Анализ неисправностей и меры по их устранению в распределительных устройствах.

Что такое распределительное устройство?

Распределительное устройство состоит из одного или нескольких низковольтных распределительных устройств и связанного с ними оборудования управления, измерения, сигнализации, защиты, регулирования и других устройств, при этом производитель отвечает за все внутренние электрические и механические соединения, а также за полную сборку конструктивных компонентов. Основная функция распределительного шкафа заключается в открытии и закрытии, управлении и защите электрооборудования в процессе выработки, передачи, распределения и преобразования электроэнергии. Компоненты распределительного шкафа в основном включают автоматический выключатель, разъединитель, выключатель нагрузки, механизм управления, индуктор и различные защитные устройства.

Анализ неисправностей и меры по их устранению в распределительных устройствах.
Распределительные устройства напряжением 12–40,5 кВ составляют наибольшую долю оборудования подстанций в энергосистеме. В последние годы участились аварии на распределительных устройствах, приводящие к экономическим потерям, жертвам и другим негативным социальным последствиям.
Скрытая опасность аварий и присущие им дефекты в основном связаны с режимом проводки, способностью к разряду внутренней дуги, внутренней изоляцией, теплоотводом и защитой от случайных блокировок и т.д. Благодаря разработке целенаправленных мер противодействия значительно сокращается количество аварий на распределительных устройствах и шкафах кольцевой сети, а также постоянно повышается надежность работы электросети.

1. Скрытая неисправность в режиме проводки.
1.1. Тип скрытой опасности
1.1.1 Разрядник в тумбе телевизора напрямую подключен к шине.
В соответствии с типовыми требованиями к проектной документации, разрядник для телевизора должен соответствовать параметрам подключения к шине с помощью тележки с зазором, расположению телевизора в стойке, способу подключения и другим параметрам. Некоторые разрядники для телевизоров подключаются к шине через изоляционную тележку. При ремонте телевизора, если тележка находится вне зоны действия изоляции, разрядник может оставаться заряженным, что создает риск поражения электрическим током для персонала, работающего на складе. Разрядники в корпусе телевизора в основном имеют следующие формы проводки, как показано на рисунке 2:

Режим подключения распределительного устройства скрыт.

1. Схема подключения 1: В тумбе под телевизор установлен грозозащитный разрядник, сам телевизор размещен в задней части шкафа, предохранитель установлен в автомобиле, грозозащитный разрядник напрямую подключен к шине, телевизор через разъединитель подключен к шине;
2. Второй вариант подключения: грозозащитный разрядник для тумбы под телевизор установлен в автобусном отсеке и напрямую подключен к автобусу, телевизор и предохранитель установлены в вагоне;
3. Третий вариант подключения: грозозащитный разрядник для тумбы под телевизор устанавливается отдельно в заднем или переднем складе и напрямую подключается к шине, телевизору и предохранителю, установленным в тумбе.
4. Схема подключения четыре: телевизор и предохранитель установлены в отсеке стационарного шкафа серии XGN, разрядник установлен отдельно в другом отсеке и напрямую подключен к шине;
5. Схема подключения номер пять: грозозащитный разрядник, телевизор и предохранитель установлены в заднем отсеке, грозозащитный разрядник напрямую соединен с шиной, телевизор соединен с шиной через разъединительный кабель;
6. Схема подключения шестая: грозозащитный разрядник, предохранитель и телевизор установлены в одном устройстве, грозозащитный разрядник подключается к предохранителю после этого этапа.
Такая схема подключения свидетельствует о неправильной проводке; если предохранитель перегорит во время работы, оборудование потеряет защиту от разрядника.

1.1.2 Нижний шкаф коммутационного шкафа не полностью изолирован от заднего шкафа.
Нижние и задние шкафы некоторых распределительных шкафов серии KYN, таких как шкафы для подключения главного трансформатора, шкафы для коммутации с ответвлениями и фидерные распределительные шкафы, не полностью изолированы. При входе в нижние шкафы персонал может случайно коснуться шины или токоведущей части кабельного ввода, что может привести к поражению электрическим током.
Скрытая опасность не локализована между нижним и задним шкафами коммутационного шкафа, как показано на рисунке 3:

Рисунок 3. Между нижним и задним шкафами коммутационного шкафа не обнаружено скрытых опасностей.

1.2, контрмеры
Распределительный шкаф со скрытой проводкой следует один раз переделать.
Схема преобразования режима проводки в распределительном шкафу показана на рисунке 5:

Рис. 5. Схема преобразования режима подключения распределительного устройства.

1.2.1 Схема технической модернизации способа подключения грозозащитного разрядника в тумбе телевизора
1. Для первого варианта проводки удалите грозозащитный разрядник из отсека. Вариант проводки телевизора остается неизменным. Отверстие в стене в оригинальном шинном отсеке блокируется. Грозозащитный разрядник заменяется на портативный выключатель с предохранителем, который подключается параллельно цепи предохранителя и телевизора.
2. Для второго варианта проводки снимите грозозащитный разрядник в отсеке автобуса, переместите его в мобильный вагон и установите обратно предохранитель и грозозащитный разрядник, добавьте монтажную пластину нижней контактной коробки, перегородку контактной коробки и клапанный механизм, установите телевизор в задний отсек и подключите его к нижнему контакту разъединительного вагона через провод.
Данная схема может быть реализована как на оригинальной ручной тележке, так и при замене на новую.
3. Для третьего варианта проводки снимите грозозащитный разрядник из оригинального отсека, перенесите его в мобильный вагон и установите обратно предохранитель и грозозащитный разрядник, закройте отверстие в стене оригинального отсека автобуса, добавьте монтажную пластину нижней контактной коробки вагона, перегородку контактной коробки и клапанный механизм, установите телевизор в задний отсек и подключите его к нижнему контакту с помощью соединительного провода.
Данная схема может быть реализована как на оригинальной ручной тележке, так и при замене на новую.

4. Для четвертого варианта подключения снимите разрядник в других отсеках, переместите разрядник в отсеки предохранителя и телевизора, подключите его к размыкающему выключателю и соедините параллельно с цепью предохранителя и телевизора.
5. Для пятого варианта подключения, с грозозащитным разрядником, место установки телевизора остается неизменным, оригинальный провод грозозащитного разрядника напрямую подключается к контакту изолирующей трубки автомобиля, а оригинальная шина проходит через отверстие в стене.
6. В режиме подключения 6 режим компоновки относится к неправильному подключению. После срабатывания предохранителя в процессе эксплуатации оборудование потеряет защиту от разрядника.
Снимите грозозащитный разрядник и предохранитель в оригинальной машине, измените положение проводки, подключите грозозащитный разрядник к верхней части предохранителя и параллельно с предохранителем и цепью телевизора.

1.2.2 Меры предосторожности при неполной изоляции между нижним и задним шкафами коммутационного шкафа
Поскольку конструкция данного типа распределительного шкафа фиксирована, установка перегородки в процессе трансформации изменит его внутреннюю структуру и распределение пространства, что не гарантирует внутренних защитных характеристик изделия. Поэтому перед началом работ необходимо убедиться в надлежащем обслуживании стороны главного трансформатора 10 кВ и главного выключателя трансформатора.

2. Недостаточная внутренняя способность к разрядке дуги.
2.1 Виды скрытых опасностей
В реальных условиях эксплуатации металлический закрытый распределительный шкаф сам по себе имеет дефекты, которые в сочетании с неблагоприятными условиями эксплуатации, вызванными ухудшением изоляционных характеристик или неправильной эксплуатацией, могут привести к возникновению внутреннего дугового замыкания.
Дуга, возникающая при коротком замыкании, имеет высокую температуру и большую энергию. Сама дуга представляет собой очень легкий плазменный газ. Под действием электрической энергии и горячего газа дуга будет быстро перемещаться внутри шкафа и вызывать быстрое расширение зоны повреждения.
В данном случае газификация, изоляционные материалы, плавление металла, скачки температуры и давления внутри распределительного шкафа, если не предусмотрен или не установлен качественный канал сброса давления, могут привести к серьезной деформации и разрушению пластин, дверных досок, петель, окон и электрической дуги, образующейся из-за высокой температуры воздуха в шкафу, что может вызвать серьезные ожоги у персонала, работающего с оборудованием и осуществляющего техническое обслуживание.
Даже угрожающее жизни.
В настоящее время существуют некоторые проблемы, такие как отсутствие канала сброса давления, установка нерационального канала сброса давления, отсутствие проверки и подтверждения способности к сбросу внутренней дуги, а также недостаточно строгая оценка в ходе испытаний.

2.2, контрмеры
[Выбор] Характеристики дугового разряда при внутреннем замыкании в распределительном шкафу должны соответствовать уровню IAC, допустимая длительность внутреннего дугового разряда не должна быть менее 0,5 с, испытательный ток — номинальный кратковременный выдерживаемый ток.
Для изделий с номинальным током отключения короткого замыкания выше 31,5 кА можно проводить испытание на внутреннюю дугу короткого замыкания в соответствии с расчетным значением для 31,5 кА.
[Модификация] Добавить или изменить канал сброса давления, а также провести испытание на внутреннюю дугу и проверку в строгом соответствии с требованиями стандарта типовых испытаний.
[Защита] Надлежащее сжатие разницы уровней защиты главного трансформатора, сокращение времени непрерывного отказа из-за дугового разряда.

3. Проблема внутренней изоляции
3.1 Тип скрытой опасности
В последние годы объемы производства распределительных шкафов сократились, а количество дефектов и неисправностей, связанных с изоляционными характеристиками шкафов, увеличилось.
Основные характеристики: дальность подъема и воздушный зазор недостаточны, особенно в ручных шкафах. Сейчас многие производители стремятся уменьшить габариты шкафов, значительно сокращая количество установленных в них автоматических выключателей, вилок и расстояние до заземления, но не принимают эффективных мер для обеспечения прочности изоляции.
Некачественный процесс сборки, из-за плохого качества сборки, позволяет отдельным компонентам распределительного шкафа пройти испытание под давлением, но весь распределительный шкаф после сборки не проходит это испытание;
Недостаточная или плохая контактная способность приводит к локальному повышению температуры, снижению изоляционных характеристик и вызывает нестабильность заземления или фаз;
Из-за конденсации встроенный нагреватель легко выходит из строя и не может нормально работать; конденсация в распределительном шкафу снижает теплоизоляционные свойства;
Низкая теплоизоляция вспомогательных элементов.
Для снижения стоимости некоторые производители используют менее изоляционные комплектующие, что ухудшает общие изоляционные характеристики распределительного шкафа.

3.2, контрмеры
Не следует слепо стремиться к миниатюризации распределительных устройств. Необходимо приобретать соответствующие распределительные устройства в зависимости от особенностей проекта, компоновки подстанции, условий эксплуатации и технического обслуживания, капитального ремонта оборудования и других факторов.
Для оборудования, использующего воздух или смесь воздуха и изоляционного материала в качестве изоляционной среды, следует учитывать толщину, расчетную напряженность магнитного поля и старение изоляционного материала, а производитель должен проводить испытание на конденсацию в соответствии со стандартными требованиями;
Для таких элементов, как защитная оболочка в распределительном шкафу и шкафу кольцевой сети, механический клапан и изгиб шины, если расстояние между проводниками по воздуху составляет менее 125 мм (12 кВ) и 300 мм (40,5 кВ), проводник должен быть снабжен изоляционной оболочкой.
Для предотвращения деформации, вызванной электрическим полем, в местах концентрации напряженности поля, таких как входная и выходная втулки, механический клапан и угол шины, следует принимать такие меры, как снятие фаски и полировка.
В шинопроводе шкафа размещается некоторое оборудование, для которого расстояние перемещения изоляции не соответствует требованиям по защите от загрязнений, например, фарфоровые бутылки. Для улучшения технических условий эксплуатации старого оборудования используется напыление изоляционного покрытия из силиконового герметика.

4. Дефект, связанный с лихорадкой
4.1 Виды скрытых опасностей
Плохой контакт в точке соединения контура, повышенное контактное сопротивление, выраженная проблема перегрева, например, плохая изоляция контакта;
Конструкция вентиляционных отверстий в бронированном металлическом корпусе не рациональна, отсутствует конвекция воздуха, низкая теплоотдача, что приводит к проблемам с перегревом внутри корпуса;
Корпуса стен, трансформаторы тока и другие монтажные конструкции образуют электромагнитный замкнутый контур, что приводит к возникновению вихревых токов и вызывает серьезный нагрев некоторых изоляционных перегородок;
В частично закрытых распределительных шкафах сухого оборудования (литые трансформаторы тока, литые трансформаторы напряжения, сухие трансформаторы) диаметр намоточной проволоки недостаточен, процесс литья не контролируется должным образом, что легко может привести к перегреву и повреждению.
4.2, контрмеры
Усильте теплоотвод распределительного шкафа и установите вентилятор и вытяжной вентилятор;
При отключении электропитания следует проверить и при необходимости заменить контактное давление динамических и статических контактов. Одновременно следует заменить пружину контактного элемента, подверженную усталости.
Необходимо активизировать исследования в области технологий измерения температуры внутри шкафов и применять новые технологии, такие как беспроводное измерение температуры, для решения сложной проблемы измерения температуры.

5. Предотвращение ошибок при блокировке не является идеальным решением.
5.1 Потенциальные опасности
Большинство распределительных шкафов оснащены устройствами блокировки, предотвращающими ошибки, однако их комплексная и обязательная защита от ошибок не соответствует требованиям.
Часть бронированного распределительного шкафа на задней дверце может быть открыта, отсутствует блокировка с защитой от случайного открытия, нет двойной изоляционной перегородки, после открытия можно напрямую коснуться токоведущих частей, а винты — обычные шестигранные, что может привести к поражению электрическим током при открытии дверцы и попадании тока в распределительный шкаф.
Часть главного трансформатора, гнездо, телевизор, трансформатор и другие выключатели не имеют заземляющего выключателя, после чего дверца шкафа и заземляющий выключатель не образуют механического замка, поэтому дверцу можно открыть, просто открутив винт; если дверца не закрыта, питание может пропасть, что может привести к случайному открытию двери обслуживающим персоналом, попаданию в зону поражения электрическим током и несчастным случаям с участием персонала.
Верхняя и нижняя части задней дверцы некоторых распределительных шкафов не могут быть заперты независимо друг от друга, и верхняя дверца запирается нижней.
Когда замыкается заземляющий выключатель розетки, замок нижней дверцы шкафа снимается, и задняя дверца шкафа также может быть открыта, что легко может привести к поражению электрическим током.
Например, распределительное устройство KYN28;
После вытаскивания нескольких тележек с распределительным устройством изоляционный блок легко поднимается. При этом не предотвращается случайная блокировка, и заряженный элемент оказывается незащищенным. Персонал может случайно открыть заслонку статического контактного клапана выключателя, что может привести к поражению электрическим током.

5.2, контрмеры
Поскольку функция защиты от ошибок в распределительном шкафу не идеальна, задняя дверца шкафа может быть открыта, и при открытии можно напрямую коснуться токоведущих частей высоковольтного распределительного шкафа. В шкафу установлен механический навесной замок, а также настроена блокировка с помощью компьютерной программы защиты от ошибок.
Установите блокировку между заземляющим выключателем и задней дверцей шкафа управления, например, GG1A и XGN, и установите устройство отображения в реальном времени для блокировки работы заземляющего выключателя.
Регулярно проверяйте надежность устройства защиты от ошибок, а также проверяйте механическое фиксирующее устройство между ручным устройством и заземляющим выключателем, а также разъединительный выключатель и заземляющий выключатель при возможности отключения электроэнергии.

6, заключительная
Распределительные шкафы являются важным первичным оборудованием подстанций в энергосистеме. Для обеспечения их стабильной работы необходимо усилить контроль на всех этапах, таких как проектирование, материалы, технологические процессы, испытания, выбор типа, эксплуатация и техническое обслуживание.
В строгом соответствии с типовыми требованиями к проектированию, с учетом национальных и отраслевых стандартов, выдвинуты технические требования к проектированию, которые принципиально исключают скрытые опасности, связанные с электропроводкой;
В соответствии с национальными и отраслевыми стандартами, а также мерами по предотвращению аварий, формулируются строгие требования к тендерной документации на оборудование, чтобы предотвратить попадание некачественной продукции в сеть;
Усилить контроль за производством на месте, строго контролировать ключевые этапы производства и заводских испытаний и решительно запрещать выпуск некачественной продукции с завода;
Активно проводить диагностику и устранение неисправностей распределительных шкафов, усиливать реализацию мер по предотвращению аварий;
Усовершенствовать функцию защиты от ошибок в распределительном шкафу, усилить управление устройством блокировки от ошибок, установить устройство отображения в реальном времени и использовать систему «пяти предотвращений» для обеспечения комплексной и обязательной блокировки от ошибок.