Электроэнергия вырабатывается на электрических станциях генераторами с напряжением 10 - 20 кВ. Передача электроэнергии на большие расстояния по техническим и экономическим причинам осуществляется при значительно больших напряжениях (500 - 750 кВ переменного тока и выше). Поэтому на электрических станциях устанавливают повышающие трансформаторы, от которых электроэнергия повышенного напряжения поступает в линии для передачи в районы ее потребления. Там имеются подстанции с трансформаторами, понижающими напряжение до 220, 110, 35, 10 и 6кВ. Затем энергия передается дальше и распределяется между потребителями (предприятиями и др.).
Генераторы электростанции, повышающие и понижающие трансформаторы, линии электропередачи различных напряжений и потребителей, связанные общим режимом и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электроэнергии, образуют электрическую систему. Отдельные электрические системы соединяются между собой линиями высоких напряжений, образуя единую электрическую систему крупного района и даже страны.
Сети промышленных предприятий рассчитаны в основном на напряжение 20 и 10 кВ и являются частью электрической системы. Они питаются от распределительных устройств (РУ) вторичного напряжения понижающих трансформаторных подстанций (ТП) или распределительных пунктов (РП).
Распределительный пункт — это подстанция, предназначенная для приема и распределения электрической энергии одного напряжения. Распределительный пункт, совмещенный с трансформаторной подстанцией (РТП), и ТП отличаются от РП тем, что они служат не только для приема и распределения энергии, но и для ее трансформации (преобразования).
Распределительные устройства на РП, РТП и ТП предназначены только для распределения электроэнергии к электроприемникам. Распределительные устройства напряжением до 10 кВ обычно располагаются в помещении и называются закрытыми (ЗРУ); РУ и ТП промышленных предприятий монтируют обычно в специальных отдельных зданиях или помещениях. В зависимости от компоновки в них оборудования ТП можно разделить на подстанции, в которых оно расположено в одном помещении, и подстанции, где РУ напряжением 10 кВ, до 1000 В, а также трансформаторы находятся в отдельных помещениях. РУ могут быть комплектными, т.е. состоять из шкафов, в коммутационные аппараты, устройства защиты, устройства, поставляемые на место установки комплектно в собранном
или полностью подготовленном для сборки виде. Существуют два принципиально отличающихся друг от друга комплектных РУ напряжением 10 кВ: типа КРУ и типа КСО (рис. 1 и 2).
Оборудование КРУ монтируется стационарно или на тележках, в шкафах, являющихся одновременно их сплошным защитным ограждением.
Оборудование КСО монтируется только стационарно и имеет частичное ограждение.
В РУ применяют медные, алюминиевые и стальные шины. Медные шины обладают наилучшей проводимостью, механической прочностью и коррозийной стойкостью. Алюминиевые шины менее дефицитные, поэтому их чаще всего используют в ЗРУ. Алюминий в 3,3 раза легче меди, но имеет большее (в 1,68 раза) удельное сопротивление. Недостатками алюминия являются: невысокая техническая прочность при растяжении, образование оксидной пленки при окислении, которая имеет значительное электрическое сопротивление; трудность устранения этой пленки и защиты мест соединений от дальнейшего окисления; образование гальванической пары при увлажнении мест соединений алюминия с другими металлами, что приводит к быстрому его разрушению. Стальные шины имеют значительное удельное сопротивление постоянному току (примерно в 7 раз больше, чем медные), низкую коррозийную стойкость, легко окисляются (ржавеют на воздухе), электрическое сопротивление переменному току значительно увеличивается, так как сталь является магнитным материалом и ток вытесняется из середины проводника к его поверхности. Однако стальные шины дешевые, поэтому их применяют в сравнительно маломощных установках при небольших токах нагрузки.
Рис. 2. Комплектные распределительные устройства:
а — КСО-2УМЗ; б — КСО-285; 1 — опорные изоляторы; 2 — сборные шины; 3, 6 — шинные и линейные разъединители; 4 — масляный выключатель; 5 — трансформаторы тока; 7 — привод выключателя
Для электрической изоляции и механического крепления частей электрических устройств, находящихся под разными потенциалами, в РУ используются фарфоровые изоляторы.
Кроме этого, в комплектных РУ (6 - 10 кВ) шины ВН выполняются изолированными для повышения электрической прочности промежутков (а также для уменьшения этих промежутков) между шинами и заземленными конструкциями.
К электрооборудованию ЗРУ напряжением до 10 кВ также относятся: предохранители, разъединители, высоковольтные выключатели (выключатели нагрузки, масляные и электромагнитные выключатели и др.), приводы к разъединителям и выключателям, силовые и измерительные трансформаторы, реакторы, станции управления и др.
Электрооборудование РУ должно удовлетворять как номинальному режиму работы, так и режиму короткого замыкания. Как известно, токи короткого замыкания вызывают интенсивное выделение теплоты (нагрев — основная причина старения изоляции, а следовательно, и сокращения срока службы электрооборудования). Кроме этого, при их прохождении возникают электродинамические силы, действующие на шины, изоляторы и удерживающие конструкции. Поэтому для обеспечения надежной работы электрооборудование должно быть устойчивым к действию токов короткого замыкания и проверяться на термическую и динамическую устойчивость. Так, механические усилия на опорные и проходные изоляторы при коротком замыкании должны быть не более 60% наименьших разрушающих усилий. Допустимые температуры нагрева проводников при коротком замыкании составляют: для медных шин — 300° С, алюминиевых — 200, кабелей с бумажной пропитанной изоляцией — 200, с полиэтиленовой изоляцией — 120 °С. Для ограничения токов короткого замыкания на отходящих кабельных линиях или в цепях понижающих трансформаторов мощных станций и подстанций применяют реакторы, которые представляют собой катушки с большим индуктивным и малым активным сопротивлениями.
При проведении ремонта основного оборудования РУ напряжением до 10 кВ используют типовые технологические карты. Так, типовая технологическая карта на текущий ремонт масляных выключателей напряжением 10 кВ предусматривает:
• последовательность операций ремонта, включая оформление наряда и допуска бригады, оформление окончания работ;
• инструмент, приборы, приспособления и защитные средства;
• материалы и запасные части;
• состав бригады;
• условия труда и меры безопасности;
• трудозатраты (чел.-ч);
• приемо-сдаточные испытания (с указанием норм испытаний согласно ГОСТу).
2. Осмотр электрооборудования
Перед капитальным ремонтом оборудование осматривают и составляют ведомости объемов работ, которые затем уточняются. При осмотре проверяют состояние контактных соединений, изоляторов, уровень масла в маслонаполненных аппаратах, температуру масла в трансформаторах, исправность концевых заделок кабелей, плавких предохранителей и осветительной проводки, защитных средств и контура заземления, показания измерительных приборов и т. д.
Все недостатки заносят в ведомость дефектов (объема работ), на основе которой выписываются необходимые материалы и запасные части для выполнения ремонтных работ.
При ремонте выполняются все работы, указанные в ведомости дефектов и выявленные в процессе ремонта.
3. Проверка контактных соединений шин
Отключение для ремонта любого РУ вызывает нарушение схемы электроснабжения потребителей, поэтому ремонт должен начинаться со сборных шин и линейных соединений, т. е. с транзитной части РУ. Такой порядок позволяет при необходимости, не закончив весь объем ремонтных работ, включить сборные шины и создать нормальную схему для других подстанций.
При ремонте шины очищают от пыли, проверяют их крепление и контактные соединения. Рабочие поверхности контактных соединений непосредственно перед сборкой подготавливают: медные — зачищают, алюминиевые — зачищают и покрывают нейтральной смазкой (вазелином, ЦИАТИМ-221 и т.п.), с защитным покрытием — промывают органическим растворителем. Поверхности сварных или паяных деталей предварительно зачищают и обезжиривают.
Электрическое сопротивление разборных соединений не должно превышать начальное значение более чем в 1,5 раза, а сварных и паяных должно оставаться неизменным.
При эксплуатации контакты контролируют постоянными или переносными термоиндикаторами. В качестве стационарного индикатора применяют специальную пленку, наклеиваемую вблизи контактов. При 60 - 70°С термопленка становится красной, а при дальнейшем нагревании темнеет, что указывает на плохой контакт. При выявлении дефектного контакта его поверхность обрабатывают. Контактные поверхности до обработки и после нее проверяют стальным угольником на отсутствие неровностей.
Швы стыков соединяемых шин (алюминиевых, медных с алюминиевыми) в сырых помещениях покрывают двумя-тремя слоями глифталевого лака.
По окончании проверки шины при необходимости вновь окрашивают эмалью в желтый (А), зеленый (В) и красный (С) цвет.
