Комплектные распределительные устройства: требования и тенденции

Подробности

Родительская категория: Литература

Категория: Я электрик! №17

Комплектные распределительные устройства (КРУ) напряжением 6, 10 и 35 кВ являются важнейшими элементами систем электроснабжения и во многом определяют надежность электроснабжения потребителей. Сегодня на энергетическом рынке России представлено достаточное количество разнообразных распределительных устройств, в ряде случаев значительно отличающихся друг от друга. Общее количество заводов, производящих распределительные устройства, превышает шесть десятков. Их продукция во многом схожа. Но в то же время все представленные на российском рынке шкафы комплектные распределительные устройства отличаются друг от друга.
Условно комплектное распределительное устройство общепромышленного назначения можно разделить на следующие группы: ? «тяжелые» комплектные распределительные устройства на номинальные токи свыше 1600 А и номинальные токи отключения до 50 кА, используемые на электростанциях, предприятиях по переработке нефти и газа, предприятиях тяжелой промышленности и железных дорогах;
- «стандартные» комплектные распределительные устройства и КСО на номинальные токи 1000–1600 А и номинальные токи отключения до 31,5 кА, используемые на предприятиях нефте- и газодобычи, легкой промышленности, транспорта, машиностроения и в центрах питания распределительных
сетей;
- «облегченные» комплектные распределительные устройства на номинальные токи до 1000 А и номинальные токи отключения до 20 кА, используемые на РП и ТП распределительных сетей.
- Для того, чтобы правильно выбрать ячейку комплектные распределительные устройства, необходимо проанализировать ее по следующим требованиям:
- функциональные требования;
- требования надежности;
- требования безопасности;
- требования технического обслуживания;
- требования гарантийного обслуживания;
- требования утилизации;
- требования автоматизации;
- требования эргономичности;
- экономические требования.
Рассмотрим более подробно каждое из этих требований.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Под этим понятием подразумевается соответствие параметров и схем комплектных распределительных устройств требованиям потребителей на различных объектах их возможного применения. В большинстве случаев они определяются проектными решениями.
Принято выделять следующие основные параметры комплектных распределительных устройств:
- класс напряжения;
- наибольшее рабочее напряжение;
- номинальный ток сборных шин;
- номинальный ток главных цепей;
- номинальный ток отключения, встроенного
- в комплектные распределительные устройства выключателя;
- ток термической стойкости;
- номинальный ток электродинамической
- стойкости.
Величина параметров должна соответствовать значениям ГОСТ 14693. Это обеспечит безотказное функционирование шкафов комплектных распределительных устройств в рабочих режимах эксплуатации.
ТРЕБОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ
Показатели надежности характеризуются вероятностью безотказной работы самого шкафа комплектного распределительного устройства и комплектующего его оборудования. Вместе с тем сама надежность определяется другими факторами. Наиболее важные из них – способность комплектного распределительного устройства выдерживать электрические, механические и климатические воздействия в процессе эксплуатации.
Уровень требований определяется условиями эксплуатации. В каждом конкретном случае они могут значительно отличаться друг от друга. Но в целом зависят от вида электрической сети и климатических условий региона.
Рассмотрим электрические воздействия на комплектное распределительное устройство.
Шкафы комплектного распределительного устройства и встроенное в них оборудование должны быть устойчивы к грозовым воздействиям. Устойчивость шкафов комплектного распределительного устройства к этому воздействию определяется уровнем испытательного грозового импульса, скоординированного с уровнем остающегося напряжения защитных аппаратов.
Шкафы комплектного распределительного устройства и встроенное в них оборудование должны выдерживать внутренние перенапряжения сети. Нормы проектирования распределительных сетей России не предполагают ограничение внутренних перенапряжений. В связи с этим требования по уровню испытательных напряжений (кратковременное одноминутное напряжение) должны обеспечивать работоспособность оборудования при любом виде электрических воздействий со стороны сети. В этих требованиях также учтено возможное снижение электрической прочности изоляции за счет процессов электрического старения.
Использование в электрических сетях шкафов комплектного распределительного устройства с меньшим уровнем испытательных напряжений для достижения необходимого уровня надежности требует контроля уровня частичных разрядов изоляции комплектного распределительного устройства и специальных дополнительных мероприятий по ограничению внутренних перенапряжений. В противном случае нельзя гарантировать высокую безотказность работы в течение срока службы оборудования.
Соответствие комплектного распределительного устройства и его компонентов климатическим условиям не менее важны с точки зрения надежности работы оборудования. Актуальность этого вопроса обусловлена тем, что в последнее время в связи с появлением нового оборудования требования по климатическим условиям эксплуатации во многих случаях не выполняются. А это может привести к серьезным последствиям, особенно в период зимних холодов.
Соответствие комплектного распределительного устройства и его компонентов климатическим условиям, определяемых эксплуатационными помещениями, гарантирует надежную работу оборудования.
Требования по уровню механических воздействий менее критичны, чем климатические воздействия и электрические. Но на них необходимо обращать внимание при установке комплектного распределительного устройства на общих фундаментах с мощными вращающимися машинами, вблизи путей железнодорожного транспорта или горнодобывающих предприятий. Наиболее чувствительным компонентом комплектного распределительного устройства к механическим воздействиям является привод силовых коммутационных аппаратов. Поэтому очень важно подбирать выключатель комплектного распределительного устройства, соответствующий механическим эксплутационным воздействиям.
На надежность функционирования комплектного распределительного устройства влияет механический и коммутационный ресурс коммутационных аппаратов и подвижных частей комплектного распределительного устройства. Чем выше ресурсные показатели компонентов и подвижных частей комплектного распределительного устройства, тем выше и общая надежность.
Очень актуальным является устойчивость систем РЗиА, систем АСУ ТП и АСКУЭ к электромагнитным воздействиям. Данные требования регламентируются соответствующими ГОСТами. Применение устройств РЗиА, удовлетворяющих наиболее жестким требованиям по ЭМС, обеспечит надежную работу комплектного распределительного устройства в целом.
Существует ряд конструктивных особенностей, снижающих или повышающих надежность.
Сегрегация отсеков комплектного распределительного устройства снижает масштабы повреждения при возникновении аварийных ситуаций.
Наличие защитной перегородки между линейным и кабельным отсеками комплектного распределительного устройства снижает вероятность проникновения дуги из одного отсека в другой.
Подводя итог, можно сказать, что надежность комплектного распределительного устройства определяется надежностью работы всех без исключения элементов в условия электрических, электромагнитных, климатических и механических воздействий.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
Это качество характеризуется в первую очередь соответствием комплектного распределительного устройства техническим регламентам по безопасности (заземление, нормирование переходных сопротивлений и другие)
Дополнительными факторами, повышающими уровень безопасности эксплуатации комплектного распределительного устройства, являются:

- развитая система блокировок, исключающая неправильное манипулирование
коммутационными аппаратами и дверьми комплектного распределительного устройства;
- наличие мнемосхемы на фасадной панели комплектного распределительного устройства;
- исключение ручного управления коммутационными аппаратами и выдвижным элементом (дистанционное управление работой комплектного распределительного устройства с помощью электроприводов);
- использование металлических, заземленных защитных шторок и перегородок;
- исключение барьерной изоляции, особенно в шторочном механизме;
- применение систем индикации напряжения на шинах и кабельных вводах;
- локализационная способность отсеков комплектного распределительного устройства;
- наличие дуговой защиты;
- вывод разгрузочных клапанов сброса давления;
- использование пожаробезопасного оборудования комплектного распределительного устройства;
- использование экологически безопасных элементов комплектного распределительного устройства.
ТРЕБОВАНИЯ ОПЕРАТИВНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

К этой группе требований относятся свойства комплектного распределительного устройства, обеспечивающие ремонтопригодность и обслуживаемость шкафов в течение всего срока службы. К ним можно отнести:

- доступность и удобство работы с устройствами РЗиА;
- доступность ко всем компонентам и аппаратам комплектного распределительного устройства при одностороннем обслуживании;
- использование выкатных элементов для ТН и ТСН;
- простота демонтажа защитных перегородок отсеков комплектного распределительного устройства;
- дружественный интерфейс органов управления комплектного распределительного устройства;
- объем и период технического контроля компонентов комплектного распределительного устройства (указывается в РЭ на комплектного распределительного устройства);
- объем и период технического обслуживания компонентов комплектного распределительного устройства (указывается в РЭ на комплектного распределительного устройства);
- объем и период текущего и периодического ремонта КРУ (указывается в РЭ на комплектного распределительного устройства);
- наличие встроенных устройств местной или дистанционной диагностики изоляции комплектного распределительного устройства;
- наличие устройств местной или дистанционной диагностики приводов силовых
выключателей;
- наличие диагностики контактных соединений;
- наличие диагностики работы РЗиА.

По величине объема и периода технического контроля, обслуживания и ремонта можно и необходимо оценить трудозатраты на поддержание шкафов комплектного распределительного устройства и его компонентов в технически исправном состоянии.
ТРЕБОВАНИЯ ГАРАНТИЙНОГО И СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
Эти требования косвенно характеризуют надежность работы шкафов комплектного распределительного устройства и гарантийные или сервисные обязательства производителя или поставщика по поддержанию шкафов комплектного распределительного устройства в работоспособном состоянии. Наиболее важными являются:
- гарантийный срок эксплуатации комплектного распределительного устройства;
- гарантийный срок эксплуатации основных компонентов (силовой выключатель, РЗиА, ТТ, ТН, ТСН);
- срок закрытия рекламации шкафов комплектного распределительного устройства и его компонентов;
- наличие или отсутствие региональных сервисных центров;
- ответственность производителя комплектного распределительного устройства за применяемые компоненты;
- способ доставки рекламационных узлов (доставка производителя или самовывоз заказчика);
- условия по монтажу рекламационных компонентов;
- условия послегарантийного обслуживания;
- условия наступления ответственности производителя или поставщика по гарантийным обязательствам;
- возможность приобретения узлов и комплектующих конкретного комплектного распределительного устройства на протяжении
- всего срока эксплуатации;
- возможность технической и сервисной поддержки комплектного распределительного устройства, снятых с производства.
Пакет гарантийных услуг производителя или поставщика очень важен для оценки трудозатрат заказчика при наступлении гарантийного случая.
ТРЕБОВАНИЯ УТИЛИЗАЦИИ комплектного распределительного устройства
К этим требованиям относятся объем работ по утилизации шкафа комплектного распределительного устройства и его компонентов:
- наличие и объем содержания драгоценных металлов в шкафу и его компонентах;
- наличие канцерогенных и химически активных сред в компонентах комплектного распределительного устройства;
- наличие или отсутствие специальных мероприятий по утилизации шкафов комплектного распределительного устройства.

ТРЕБОВАНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
К данным требованиям относится набор свойств распределительного устройства, позволяющих строить автоматические или автоматизированные системы управления технологическими процессами электроснабжения:
- набор устройств систем АСКУЭ, устанавливаемых в данное комплектного распределительного устройства;
- набор устройств телеуправления, устанавливаемых в данное комплектного распределительного устройства;
- набор устройств телеизмерений и телеиндикаций, устанавливаемых в комплектного распределительного устройства;
- наличие или отсутствие систем регистрации аварийных режимов;
- наличие системы дистанционной диагностики основных узлов комплектного распределительного устройства.
ТРЕБОВАНИЯ ЭРГОНОМИЧНОСТИ
К ним относится совокупность свойств, определяющих удобство оперативного обслуживания шкафов комплектного распределительного устройства:

- тип выдвижного элемента (кассетный или выкатной);
- доступность органов управления комплектного распределительного устройства и простота их управления;
- условия доступа к измерительным трансформаторам (ТТ, ТН, ТТНП) для проведения поверочных работ.
- условия доступа к концевым муфтам кабельных линий;
- объем монтажных и пусконаладочных работ;
- количество видов встраиваемых коммутационных аппаратов;
- количество видов встраиваемых систем РЗиА.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Экономические требования во многом являются определяющими при решении потребителя в приобретении данного распределительного устройства. К ним относятся:
- стоимость комплектного распределительного устройства;
- условия оплаты;
- срок изготовления;
- условия доставки;
- стоимость монтажа;
- стоимость пусконаладочных работ;
- стоимость текущего контроля обслуживания и ремонта на протяжении всего срока службы (дисконтированная стоимость эксплуатации комплектного распределительного устройства);
- стоимость демонтажа и утилизации ячеек комплектного распределительного устройства.

Совокупность экономических показателей определяет общие затраты потребителя на конкретное распределительное устройство.
Рассмотренные требования позволяют потребителю сформировать собственные подходы к выбору нужного типа комплектного распределительного устройства на основе выбора приоритетов по каждой группе потребительских свойств.
Сделанный анализ не претендует на всеобщность и может быть значительно расширен по каждой группе требований в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
Хотелось бы порекомендовать потенциальным потребителям внимательно относиться к формированию требований к комплектного распределительного устройства с учетом долгосрочного срока их эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ

В заключение хотелось бы остановиться на основных тенденциях в области комплектного распределительного устройства-строения.
1. Расширение номенклатуры существующих серий комплектного распределительного устройства в направлении развития:
? сетки схем первичных и вторичных соединений;
? создания комплектного распределительного устройства на классы напряжения 20 и 35 кВ;
? создания комплектного распределительного устройства на высокие токовые номинальные показатели (3150 А и 4000 А номинального тока и 50 кА тока отключения).
2. Разработка необслуживаемых комплектного распределительного устройства для снижения издержек в течение всего срока эксплуатации.
3. Повышение уровня надежности комплектного распределительного устройства за счет конструктивных решений и применения более надежного комплектующего оборудования.
4. Повышение безопасности комплектного распределительного устройства за счет исключения человеческого фактора при оперативном управлении и техническом обслуживании (исключение ручного управления комплектного распределительного устройства, дистанционная диагностика основных элементов, дистанционный технический контроль, увеличение межремонтных периодов и многое другое).
5. Наблюдается незначительная тенденция в снижении габаритных размеров. Но в этом направлении существуют серьезные ограничения. Снижение габаритов в общем случае снижает показатели надежности, показатели обслуживания и ремонта, показатели безопасности.
6. Отказ от газовой изоляции и преимущественное использование воздушной (не стареющей и самовосстанавливающейся) изоляции комплектного распределительного устройства.
7. Повышение уровня дизайна и эргономичности шкафов комплектного распределительного устройства.
В целом можно предположить, что революционных технических решений в области комплектного распределительного устройства строения не предвидится. Более того, будет наблюдаться сближение технических решений у различных производителей и, как следствие, повышение ценовой конкуренции на рынке комплектного распределительного устройства- строения.