австралии, Африке, Азии. Результаты группировались по следующим эксплуатационным характеристикам: надежность, вопросы обоснования и выбора, диагностика, техническое обслуживание, расширение и модернизация, стоимость электроустановки за расчетный срок службы.
Надежность. Высокая надежность - один из важнейших аргументов, склоняющих эксплуатационный персонал в пользу КРУЭ, а не альтернативных традиционных РУ. В табл. 2 в процентном отношении к расчетному периоду приведены данные характеризующие работоспособность КРУЭ. Из табл. 4.2 видно, что длительность неработоспособного состояния составляет 0,12-0,44%, или 10-40 ч/год, из расчета на одну ячейку КРУЭ, а средняя продолжительность - примерно 0,2 %. При этом на аварийные простои приходится лишь 0,3-16,7 % общей длительности неработоспособного состояния, или 0,04-5 ч/год. Параметр потока отказов оценивается на уровне 0,02 из расчета на одну ячейку. В то же время такие фирмы, как Siemens и Toshiba, ссылаются на 0,006-0,01  в год.
Таблица 2
Характеристики надежности ячеек КРУЭ

В целом энергокомпании, эксплуатирующие 70% КРУЭ, отмечают их заметное превосходство над традиционными РУ с позиции надежности. В качестве основных аргументов приводятся: высокая защищенность от воздействия окружающей среды и большие интервалы между плановыми ремонтами. Однако было несколько противоположных мнений (в США и Канаде в 80-е гг. по ряду электроустановок на первых этапах внедрения оказывалось, что по надежности традиционные РУ превосходили КРУЭ).

Вопросы обоснования и выбора.

Высокая надежность КРУЭ, казалось бы, должна приводить к менее жестким в сравнении с традиционными РУ требованиям, которые предъявляются к схемам электрических соединений. Однако такую позицию отстаивают всего 18 % пользователей. Менее жесткие требования выражены в применении более простых схем, имеющих минимальное число сборных шин, схемы без обходной системы шин и т. д.
Противоположное мнение имеют 24% пользователей. Они указывают на необходимость реализаций схем с большим количеством коммутационных аппаратов (например, для секционирования сборных шин), предъявляют более высокие требования к оснащенности КРУЭ вторичными приборами и устройствами (контроля, сигнализации, защиты, диагностики), к ассортименту и объему запасных частей.
Около 60 % пользователей считают, что в проектной практике с позиции схемных решений к КРУЭ и традиционным РУ следует предъявлять равные требования.

Диагностика.

Большинство пользователей контролирует состояние оборудования КРУЭ: 34 % методами непрерывного и 29 - периодического контроля, 21 - используют их комбинацию и 16 - не применяют ни один из упомянутых методов. Измерение плотности и химического состава элегаза является наиболее универсальным и эффективным средством мониторинга.
Эксплуатационный персонал нередко утверждает, что стоимость текущего контроля за состоянием оборудования КРУЭ достаточно высока и из-за их высокой надежности себя не оправдывает. Но существует и другое мнение, согласно которому затраты на ликвидацию последствий аварий в КРУЭ весьма ощутимы. И если хотя бы один отказ предотвращается системой диагностики, последняя себя полностью окупает.

Техническое обслуживание.

Выделяются следующие виды технического обслуживания КРУЭ: плановый осмотр, планово - предупредительный, внеплановый, аварийно - восстановительный, специальный ремонты.
Плановый осмотр - визуальный контроль за состоянием оборудования с периодичностью не более 1 раза в год. Он не требует вывода ячеек из работы.
При планово-предупредительном ремонте необходимы отключение ячейки, разборка, детальный осмотр и замена ее отдельных частей. Частота таких ремонтов невелика. Она определяется числом произведенных коммутаций, кумулятивным действием токов короткого замыкания или другими условиями эксплуатации, например временными интервалами.
Внеплановый ремонт аналогичен планово-предупредительному, но потребность в нем определяется показаниями системы диагностики.
Аварийно-восстановительный ремонт связан с отказами оборудования.
Специальный ремонт проводится по факту обнаружения дефектов при выполнении планово-предупредительных или аварийно- восстановительных ремонтов на другом однотипном оборудовании.
С позиций технического обслуживания элементы КРУЭ делятся на три группы (табл. 3).

Таблица 3
Техническое обслуживание элементов КРУЭ

1. Сборные шины, трансформаторы тока и напряжения, контактные соединения. Для них не нужны плановопредупредительные ремонты.
2. Выключатели, разъединители, заземлители, разрядники. Периодичность планово-предупредительных ремонтов для указанного оборудования диктуется преимущественно числом произведенных коммутаций и кумулятивным действием токов КЗ.
3. Устройства контроля, сигнализации, измерения, защиты и другие - вторичное оборудование. Оно требует наиболее частого внимания со стороны эксплуатационного персонала. Нередко вторичное оборудование приходится заменять в течение срока службы электроустановки.

Например, согласно данным фирмы ЛВВ, планово- предупредительные ремонты выключателей и разъединителей необходимо выполнять после 5000 механических операций. Выключатели, кроме того, ремонтируются после 30 отключений токов КЗ. Практика показывает, что достигнутые характеристики коммутационного оборудования позволяют выполнять в одни планово- предупредительный ремонт, связанный с разборкой ячейки КРУЭ, за весь срок службы электроустановки. Опыт эксплуатации КРУЭ исчисляется 200000 ячеек-лет при среднем «возрасте» 8 лет; большинство компаний ориентируется на срок службы 30-40 лет.
За последние годы резко возросло количество пользователей, утверждающих, что приемлемо обходиться без запасных частей КРУЭ и рассчитывать на поставку требуемого узла или детали производителем данного вида оборудования.

Расширение и модернизация.

Около 40 % компаний, эксплуатирующих 60 % общего числа КРУЭ, указывают на большую легкость по сравнению с традиционными РУ. В качестве главных аргументов приводятся безопасность и низкие трудозатраты. Противоположное мнение имеют 53 % пользователей, обслуживающих 22% установок. Оно опирается на тот факт, что расширение КРУЭ жестко привязано к конкретному типу и конструкции оборудования. При этом требуется специально обученный персонал и испытательный участок, вследствие чего монтаж традиционного оборудования оказывается проще и дешевле. Остальные 7 % пользователей высказали нейтральное отношение к данному вопросу. 19 компаний использовали элементы КРУЭ для расширения традиционных РУ: добавляли ячейки или системы сборных шин КРУЭ; создавали отдельно стоящее КРУЭ, соединенное с традиционным РУ элегазовыми токопроводами и др. Такие решения оказывались наиболее эффективными или даже единственно возможными в стесненных условиях.
Существующие КРУЭ модернизируются довольно редко. Как правило, эта проблема связана с недостаточным уровнем номинального тока отключения выключателей. Модернизация выключателей КРУЭ - дорогостоящее и вынужденное мероприятие. Эксплуатационный персонал сходится во мнении, что предпочтительнее выбирать соответствующий параметр выключателей с определенным запасом.
Стоимость электроустановки за расчетный срок службы. При обосновании и выборе схем электрических соединений во внимание принимаются технико-экономические показатели КРУЭ. Пользователи стремятся предвидеть прямые и косвенные затраты, связанные с сооружением, эксплуатацией и демонтажом установки. При анализе затрат на КРУЭ за расчетный срок службы выделяют следующие составляющие стоимости: сооружение (затраты на оборудование, землю, здания и др.); планово-предупредительный, внеплановый и специальный ремонт; аварийно-восстановительный ремонт; контроль и управление; экономические последствия из-за ненадежности электроустановки (ущерб у потребителей электроэнергии, штрафы и пр.); ликвидацию.