Повышение надежности электрооборудования промышленных предприятий

Повышение надежности электрооборудования на этапах его разработки и изготовления — Химическая Техника

Обеспечению и поддержанию необходимого уровня надежности систем электроснабжения (СЭС) нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий (НП и НХП) должно уделяться внимание как на этапах разработки и изготовления электрооборудования, проектирования и монтажа СЭС, так и в процессе их эксплуатации.

Значительно выгоднее направлять усилия на создание надежного оборудования, чем пытаться поддерживать работоспособность недостаточно надежных систем и их элементов.

Вместе с тем в процессе эксплуатации могут быть проведены очень важные мероприятия по повышению надежности эксплуатируемой СЭС и оборудования.

Кроме того, ряд мероприятий по повышению надежности при разработке и изготовлении оборудования может быть осуществлен только на основе эксплуатационных данных.

АО «Электронмаш» разрабатывает и предоставляет заказчикам системные решения в области электроснабжения и автоматизации производства. При этом вопросом повышения надежности изготавливаемого оборудования уделяется первостепенное внимание. Для этапа разработки оборудования наиболее характерны конструктивные и схемные меры повышения надежности.

К конструктивным мерам повышения надежности относятся:

  • создание надежного оборудования, способного безотказно работать при широком диапазоне изменения условий его применения;
  • учет изменения параметров, комплектующих изделий и оборудования в целом с течением времени;
  • унификация и стандартизация оборудования, применение блочно-узлового принципа его построения;
  • внедрение комплексной разработки и поставки оборудования.

Инженеры проектно-конструкторского отдела за работой

Схемные мероприятия по повышению надежности сводятся к совершенствованию принципиальных схем электрооборудования. К ним относятся:

  • создание возможно более простых схем;
  • создание схем с ограниченными последствиями отказов;
  • разработка схем с широкими допусками на параметры элементов, внешние условия и параметры режимов работы.

Важнейшей задачей этапа разработки оборудования, непосредственно связанной с проблемой повышения надежности, является учет и обеспечение требований современных методов организации технической эксплуатации СЭС:

  • обеспечение удобства и безопасности эксплуатации электрооборудования;
  • обеспечение его ремонтопригодности;
  • внедрение современных средств контроля и диагностики состояния технических устройств;
  • выполнение требований инженерной психологии и технической эстетики;
  • разработка качественной эксплуатационной документации.

Участок сборки НКУ

Для этапа изготовления электрооборудования характерны следующие меры повышения надежности:

  • постоянное совершенствование технологии производства оборудования;
  • автоматизация производства, обеспечивающая получение однородной (т.е. надежной) продукции;
  • тщательный контроль качества выполнения работ на всех этапах производства;
  • проведение полного комплекса испытаний оборудования (приемосдаточных, квалификационных, периодических, типовых) с целью выявления и устранения приработочных и конструктивных отказов еще до начала эксплуатации;
  • проведение постоянного и целенаправленного статистического контроля качества и надежности продукции.

Участок сборки КРУ

Применение перечисленных мер повышения надежности можно наглядно продемонстрировать на примере низковольтного комплектного устройства (НКУ) «Ассоль», серийно выпускаемого АО «Электронмаш» с 2005 г.

К числу конструктивных мер повышения надежности этого НКУ можно отнести следующие:

  • применение высококачественных материалов и надежных комплектующих изделий ведущих производителей;
  • унификация деталей несущей конструкции и оболочки НКУ, применение блочно-узлового принципа сборки корпусов;
  • группирование аппаратуры присоединений в универсальные функциональные модули (выдвижные или стационарные);
  • использование библиотеки стандартных узлов при разработке 3D-моделей НКУ.

К числу схемных мер повышения надежности НКУ «Ассоль» относятся:

  • использование типовых схем НКУ, разработанных специально для НП и НХП и согласованных со службами эксплуатации;
  • применение высоконадежных элементов, прошедших входной контроль.

НКУ «Ассоль»

Повысить надежность эксплуатации НКУ «Ассоль» можно следующим образом:

  • разделением отсеков внутри НКУ металлическими перегородками с целью локализации короткого замыкания в пределах одного отсека;
  • электрическими и механическими блокировками, предотвращающими ошибочные действия оперативного персонала;
  • применением как выдвижных модулей (с возможностью их «горячей» замены), так и аппаратов втычного и выкатного исполнений;
  • возможностью подключения кабелей без применения кабельных наконечников;
  • использованием необслуживаемых болтовых соединений токоведущих частей;
  • обеспечением удобного доступа к сборным шинам и местам подключения кабелей.

Как уже отмечалось, одной из мер повышения надежности электрооборудования является внедрение современных средств контроля и диагностики состояния оборудования. Помимо приема и распределения электроэнергии НКУ «Ассоль» при соответствующей комплектации может выполнять следующие функции:

  • контроль параметров питающей сети и учет расхода электроэнергии;
  • контроль состояния и положения коммутационных аппаратов, модулей и НКУ в целом в режиме реального времени;
  • передача данных о состоянии оборудования в АСУЭ или АСУ ТП;
  • контроль состояния электродвигателей, подключенных к НКУ;
  • самозапуск подключенных к НКУ электродвигателей.

НКУ «Ассоль» может быть оснащено системой телемеханики ELWIT-L, которая помимо прочих выполняет функции, напрямую связанные с надежностью: передачу сообщений о возникновении предаварийных и аварийных ситуаций на APM диспетчера и/или мобильные телефоны; архивирование данных о параметрах работы НКУ, коммутационных аппаратов и подключенных к НКУ электродвигателях; систематизацию информации, необходимой для принятия решений по техническому обслуживанию и оптимизации работы электроустановки.

В результате удалось обеспечить значения показателей надежности НКУ «Ассоль», удовлетворяющие требованиям технических условий:

Наработка на отказ, ч 250 000 ч

Средняя расчетная наработка на отказ, ч 714 000

Вероятность безотказной непрерывной работы в течение гарантийного срока (три года) Более 0,965

Средний срок службы, лет 30

Среднее время восстановления, ч 2

Среднее оперативная продолжительность технического обслуживания секции НКУ, ч 8

Гибка медных шин на станке с ЧПУ

Аналогичные меры по повышению надежности электрооборудования принимаются при разработке и изготовлений другой продукции АО «Электронмаш»: комплектных трансформаторных подстанций, комплектных распределительных устройств «Элтима» и «Элтима +», систем оперативного постоянного тока «ExOnSys», щитов, шкафов и станций управления и автоматики. При изготовлении этого оборудования используются современные технологии, включая конвейерную сборку, и новейшее технологическое оборудование, позволяющее свести к минимуму влияние «человеческого фактора». На всех этапах производства осуществляется контроль качества выполнения отдельных операций с персонализацией ответственности.

Гибка деталей на гидравлическом прессе с ЧПУ

Все выпускаемое АО « Электронмаш» электрооборудование проходит испытания на соответствие требованиям действующих нормативных документов и технических условий.

На предприятии постоянно осуществляется статистический анализ качества и надежности продукции, на основании которого вносятся изменения и дополнения в технические условия и программы и методики испытаний.

Инженеры проектно-конструкторского отдела за работой

Система менеджмента АО «Электронмаш» соответствует требованиям ГОСТ ISO9001–2011 (ISO9001–2008) применительно к следующим областям деятельности: проектирование, разработка, производство, поставка, монтаж и наладка электрооборудования. Это подтверждается сертификатами ОС «Тест-С.-Петербург» и IQNet.

Применение высоконадежного электрооборудования позволит повысить надежность электроснабжения нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.

Источник: http://chemtech.ru/povyshenie-nadezhnosti-jelektrooborudovanija-na-jetapah-ego-razrabotki-i-izgotovlenija/

Пути повышения надежности электроснабжения

Надежность электроснабжения — способность электрической системы снабжать электрической энергией потребители при любой создавшейся ситуации. Внезапные перерывы в электроснабжении предприятий сельскохозяйственного производства, работающих на промышленной основе, крупных птицефабрик и т. п. вызывает дезорганизацию производства и наносит значительный материальный ущерб.

Один из эффективных способов повышения надежности электроснабжения — рациональная организация эксплуатации: строгое соблюдение обслуживающим персоналом «Правил технической эксплуатации», и, в частности, сроков проведения обходов воздушных линий, осмотров комплектных понизительных подстанций. Надежность электроснабжения определяется и такими факторами, как система оперативного обслуживания и организация текущих и капитальных ремонтов.

Одним из серьезных резервов повышения электроснабжения является применение кабелей в сельских распределительных сетях напряжением 0,38 кВ, применение новых изоляционных конструкций и материалов.

В настоящее время для сельского хозяйства разработаны облегченные конструкции кабелей в полихлорвиниловой оболочке и с полихлорвиниловой изоляцией в полиэтиленовой оболочке на напряжение 500—600 В.

Разработаны также простые и надежные конструкции соединений, ответвлений и разделок для кабелей.

Сельскохозяйственные электрические сети характеризуются большой протяженностью. На передачу электроэнергии по таким сетям расходуется до 20% всей электроэнергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Поэтому необходимо уделять значительное внимание снижению потерь в линиях электропередачи.

Вопрос о повышении пропускной способности существующих сельских сетей и уменьшении в них потерь с учетом роста нагрузки решается применительно к каждому конкретному случаю. При этом необходимо рассматривать наиболее целесообразные способы реконструкции сетей с использованием как естественных, так и искусственных методов снижения потерь электроэнергии.

К числу целесообразных способов реконструкции сетей можно отнести следующие.

Для сетей 380/220 В:

а) сооружение дополнительных потребительских трансформаторных подстанций;

б)      увеличение количества магистральных линий;

в)       перевод неполнофазных участков сети на работу по трехфазным линиям;

г)       замена существующих проводов на провода большей проводимости;

д)      компенсация реактивной мощности.

Для сетей 6—10 кВ:

а) увеличение числа отходящих линий;

б)      применение устройств регулирования напряжения под нагрузкой на подстанциях 110—35/6—10 кВ;

в)       перевод электрических сетей на более высокое напряжение (в частности, на напряжение 20—35 кВ):

г)       строительство дополнительных подстанций 35 и 110 кВ;

д)      увеличение сечения проводов;

е)       компенсация реактивной мощности.

Для сетей 35 кВ:

а) применение дополнительных устройств регулирования напряжения под нагрузкой,

б)      перевод подстанций на напряжение 110 кВ;

в)       сооружение новых воздушных линий, питающихся от других источников, или параллельно существующим в случае отсутствия другого источника;

г)       увеличение сечений проводов;

д)        компенсация реактивной мощности.

Для уменьшения потерь электроэнергии широко применяется передача ее на повышенном напряжении. С этой целью в большинстве случаев действующие линии 6 кВ переводят на напряжение 10 кВ. Напряжение 6 кВ применяется только в отдельных случаях, например для расширения существующих распределительных сетей.

В районах, где проходят линии 110 кВ, для снабжения электроэнергией прилегающих населенных пунктов целесообразно трансформировать напряжение непосредственно со 110 кВ.

Применяются также подстанции глубокого ввода с трансформаторами 35/0,4 кВ без промежуточных сетей 6—10 кВ. Такие схемы уменьшают расход проводникового материала и сокращают потери мощности.

С целью уменьшения потерь электроэнергии и экономии проводникового материала экономически целесообразный радиус действия линии электропередачи напряжением 10 кВ (по данным ВНИИЭ) должен находиться в пределах 10—15 км с плотностью нагрузки 200— 600 Вт/га при ежегодном приросте нагрузок до 7%. Число линий распределительных сетей при этом должно увеличиться до 5—7, а их суммарная мощность должна составлять не более 2500—3000 кВ • А.

В большинстве случаев экономичнее снабжать сельские потребители электрической энергией от сетей электрических систем. Расчет показывает, что для районов европейской части СССР электроснабжение сельских потребителей суммарной мощностью 500—2000 кВт экономически целесообразно осуществлять от сетей энергетических систем при расстоянии от источника питания 60 км и менее.

Для уменьшения потерь электроэнергии в низковольтных сетях силовые трансформаторы размещают в центре электрических нагрузок.

Наименьшие затраты на сооружение и эксплуатацию электрических линий обеспечиваются при выборе их по экономической плотности тока.

Напряжения в сельской сети целесообразно регулировать централизованным способом:

1) генераторами небольших станций;

2) регулируемыми под нагрузкой трансформаторами понижающих районных подстанций, питающих сельские сети;

3) линейными регуляторами (вольтодобавочными автотрансформаторами с РПН), включаемыми в цепь отдельных линий с неоднородной нагрузкой.

При встречном регулировании напряжения на шинах вторичного напряжения районных подстанций, питающих сельские сети, при зоне нечувствительности регулятора в пределах от 1,5 до 2% и при допустимых значениях отклонений от номинального напряжения электроприемников в пределах ±5% могут быть допущены следующие значения расчетных потерь напряжения: в сети среднего напряжения — 10%, в сети 380 В —6—7%. При этом потребительские трансформаторы должны иметь регулировочные ступени по 2,5%. При больших регулировочных ступенях значения расчетных потерь напряжения в сети 380 В должны быть соответственно снижены.

При отсутствии трансформаторов с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой необходимо правильно использовать и постоянно фиксировать положение переключателей на этих трансформаторах. Для этого периодически по установленному графику проверяют напряжение сети, не допуская, чтобы пределы колебаний отличались от норм.

Применение регулируемых под нагрузкой потребительских трансформаторов и последовательное включение в линии сельской сети линейных регуляторов можно допускать только в исключительных случаях, когда для этого есть соответствующие обоснования.

Для улучшения режима работы сельских сетей существенное значение имеет применение конденсаторов, предназначенных для установки на открытом воздухе. При этом применяются поперечно и продольно включенные конденсаторы.

Наиболее существенное значение имеет применение поперечно включаемых батарей конденсаторов, часть из которых должна быть управляемой, то есть со ступенчатым регулированием мощности.

При достаточно протяженных сетях с существенным потреблением реактивной мощности применение поперечно включенных конденсаторов дает заметный эффект.

Читайте также:  Установка бытовых электроприборов на кухне

При этом не только компенсируется потребляемая реактивная мощность, но и снижаются потери напряжения в сети, уменьшаются потери активной и реактивной мощности и потери энергии. Возможно также снижение расхода цветного металла проводов е связи с уменьшением их сечений.

В ряде случаев в сельских сетях можно применять продольно включенные конденсаторы. Наиболее обосновано применение продольной компенсации в следующих случаях:

а) при резко переменной ударной нагрузке, когда требуется снижение колебаний напряжения;

б) при протяженных воздушных линиях сети.

В сельскохозяйственном электроснабжении на районных подстанциях и непосредственно у потребителей устанавливают распределительные трансформаторы напряжением 10/0,4 кВ.

Загрузка этих трансформаторов в течение суток очень неравномерна. В ночное время, а иногда и днем они работают почти вхолостую.

В вечернее время (особенно зимой) наблюдаются пики нагрузки, превышающие номинальную мощность трансформаторов.

При неравномерном графике нагрузок коэффициент полезного действия трансформатора снижается, увеличиваются потери и ухудшается средневзвешенный коэффициент мощности.

Потери электрической энергии в трансформаторах неизбежны, но значение этих потерь можно довести до минимума путем правильного выбора мощности и числа трансформаторов и рационального режима их работы.

По экономическим прогнозам прирост ВВП России до 2020 года должен составлять 5 – 6% в год. Это потребует увеличения добычи и переработки энергоресурсов при сложившейся энергоемкости внутреннего валового продукта в 3 раза. Такое увеличение топливно-энергетических ресурсов не реально в оставшиеся годы. Отсюда следует особая необходимость в энергосбережении.

Энергосбережение становится все более необходимым из-за неизбежного истощения запасов ископаемого топлива, что в последнее время происходит с очень высокими темпами. Истощение мировых запасов традиционного топлива по пессимистическим прогнозам произойдет во второй половине 21-го века, а по оптимистическим к концу следующего столетия.

По оптимистическим прогнозам предполагается решить эту проблему за счет увеличения доли ядерного топлива (основной компонент) и возобновляемых источников энергии.

Такое устранение проблемы истощения топливных запасов представляется реально выполнимой задачей, особенно с изысканием способов использования изотопа урана 238U и термоядерных реакций.

Однако электроэнергия, вырабатываемая атомными электростанциями, является очень дорогой, что обусловлено весьма высокой сложностью атомных реакторов, высокими затратами на обеспечение безопасности и захоронения отходов.

Источник: https://students-library.com/library/read/4111-puti-povysenia-nadeznosti-elektrosnabzenia

Повышение надежности эксплуатации энергооборудования

Одной из основных задач энергетической службы любого предприятия является обеспечение безопасной и бесперебойной эксплуатации энергетического оборудования.

Неуклонное возрастание доли оборудования, отработавшего нормативный срок службы, определяет необходимость продления его работоспо­собности, повышения экономичности и поддержания надежности работы энергосистемы в целом.

Сни­жение капитальных вложений в обновление парка оборудования, стремление как можно дольше эксплуатировать работающее оборудование привели к тому, что темпы прироста мощностей в энергетике резко снизились.

Возрастающие потребности в приросте выработки и потребления электроэнергии достигаются главным образом за счет интенсификации использования существующего оборудования, что порой негативно сказывается на стабильности его работы и безопасности эксплуатации.

  Одним из самых действенных инструментов контроля за надежностью и безопасностью функционирования электрооборудования является своевременное и полное проведение его диагностирования и технического освидетельствования.  Проведение периодического технического освидетельствования предусмотрено как обязательная процедура п.1.5.

2 «Правил технической эксплуатации электростанций и сетей Российской Федерации» (ПТЭ ЭС) и п.1.6.7 «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ ЭП). Эксплуатация электроустановок со сроком эксплуатации более 25-30 лет без технического освидетельствования и продления сроков эксплуатации является  нарушением требований ПТЭ и может быть приостановлена. Основной целью технического освидетельствования являются оценка технического состояния электрооборудования и всех составляющих, входящих в его состав, определение и оценка уровня эксплуатации и мер, необходимых и достаточных для обеспечения максимального использования установленного ресурса электрооборудования. 

Техническое освидетельствование производится на основании анализа результатов эксплуатационных диагностических измерений, испытаний, данных мониторинга комплексных диагностических обследований, актов текущих, средних и капитальных ремонтов, результатов осмотров, журналов дефектов и другой документации.

Для каждой единицы электротехнического оборудования составляется сводная ведомость, которая включает информацию об основных параметрах оборудования, результатах диагностического контроля, сведениях о ремонтах. В ведомости делается техническое заключение о состоянии оборудования.

Оценка технического состояния производится в соответствии с требованиями и нормами действующих стандартов, методических указаний, инструкций заводов-изготовителей оборудования и других нормативных документов. 

На основании анализа всей собранной информации обосновывается возможность продления срока эксплуатации оборудования (до 5 лет согласно требованиям ПТЭ), при необходимости даются рекомендации по дополнительному диагностическому контролю, проведению ремонтов или  необходимости вывода электрооборудования из эксплуатации и его замены.

Работы по диагностированию и техническому освидетельствованию электрооборудования во многих случаях проводятся независимыми лабораториями специализированных организаций.  К их числу относится электроизмерительная лаборатория ИКЦ «Альтон», которая на основании Свидетельства о регистрации лаборатории № 676 от 18.09.2009 г.

имеет полномочия на выполнение следующих работ: 1. Испытание электрооборудования подстанций напряжением выше 1000В. 2. Наладка и техническое обслуживание устройств релейной защиты и автоматики напряжением до и выше 1000В. 3. Испытание электрооборудования напряжением до 1000 В. 4. Испытание заземляющих устройств. 5. Тепловизионный контроль. 6.

Испытание кабелей напряжением выше 1000 В. 7. Испытание воздушных линий напряжением до и выше 1000 В. 8. Испытание электромашин напряжением выше 1000 В и электромашин всех напряжений мощностью 300 кВт и выше. 9. Измерение сопротивления петли «фаза-нуль». 10. Проверка работоспособности устройств защитного отключения (УЗО).

Лаборатория полностью оснащена всем необходимым диагностическим оборудованием для выполнения полного комплекса работ на электроустановках в соответствии с требованиями нормативных и методических документов. Имеется полностью оснащенная передвижная  мобильная электролаборатория на базе автомобиля «Газель» для выполнения работ на отдаленных объектах.

Квалификация и опыт специалистов электроизмерительной лаборатории, использование современных методов диагностики позволяют выявлять дефекты электрооборудования на самой ранней стадии развития, что дает возможность его владельцу оперативно и с гораздо меньшими материальными затратами провести все необходимые ремонтные работы.  Только в течение 2010 г.

специалистами ЗАО ИКЦ «Альтон» было обследовано более 30 силовых подстанций на крупных промышленных предприятиях.  Были проведены работы по диагностированию, техническому освидетельствованию и продлению срока службы оборудования подстанций, выполнена диагностическая оценка параметров технического состояния следующих групп оборудования:  • Силовых трансформаторов.

• Трансформаторов тока и напряжения. • Комплектных трансформаторных подстанций.  • Комплектных распределительных устройств. • Высоковольтных выключателей. • Кабельных и воздушных линий электропередач.  • Устройств заземления и молниезащиты.   • Конденсаторных установок.

Особо хочется отметить, что комплексное выполнение работ по техническому освидетельствованию силовых трансформаторов включает проведение экспертизы промышленной безопасности масляных баков трансформаторов, поскольку площадка трансформаторной подстанции идентифицируется как опасный производственный объект именно по наличию трансформаторного масла.

По результатам обследования подстанций было выявлено несколько сотен дефектов, от начальной стадии их развития до недопустимых и аварийных.

К наиболее характерным обнаруженным дефектам относятся: — старение изоляции; — перегревы контактных соединений выключателей, разъединителей, трансформаторов тока, кабелей, токоведущих шин; — дефекты систем охлаждения;  — трещины в изоляторах; — увлажнение масла; — течь масла из сварных швов, кранов и фланцевых соединений.

Своевременное обнаружение   дефектов позволяет избежать крупных аварий, устранение которых может потребовать значительных материальных затрат.  Скорее всего на ближайшую перс­пективу усилия по сохранению работоспособности энергосистем будут направлены в основном на продление срока службы ныне ра­ботающих технических устройств. 

Электроизмерительная лаборатория ИКЦ «Альтон» приглашает к сотрудничеству все заинтересованные предприятия и организации с целью повышения уровня безопасной эксплуатации электрооборудования, повышения надежности и качества электроснабжения потребителей. 

Территориальный уполномоченный орган Единой системы оценки соответствия в области промышленной, экологической безопасности, безопасности в энергетике и строительстве

Инженерно-консультационный центр “АЛЬТОН”

Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Красная, 133, тел.: (3412) 78-47-05, 51-08-55

Источник: https://prominf.ru/article/povyshenie-nadezhnosti-ekspluatacii-energooborudovaniya

Надежность электрооборудования и систем электроснабжения

Главные понятия и определения надежности

Надежность плотно сплетена с разными сторонами эксплуатации электроустановок. Надежность — свойство объекта делать данные функции, сохраняя во времени значения его эксплуатационных характеристик в данных границах, соответственных данным режимам и условиям внедрения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.

Надежность применительно к системам электроснабжения: бесперебойное снабжение электроэнергией в границах допустимых характеристик ее свойства и исключение ситуаций, небезопасных для людей и среды. При всем этом объект должен быть работоспособным.

Под работоспособностью понимается такое состояние частей электрического оборудования, при котором они способны делать данные функции, сохраняя значения данных характеристик в границах установленных нормативно-технической документацией. При всем этом элементы могут не удовлетворять, к примеру, требованиям, относящимся к внешнему облику.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности оборудования, именуется отказом.

Причинами отказов могут быть недостатки, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушения правил и норм эксплуатации, естественные процессы изнашивания и старения.

По нраву конфигурации главных характеристик электрического оборудования до момента появления отказа различают неожиданные и постепенные отказы.

Неожиданным именуют отказ, который наступает в итоге резкого скачкообразного конфигурации 1-го либо нескольких главных характеристик (обрыв фаз кабельных и воздушных линий, разрушение контактных соединений в аппаратах и др.).

Постепенным именуют отказ, который наступает в итоге долгого, постепенного конфигурации характеристик, обычно из-за старения либо изнашивания (ухудшение сопротивления изоляции кабелей, движков, роста переходного сопротивления контактных соединений и др.). При всем этом конфигурации параметра по сопоставлению с исходным уровнем в почти всех случаях могут быть зарегистрированы при помощи измерительных устройств.

Принципной различия меж неожиданными и постепенными отказами нет, т.к. неожиданные отказы почти всегда являются следствием постепенного, но укрытого от наблюдения конфигурации характеристик (к примеру, изнашивания механических узлов контактов выключателей), когда их разрушение воспринимают как неожиданное событие.

Необратимый отказ свидетельствует о потере работоспособности. Перемежающйся — неоднократно самоустраняющийся отказ объекта. Если отказ объекта не обоснован отказом другого объекта, то его считают независящим, в неприятном случае — зависимым.

Отказ, появившийся в итоге несовершенства либо нарушения установленных правил и норм конструирования, именуют конструкционным.

Отказ, появившийся в итоге несовершенства либо нарушения установленного процесса производства либо ремонта объекта, выполненного на ремонтном предприятии, — производственным.

Отказ, появившийся в итоге нарушения установленных правил либо критерий эксплуатации — эксплуатационным. Причина отказа — недостаток.

Надежность является одним из параметров электрического оборудования и систем электроснабжения, которое проявляет себя исключительно в процессе эксплуатации. Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении, расходуется и поддерживается при эксплуатации.

Надежность является всеохватывающим свойством, которое в, зависимости от специфичности электроустановок и критерий ее эксплуатации, может включать в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности либо в определенном сочетании, при этом как для электроустановок, так и для отдельных ее частей.

Время от времени надежность отождествляется с безотказностью (в данном случае рассматривается надежность в «узеньком смысле»).

Безотказность – свойство технических средств безпрерывно сохранять работоспособность в течение некого времени. Это более принципиальная составляющая надежности электроустановок, зависящая от безотказности частей, схемы их соединения, конструктивных и многофункциональных особенностей, критерий эксплуатации.

Долговечность – свойство технических средств сохранять работоспособность до пришествия предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

В рассматриваемом случае предельное состояние технических средств определяется невыполнимостью их предстоящей эксплуатации, что обуславливается или понижением эффективности, или требованиями безопасности, или пришествием морального старения.

Ремонтопригодность – свойство технических средств, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению предпосылки появления отказов и устранению их последствий методом технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность охарактеризовывает большая часть частей электроустнаовок и не имеет смысла только для тех частей, которые не ремонтируются в процессе использования (к примеру, изоляторы воздушных линий (ВЛ)).

Сохраняемость – свойство технических средств безпрерывно сохранять исправное (новое) и работоспособное состояние в процессе хранения и транспортировки. Сохраняемость частей ЭУ характеризуется их способностью противостоять отрицательному воздействию критерий хранения и транспортирования.

Выбор количественных характеристик надежности находится в зависимости от вида электроэнергетического оборудования. Невосстанавливаемыми именуются такие элементы электроустановок, работоспособность которых в случае появления отказа не подлежит восстановлению в процессе использования (трансформаторы тока, кабельные вставки и др.).

Читайте также:  Как наносится гальваническое покрытие на производстве и в домашних условиях

Восстанавливаемыми являются изделия, работоспособность которых в случае появления отказа подлежит восстановлению в процессе использования. Примером таких изделий могут служить электронные машины, силовые трансформаторы и др.

Надежность восстанавливаемых изделий обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью, а надежность невосстанавливаемых изделий — их безотказностью, долговечностью и сохраняемостью.

Причины, действующие на надежность частей электроустановок

Электроустановки, применяемые для преобразования, передачи и рассредотачивания электроэнергии, подвергаются воздействию огромного количества причин, которые можно подразделить на четыре группы: воздействия среды, эксплуатационные, случайные, ошибки проектирования и монтажа.

К факторам среды, где работают элементы электроустановок, относятся интенсивность грозовой и ветровой деятельности, гололедные отложения, обложные дождики, влажный снег, густой туман, изморозь, роса, солнечная радиация и другие. Большая часть из причин среды приводятся в погодных справочниках.

Применительно к передаточным устройствам – воздушные полосы всех классов напряжений – более соответствующими факторами, содействующими их отказам, являются моросящий дождик, влажный снег, густой туман, изморозь и роса, а у силовых трансформаторов, установленных на электроустановках открытого типа, к факторам среды относятся солнечная радиация, атмосферное давление, температура среды (фактор, тесновато связанный с категорией размещения и климатическими критериями).

Особенностью эксплуатации частей электроустанвок открытого выполнения всех классов напряжений является изменение всех причин, к примеру, изменение температуры от +40± до -50±С. Колебание интенсивности грозовой деятельности по регионам нашей страны составляет от 10 до 100 и поболее грозовых часов в год.

Воздействие наружных погодных причин приводит к появлению изъянов в процессе использования: увлажнение масла в трансформаторах и масляных выключателях, увлажнение внутрибаковой изоляции и изоляции траверс масляных выключателей, увлажнение остова вводов, разрушение опорных и проходных изоляторов при гололедных, ветровых нагрузках и т.п. Потому для каждого климатического района при эксплуатации электроустаноко нужен учет причин среды.

К эксплуатационным факторам относятся перегрузки частей электроустановок, токи маленьких замыканий (сверхтоки), разные виды перенапряжений (дуговые, коммутационные, резонансные и др.).

Согласно правилам технической эксплуатации, воздушные полосы 10 — 35 кВ с изолированной нейтралью допускается эксплуатировать при наличии однофазового замыкания на землю, а продолжительность их устранения не нормируется. При таких критериях эксплуатации дуговые замыкания в разветвленных распределительных сетях являются основной предпосылкой повреждения ослабленной изоляции.

Для силовых трансформаторов более чувствительными из эксплуатационных причин являются их перегрузка, механические усилия на обмотках при сквозных токах маленьких замыканий. Существенное место в эксплуатационных факторах занимают квалификация персонала и сопутствующие им воздействия (ошибки персонала, плохой ремонт и сервис и т.п.).

К группе причин, косвенно влияющих на надежность работы электроустановок, относятся ошибки проектирования и монтажа: несоблюдение руководящих материалов при проектировании, неучет требований надежности, неучет величины емкостных токов в сетях 10 — 35 кВ и их компенсации при развитии сетей, плохое изготовка частей электроустановок, недостатки монтажа и др.

Маленькую группу влияющих на характеристики надежности электроустановок в эксплуатации составляют случайные причины: наезд транспорта и сельскохозяйственных машин на опоры, перекрытие на передвигающийся транспорт под проводами ВЛ, обрыв провода и т.п.

Калявин В. П, Рыбаков Л. М.

Школа для электрика

Источник: http://elektrica.info/nadezhnost-e-lektrooborudovaniya-i-sistem-e-lektrosnabzheniya/

Повышение надежности электрических контактов

22 мая 2017 г. в 14:40, 1367

УДК621.315.626.066.6

Безопасность работы энергосистем, снижение потерь электроэнергии и экономия материальных ресурсов во многом определяется надежностью электрических контактов.

В статье дается краткое описание накопленного многолетнего промышленного опыта получения надежных контактов с помощью уникальных способов сварки и применения электропроводящей смазки ЭПС-98 — в разборных соединениях.

Холодная сварка обеспечивает надежный контакт Cu+AL, а диффузионная сварка в вакууме применяется, например, для соединения меди, керамики, серебра вольфрама в изделиях электротехники, успешно заменяя пайку завальцовку, клепку, ручную дуговую сварку и аргонодуговую сварку токоведущих деталей высоковольтной и низковольтной аппаратуры.

Надежность электрических контактов обуславливает эффективность эксплуатации энергетического и промышленного оборудования, и в целом энергосистемы страны. Из-за некачественных контактов происходит их нагрев, возрастают потери электроэнергии и возникают аварийные ситуации.

По данным ФГБУ «ВНИИ Противопожарной Ообороны» МЧС РФ, 50% возгораний на промышленных предприятиях и в жилом фонде происходит из-за неисправности электроустановок, при этом 50% пожаров электрооборудования обусловлено отказами электрических контактов.

Увеличение мощности промышленных предприятий и плотности электрических нагрузок требует применения сетей большого сечения. Такие сети могут быть выполнены либо параллельно проложенными кабелями, либо токопроводами. Применение токопроводов дает существенный экономический эффект.

В последние годы все чаще встречается термин «исчезающие металлы». В числе этих металлов одно из первых мест занимает медь, которая является основным проводниковым материалом в распределительных устройствах, токопроводах, электрических аппаратах и т.д.

Мировые земные запасы основных шести цветных металлов (алюминия, меди, свинца, никеля, олова и цинка) на январь 2010 года составляли,  по данным экспертов, около 6 млрд тонн, в том числе 85% запасов занимает сырье для производства алюминия, медь составляет 9% в общих объемах запасов, цинк — 3,5%, свинец и никель около 1%, олово — примерно 0,1%.

В настоящее время в электроустановках наряду с медью используется алюминий, удельная проводимость (проводимость, отнесенная к массе металла) которого в два раза выше удельной проводимости меди.

Вместе с тем, повсеместное внедрение алюминия затрудняют его пониженные контактные свойства: текучесть и ползучесть металла под нагрузкой, образование на поверхности токонепроводящих окисных пленок Al2O3 и так далее.

В 2015 году ОК Русал совместно с ОАО «ВНИИКП» и ФГПУ ВНИИПО МЧС России разработана инновационная кабельно-проводниковая продукция с использованием гибких токопроводящих жил (ТПЖ) из специальных алюминиевых сплавов.

В США проводниковая продукция с жилами из алюминиевых сплавов применяется в распределительных сетях сечением более 10-16 мм 2.

Для решения проблемы использования кабельно-проводниковой продукции с ТПЖ из алюминиевых сплавов сечением 2,5, 4,6 и 10 мм2 необходимо создать надежные конструкции и технологии выполнения контактных соединений.

Таким образом, разработка, исследование и создание надежных неразборных контактных соединений, а также современных технологий выполнения разборных контактов является весьма важной задачей. В идеале, наибольшую надежность электрической сети обеспечивают цельнометаллические (неразборные) соединения.

Однако присоединение шин к плоским выводам сваркой может быть выполнено при условии одинаковых материалов вывода и шины, присоединяемой к выводу (медная шина — медный вывод, вывод из алюминия или его сплава — шина также из алюминия или его сплава).

Осуществление сварки присоединений практически не отличается от сварки шин между собой.

Для этих целей используются следующие способы сварки: полуавтоматическая аргонодуговая, аргонодуговая импульсная, ручная вольфрамовым электродом, ручная дуговая угольным электродом. Вместе с тем, на практике широкое распространение имеет контактная пара медь-алюминий.

Достаточно указать необходимость присоединения алюминиевой ошиновки к медным выводам электротехнических устройств или, например, алюминиевой обмотки трансформатора к медной ошиновке. Создание надежного контактного соединения медь-алюминий во многом связано с разработкой способа их сварки.

Следует отметить, что использование вышеупомянутых способов сварки этих металлов весьма затруднено из-за образования в сварном шве при нагреве интерметаллидов, обусловливающих хрупкость соединений.

Единственным способом сварки, обеспечивающим надежный и прочный неразъемный контакт меди с алюминием, является холодная сварка давлением.

Уникальность этого способа сварки состоит в том, что сварка происходит без внешнего нагрева, только за счет совместной пластической деформации соединяемых металлов.

Для этого необходимо приложить давление, значительно превосходящее предел текучести металла. Прочность холодносварного соединения превышает прочность целого металла при любых видах механических испытаний образцов.

Получить аналогичный результат любым другим способом сварки принципиально невозможно.

Преимуществами процесса являются:

  • отсутствие нагрева,
  • малая энергоемкость,
  • высокая производительность,
  • отсутствие газовых выделений и брызг расплавленного металла.

Холодная сварка заменяет ручной труд сварщика и позволяет получать также соединения однородных металлов алюминий-алюминий, медь-медь.

Результаты многолетних работ [1] в 60-х-80-х годах прошлого столетия позволили в достаточно широких масштабах внедрить холодную сварку в электротехническую и электроэнергетическую отрасли СССР. Были разработаны следующие способы оконцевания выводов алюминиевых токопроводов и обмоток электроустановок медью с помощью холодной сварки:

  • приварка встык к алюминиевым шинам и проводам короткомерных медных отрезков того же сечения;
  • армирование концов алюминиевых шин и наконечников тонкими медными накладками точечной холодной сваркой;
  • получение тавровых и угловых соединений, соединений типа шпилька с пластиной [2,3].

В настоящее время машины стыковой холодной сварки МСХС-120.0 модернизированы: релейная система управления изменена на микропроцессорную, применена современная гидроаппаратура. Машина успешно внедрена в 2014 году на ОАО «Тольяттинский трансформаторный завод» (г.Тольятти) для оконцевания алюминиевых обмоток трансформаторов медью (рис.1).

Несмотря на очевидные преимущества использования холодной сварки в электротехнике и энергетике, её применение в промышленности России в настоящее время весьма незначительно.

Широкому внедрению процесса холодной сварки, по нашему мнению, мешает отсутствие на предприятиях информации об этом уникальном способе сварки, некомпетентность технического персонала (конструкторов и технологов), а в ряде случаев — сложное финансовое положение предприятия.

Ещё одним прогрессивным способом сварки, позволяющим резко улучшить надежность электрических контактов, является диффузионная сварка в вакууме.

Диффузионная сварка — способ соединения разнородных и однородных металлов, сплавов, неметаллических материалов в твердой фазе, осуществляемый путем диффузии атомов через поверхность стыка под воздействием температуры и давления.

К преимуществам процесса относятся:

  • малые деформации (5-7 %) свариваемых деталей;
  • отсутствие расходных материалов (припои, флюсы, пасты);
  • возможность получения нахлесточных соединений с большой площадью сварной зоны; — единственно надежный способ получения гибких медных компенсаторов, шин и связей путем омоноличивания площадок под болтовое соединение;
  • получение изделий с безупречным внешним видом из-за отсутствия на них после сварки окалины, грата и следов побежалости.

Наибольшее применение диффузионная сварка нашла в электротехнике, где заменяет пайку, завальцовку, клепку, ручную дуговую сварку и аргонодуговую сварку токоведущих деталей из меди, серебра, вольфрама и керамики высоковольтной и низковольтной аппаратуры.

Диффузионная сварка медных контактных групп (рис. 2) автоматических выключателей, взамен их пайки и клепки, позволила улучшить технические характеристики, безопасность эксплуатации, снизить потери электроэнергии в автоматических выключателях серии ВА53-41 и ВА55-41 производства Курского электроаппаратного завода (ОАО «КЭАЗ», г. Курск).

Надежность работы электрических сетей возрастает в случае применения гибких медных компенсаторов (КШМ), выполненных диффузионной сваркой в вакууме.

В контакт-детали компенсатора под болтовой разьем все медные ленты толщиной 0,1-0,2 мм, из которых изготовлен компенсатор, сварены между собой по всей поверхности их соприкосновения с образованием монолита. Эти компенсаторы, обладают стабильно низким электросопротивлением, не более 5 мкОм, и повышенной гибкостью.

Наряду с неразборными (сварными) соединениями, разборные (болтовые) соединения составляют примерно половину всех контактных соединений.

С точки зрения теории надежности болтовые контактные соединения можно отнести к изделиям с деградационными отказами, связанными с постепенным изменением ресурсного параметра — электрического сопротивления соединения или его температуры.

Не вдаваясь в теорию электрических контактов [4], укажем, что для стабилизации электрического сопротивления разборных соединений применяют различные средства его стабилизации (тарельчатые пружины, цветной крепеж, защитные металлопокрытия и т.д.).

При монтаже новых соединений или при достижении контактными соединениями температур или значений сопротивлений, регламентированных ГОСТ 10434, рекомендуется применять электропроводящую смазку ЭПС-98 (рис.3).

Смазка ЭПС-98 представляет собой смесь масла (силиконовое, полиэфирное или минеральное), высокодисперсного металлического порошка (медь или никель), присадки в виде неорганической тиксотропной добавки и стабилизирующих компонент.

Применение металлического порошка увеличивает фактическую площадь касания контактных соединений и повышает термостойкость смазки [5].

В качестве стабилизирующих добавок смазка содержит антиоксиданты и/или ингибиторы коррозии. Применение в электропроводящей смазке неорганической тиксотропной добавки позволяет регулировать ее вязкость, добиваясь получения оптимальной текучести.

Наиболее эффективным методом диагностики состояния контактных соединений является визуальный контроль температуры, выполняемый дистанционными электротермометрами или различными индикаторами. Весьма эффективно контроль температуры соединений осуществлять с помощью специальных термоиндикаторов и термоиндикаторных композиций.

Термоиндикаторы — это сложные вещества, которые при достижении определенной температуры резко изменяют свой цвет за счет химического взаимодействия компонентов. Изготавливаются они в виде наклеек разного (необходимого) размера с разным диапазоном температур (от 40 до 260 °С). Термоиндикаторы могут быть нереверсивные одноразовые или реверсивные многоразовые.

Читайте также:  Выбор асинхронного электродвигателя для работы в режиме динамического торможения самовозбуждением

Наклеиваться могут на любую поверхность, в том числе на вогнутую и выпуклую, как обычный стикер. Термоиндикаторные композиции, изменяющие окраску на воздухе при изменении температуры поверхности, наносятся кистью.

Обратимые термоиндикаторные композиции изменяют цвет с повышением и понижением температуры; необратимые — изменяют цвет с повышением температуры, а при охлаждении цвет не изменяется.

Систематический контроль температуры нагрева (или электрического сопротивления) в сочетании с предложенными выше способами выполнения неразборных и разборных соединений обеспечивает требуемую надежность, пожаробезопасность и экономичность электрических контактных соединений, а это, в свою очередь, расширяет возможности применения алюминия в электротехнике и электроэнергетике, заменяя дефицитную и дорогую медную ошиновку на алюминиевую, медные провода на алюминиевые.

Список использованной литературы:

  1. Стройман И.М. Холодная сварка металлов. Л., Машиностроение, 1985, 224с.
  2. Холодная сварка шпильки с пластиной. И. М. Стройман, Ю. К. Морозов. — автоматическая сварка,1981,№ 8,с.54-57
  3. Холодная тавровая сварка алюминия и меди. И. М. Стройман, Ю. К. Морозов. — Электротехника,1982,№ 5,с.44-46
  4. Хольм Р. Электрические контакты, М, изд-во иностр. лит., 1961, 461 с.
  5. Дзекцер Н. Н., Висленев Ю. С. Многоамперные контактные соединения. Л., Энергоатомиздат, 1987, 128 с.

Источник: Н. Н. Дзекцер (к.т.н., ООО «СЭЭБ»), Ю. К. Морозов (к.т.н., ООО «СКС»), И. М. Стройман (к.т.н., ООО «СКС»)

Источник: https://www.elec.ru/articles/povyshenie-nadezhnosti-elektricheskih-kontaktov/

Повышение надежности электроснабжения предприятий с непрерывным производственным циклом

К.П. КАДОМСКАЯ, И.Ю. ЦИВИЛЁВ¨

1.    ВВЕДЕНИЕ

Отключение электрооборудования, обеспечивающего производство непрерывного характера, может приводить к большим экономическим потерям, так как восстановление его нормальной эксплуатации зачастую связано с серьезными ремонтными работами.

К таким производствам, прежде всего, можно отнести металлургические и целлюлозно-бумажные предприятия, являющиеся также и наиболее энергоемкими предприятиями. Поэтому бесперебойное электроснабжение этих предприятий является первоочередной задачей.

В статье в качестве примера рассматриваются меры повышения надежности электропитания оборудования одного из сталеплавильных заводов.

2.    СХЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЗАВОДА И ЕЕ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Принципиальная схема электропитания плавильной печи от главной понизительной подстанции (ГПП) 10 кВ приведена на рис. 1.

Рис.1.Схема электропитания ГПП-10 кВ (а) и сталеплавильной печи (б)

Наиболее частым технологическим нарушением электропитания являются однофазные дуговые замыкания (ОДЗ) в сети 10 кВ. Эти замыкания характеризуются неустойчивым горением дуги, т.е.

её погасаниями и зажиганиями вновь, во время которых может возникнуть эскалация перенапряжений на фазах из-за повышения напряжения на изолированной нейтрали сети 10 кВ.

Одна из возможных схем питания ГПП-10 кВ приведена на рис. 2.

Из этой схемы видно, что обмотки 10 кВ силовых трансформаторов 110/10 кВ соединены в треугольник. Следовательно, рассматриваемая сеть электропитания сталеплавильных печей классифицируется как сеть с изолированной нейтралью.

3.    ПРОЦЕССЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ ОДНОФАЗНЫЕ ДУГОВЫЕ ЗАМЫКАНИЯ В СЕТИ 10 КВ

Расчетная схема для исследования перенапряжений, возникающих в процессе ОДЗ в сети 10 кВ, приведена на рис. 2.

Рис. 2.Простейшая расчетная схема для исследования процессов,

сопровождающих процесс ОДЗ

В данной работе нагрузка, печные подстанции, не учитывается. Соединение обмоток печного трансформатора выполнено в виде Δ/Δ, следовательно, токи нулевой последовательности в нагрузку не попадают. Однако руднотермические печи цехов являются нелинейной нагрузкой и могут выдавать в сеть различные гармоники, оказывая тем самым влияние на процессы при ОДЗ.

Например, на рис. 3 приведена осциллограмма изменения фазных токов ввода 10 кВ силового трансформатора на одном из сталеплавильных заводов, причем было зафиксировано большое количество ударных толчков тока.

Рис. 3.Осциллограмма тока, полученная при мониторинге изменения фазных

токов ввода 10 кВ силового трансформатора

(фаза А, величина броска тока составила 487,5 А (амплитуда 690 А))

Также интересен, например, процесс включения ненагруженного печного трансформатора (рис. 3).

Рис. 4.Осциллограмма тока, полученная при мониторинге изменения фазных токов

ввода 10 кВ силового трансформатора (фаза А)

В связи с особенностями процессов, приведенных на рис. 3 и 4, целесообразно моделировать нагрузку с применением вейвлет-анализа, достоинства и недостатки которого состоят в следующем:

·             вейвлетные преобразования обладают практически всеми достоинствами преобразований Фурье;

·             анализ Фурье применяется, если функция является периодически повторяющейся, тогда как вейвлетные преобразования позволяют также обрабатывать осциллограммы переходных процессов;

·             вейвлетные базисы, в отличие от преобразования Фурье, имеют достаточно много разнообразных базовых функций, свойства которых ориентированы на решение различных задач. Базисные вейвлеты могут иметь и конечные, и бесконечные носители, реализуемые функциями различной гладкости.

·             недостатком вейвлетных преобразований является их относительная сложность.

Практическое использование вейвлет-преобразований связано, в основном, с дискретными вейвлетами как в силу повсеместного использования цифровых методов обработки данных, так и в силу ряда различий дискретного и непрерывного вейвлет-преобразований.

Непрерывные вейвлеты дают несколько более наглядное представление результатов анализа в виде поверхностей вейвлет-коэффициентов по непрерывным переменным.

Однако базисы на их основе, как правило, не являются строго ортонормированными, поскольку элементы базиса бесконечно дифференцируемы и экспоненциально спадают на бесконечности.

У дискретных вейвлетов эти проблемы легко снимаются, что обеспечивает более точную реконструкцию сигналов.

            Однако выбор конкретного вида и типа вейвлетов во многом зависит от анализируемых сигналов и задач анализа, при этом немалую роль играет интуиция и опыт исследователя. Для получения оптимальных алгоритмов преобразования разработаны определенные критерии, но их еще нельзя считать окончательными, т.к.

они являются внутренними по отношению к самим алгоритмам преобразования и, как правило, не учитывают внешних критериев, связанных с сигналами и целями их преобразований.

Отсюда следует, что при практическом использовании вейвлетов необходимо уделять достаточное внимание проверке их работоспособности и эффективности для поставленных целей по сравнению с известными методами обработки и анализа [1].

            Как сказано выше, в данной работе нагрузка в расчетах не учитывается.

Анализ величин токов однофазного замыкания на землю в рассматриваемой сети показывает, что эти токи не превышают 5 А. В данных условиях возможно неустойчивое горение дуги, сопровождающееся высокими уровнями коммутационных перенапряжений на «здоровых» фазах при повторных зажиганиях дуги на аварийной фазе.

При этом могут возникнуть многоместные повреждения, приводящие к двухфазным коротким замыканиям (КЗ) на землю, характеризующимся большими значениями токов короткого замыкания и отключением либо секции ГПП, либо при осуществлении селективной релейной защиты отключением поврежденного фидера, питающего сталеплавильную печь.

Это приводит к весьма большим ущербам, так как ликвидация технологического нарушения рассматриваемого непрерывного производства требует значительного времени. Следовательно, первоочередной является задача предотвратить развитие аварии при ОДЗ, т.е.

практически исключить возможность возникновения перенапряжений в процессе ОДЗ на «здоровых» фазах.

Осуществить это требование можно, применив резистивное заземление нейтрали сети. Эскалации перенапряжений и многоместных повреждений в этом случае наблюдаться не будет. Кроме того, такая мера позволит перед отключением поврежденного фидера селективно определить поврежденный фидер и перевести сталеплавильную печь на резервное питание.

Необходимо отметить, что обмотка силового трансформатора со стороны низкого напряжения соединена в треугольник.

Следовательно, для подключения резистора в нейтраль сети 10 кВ требуется дополнительное нейтралеобразующее устройство, например, фильтр нулевой последовательности типа ФМЗО [2], конструкция магнитопровода которого обеспечивает весьма малую индуктивность нулевой последовательности, т.е. практическое безындуктивное подключение резистора в нейтраль сети 10 кВ.

На процессы, сопровождающие ОДЗ, существенное влияние оказывают все связи фаз сети с землей.

При соблюдении условий возникновения и существования феррорезонансных явлений в контурах нелинейная индуктивность трансформатора напряжения, подключенного к шинам ГПП-10 кВ, — емкость сети 10 кВ могут возникнуть субгармонические колебания, приводящие к сверхтокам в обмотках ВН ТН, что может нарушить их тепловую стойкость и привести к возгоранию. Следовательно, необходим учет ТН при исследовании процессов, сопровождающих ОДЗ.

В этой схеме кабельная сеть моделировалась в виде сосредоточенных емкостей на землю и между фазами. Рассматривались ТН типа НТМИ и антирезонансные ТН типа НАМИ [3]. Дуга моделировалась в соответствии с гипотезой Петерсена.

4.    РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА, СОПРОВОЖДАЮЩЕГО ОДЗ

На рис. 5 приведены компьютерные осциллограммы процессов при ОДЗ в сети 10 кВ, эксплуатируемой с изолированной нейтралью, при установке на шинах ГПП одного ТН типа НТМИ.

Из рис. 5 видно, что в схеме выполнены условия существования опасного феррорезонанса, что приведет к технологическому нарушению, связанному с возгоранием ТН и последующим отключением секции ГПП.

Исключить феррорезонанс можно, включив в рассечку треугольника обмотки ТН резистор, однако эта мера не всегда помогает. Кроме того, в некоторых случаях приходится принимать относительно малые значения сопротивления резистора, что в нормальном режиме при наличии несимметрии в сети может привести к его перегреву.

На рис. 6 приведены компьютерные осциллограммы при ОДЗ при установке антирезонансного ТН типа НАМИ на ГПП-10 кВ.

а)

б)

Рис. 5. Напряжения на фазах при ОДЗ (три зажигания дуги) (а) и

ток в обмотке ВН ТН типа НТМИ (б)

Из рис. 6 следует, что при установке на шинах 10 кВ ТН типа НАМИ феррорезонансные явления не наблюдаются, и процессы при ОДЗ не приводят к повреждению изоляции электрооборудования.

Однако повышение надежности электропитания сталеплавильных печей может быть достигнуто с помощью отключения поврежденного фидера питания печи при условии предварительного перевода питания этой печи от другого фидера.

Такие условия эксплуатации могут быть осуществлены с помощью резистивного заземления нейтрали сети.

Заземление нейтрали сети через резистор позволяет избежать перенапряжений при повторных зажиганиях дуги и опасных феррорезонансных явлений при ОДЗ, организовать селективную токовую релейную защиту при однофазном замыкании на землю (ОЗЗ).

Необходимо, однако, помнить, что при резистивном заземлении нейтрали увеличивается ток замыкания на землю в поврежденном фидере.

а)

б)

Рис. 6. Напряжения на фазах при ОДЗ (три зажигания дуги) (а) и

ток в обмотке ВН ТН типа НАМИ (б)

Процессы при ОДЗ в случае оснащения нейтрали резистором (=1 кОм) приведены на рис. 7.

Из приведенных компьютерных осциллограмм видно, что уровень перенапряжений при трех повторных зажиганиях дуги не превосходит 2 Uфm, условия же существования опасного феррорезонанса не выполнены.

При этом, поскольку полный ток однофазного замыкания на землю, содержащий активную составляющую, примерно по величине равную емкостному току, протекает лишь по поврежденному фидеру, можно осуществить установку на всех фидерах токовых защит с целью селективного распознавания присоединения. Это позволяет перед отключением поврежденного фидера перевести питание соответствующей печи на другой фидер, а затем уже отключить поврежденный. При этом технологическое нарушение, заключающееся в ОДЗ или ОЗЗ на одном из фидеров, не приведет к необходимости останова печи, т.е. нарушения непрерывного технологического процесса.

а)

б)

Рис. 7. Процессы, сопровождающие ОДЗ при установке в нейтрали резистора, а — напряжения на фазах, б — токи в обмотке ВН ТН типа НТМИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Произведенный анализ позволяет рекомендовать в качестве меры существенного повышения надежности эксплуатации сталеплавильных печей на металлургическом предприятии резистивное заземление нейтралисети 10 кВ.

Применение этой меры позволит:

·ограничить перенапряжения, воздействующие на изоляцию электрооборудования и тем самым продлить срок его службы;

·исключить феррорезонансные явления, обусловленные насыщением магнитопроводов ТН электромагнитного типа;

·обеспечить чувствительную и селективную релейную защиту, позволяющую распознавать поврежденный фидер и переводить печь на резервное питание без перерыва технологического процесса.

Однако при дальнейших расчетах следует учесть влияние нагрузки на процессы и оценить эффективность внедрения резистивное заземления уже с учетом изменений в моделировании процессов при ОДЗ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дьяконов В., Абраменкова И. MATLAB. Обработка сигналов и изображений. Специальный справочник. — СПб.: Питер, 2002, 608 с.

2.Кадомская К.П. Лавров Ю.А., Рейхердт А.А.  Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них.-Новосибирск. Изд-во НГТУ,2004.-368 с.—(Серия «Учебники НГТУ»)

3. Зихерман М.Х. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Достижения и перспективы. — Новости электротехники. — 2007.— №2 (44).—с. 215.

Источник: http://portalenergetika.com/

Источник: https://portalenergetika.com/articles/povyishenie_nadejnosti_elektrosnabjeniya__predpriyatiy_32

Ссылка на основную публикацию