 |
Отдельных элементов систем электроснабжения
|
|
|
|
Основным звеном в цепи электроснабжения промышленных потребителей являются электрические с 0,38—35 кВ, которые по протяженности составляют более 90 % сетей всех напряжений.
Имеющиеся в технической литературе результаты обработки статистических данных по надежности распределительных электрических сетей показывают, что причины возникновения аварийных ситуаций можно разделить следующим образом:
• воздействие ветра и гололеда и последующее падение опор и обрыв проводов - 27 %;
• грозовые перенапряжения, оказывающие влияние почти на элементы сети, - 24 %;
• повреждение электрических сетей людьми и автотранспортом - 14%;
• неправильные действия персонала - 12 %;
• дефекты изготовления и монтажа - 9 %.
Остальные дефекты приходятся на загнивание опор, неудовлетворительное состояние трассы и другие причины.
Самым ненадежным звеном электрических сетей 10 кВ является линии электропередачи, а наибольшей надежностью обладает ТП 35/10 и 10/0,4 кВ.
При этом преднамеренные отключения составляют 45, а аварийные отключения 55% от общего числа.
С точки зрения распределения причин отключений сети 0,38 кВ значительно отличаются от сетей 10(6) кВ, поскольку повреждения алюминиевых проводов в 6 - 7 раз больше, чем сталеалюминевых.
Анализ распределения отключений по часам суток показал, что часть преднамеренных отключений происходит с 9 до 12 часов. Аварийные отключения распределяются в течение суток более равномерно.
Надежность воздушных линий электропередачи (ВЛ). Воздушные передачи и установленное на них оборудование (разъединители, разрядники, предохранители) в значительной мере определяют надежность электроснабжения. Их повреждения дают до 80 % аварий.
|
|
|
Причины и количество повреждений ВЛ обусловлены случайным характером внешних нагрузок, качеством и длительностью эксплуатации
элементов ВЛ, а также имеющимися на предприятии материальными и трудовыми ресурсами для проведения профилактических мероприятий.
Надежность проводов ВЛ 0,38 - 35 кВ. Провода и арматура являются наиболее повреждаемыми элементами ВЛ. Распределение обрывов проводов в течение года показывает, что большинство из них происходит в зимние месяцы. Основной причиной обрывов являются некачественный монтаж ВЛ, перетяжка проводов при монтаже и некачественная вязка.
Натяжение проводов со стрелами провеса более 10 % приводит к схлестыванию проводов, особенно если линия расположена поперек господствующих ветров. При этом если нет автоматического включения, то из-за короткого замыкания линия отключается.
Повреждения проводов при пробоях или перекрытиях изоляторов характерны для ВЛ 6 - 35 кВ на железобетонных опорах, когда проволоки оплавляются и пережигаются от протекания емкостных токов или токов короткого замыкания при одновременном повреждении изоляторов в разных местах. При этом в 80 % случаев повреждений изоляторов приводят к ремонту проводов и в 40 % случаев к замене проводов.
Пережимы и истирания жил при пляске проводов, а также усталостные повреждения от вибраций возникают из-за конструктивных дефектов и ошибок при проектировании. Пляска проводов возникает при скорости ветра от 5 до 20 м/с и односторонних отложениях гололеда. При пляске проводов разрушаются в ослабленных местах провода, опоры или траверсы, выпадают и ломаются крюки (штыри, срываются изоляторы.
Механические повреждения проводов ВЛ приводят к обрывам и пережогам проволок и происходят при наездах транспорта на опоры, набросах на провода, перекрытии проводов на деревьях при ветре и дожде. На ВЛ 6 - 35 кВ эти причины дают до 20, а в сетях 0,38 кВ до 80 % повреждений проводов.
|
|
|
Основными причинами повреждения контактных зажимов являются их неправильный монтаж, применение нестандартных зажимов и способов соединения проводов. Однако такие элементы работают длительно и отличаются высокой надежностью.
Надежность изоляторов. На ВЛ до 35 кВ, как правило, применяются
штыревые изоляторы. Подвесные изоляторы используются в целях повышения надежности ВЛ, в особо гололедных условиях и на анкерных опорах ответственных переходов.
Эксплуатационная надежность изоляторов зависит от соответствия их характеристик условиям работы, качества изготовления и монтажа На железобетонных опорах ВЛ 10(6) кВ в среднем повреждается до 1 %, а на деревянных 0,5 % изоляторов.
Основная причина повреждения изоляторов - их пробой и перекрытие от воздействия коммутационных и атмосферных перенапряжений и высокой температуры, которая возникает при перекрытии изоляторов электрической дугой. Дуга однофазного короткого замыкания может гореть при токах порядка 5 А, вызывая полное разрушения изолятора за время 1 мин. При междуфазных коротких замыканиях разрушение изоляторов происходит за 1,5 - 2 с. Пробои изолятора чаще всего происходят при грозе и наличии срытых заводских дефектов, приводящих к появлению трещин, в которые попадает вода и изолятор становится токопроводящим.
Дефектами монтажа изоляторов чаще всего являются несоответствие наружных размеров штырей и размеров полиэтиленовых гильз, монтаж изоляторов в полевых условиях без подогрева гильз в горячей воде и др.
Имеющиеся материалы выхода из строя изоляторов свидетельствуют о том, что количество повреждений изоляторов на железобетон, опорах в 4 - 5 раз больше, чем на деревянных опорах.
Надежность опор ВЛ. Основные причины повреждения деревянных
опор ориентировочно распределяются следующим образом: удар молнии - 40 %, воздействие ветра - 20 %, загнивание опор - 15%. наезд автотранспорта - 3 %, некачественный монтаж - 6 %.
Загнивание деревянных опор обусловлено в основном отступлениями от технологии заготовки опор. При загнивании древесины не исключено возгорание опор из-за увеличения токов утечки в местах крепления изоляторов, а также выпадение крючьев. Другими причинами, приводящими к выпадению крючьев, являются пробой изоляторов и действие сильного ветра.
|
|
|
Железобетонные опоры чаще всего повреждаются из-за нарушения технологии их изготовления, что приводит к плохому сцеплению бетона с металлической арматурой. В результате появляются трещины, неравномерная толщина стенок бетонной трубы, односторонний сдвиг арматурного каркаса относительно ствола опоры. В процессе эксплуатации под воздействием знакопеременных нагрузок, периодического увлажнения и промерзания развиваются дефекты, которые были выявлены ранее, возникают новые дефекты у таких опор.
Другой причиной снижения прочности железобетонных опор является повреждения от протекания по телу опоры емкостных токов
замыкание на землю в сети напряжением 6 - 35 кВ. Случаи разрушения железобетонных опор при однофазных коротких замыканиях наблюдались при пробоях или повреждениях изоляторов, перекрытии их птицами, обрыве вязок проводов, падении проводов на металлические траверсы. При этом емкостной ток замыкания на землю, протекая по заземлению опоры, высушивает грунт. Из-за большого омического сопротивления зона бетон - грунт превращается в диэлектрик, который пробивается электрическими разрядами. В результате разрушается железобетон, образуются раковины и трещины, опора становится непригодной для дальнейшей эксплуатации. Кроме этого, мо- появиться опасное для жизни человека напряжение прикосновения к опоре и шаговое напряжение при приближении к ней.
Надежность трансформаторных подстанций. Процент распределения повреждений основных элементов трансформаторных подстанций можно представить следующим образом: трансформаторы 77 %, низковольтные щиты и внутренняя коммутационная аппаратура — 12 %, разрядники — 11 %.
Надежность трансформаторов определяется показателями безотказности и ремонтопригодности. Средняя интенсивность отказов составляет
год. Среднее время текущего ремонта 2,4 часа, капитального ремонта – 7 - 24 суток.
Характерными неисправностями трансформаторов являются случайные повреждения изоляции, магнитопроводов, обмоток, вывод переключателей и других элементов.
|
|
|
Основной причиной повреждения проходных изоляторов являются атмосферные и внутренние перенапряжения. Большинство перенапряжений происходит из-за перекрытия изоляции при сырой погоде и попадании влаги через неплотности, из-за конденсации влаги и образования изморози на изоляторах. Пробой при внутренних перенапряжениях обусловлен в основном витковыми замыканиями высоковольтной обмотки.
Основной причиной повреждения изоляции обмоток трансформатора от перенапряжений являются недостаточная импульсная прочность продольной изоляции (междувитковой, междукатушечной) неудовлетворительное выравнивание импульсных потенциалов вдоль обмоток. Междувитковые замыкания и пробой изоляции обмоток на корпус происходят из-за того, что при заводских испытаниях не полностью учитываются климатические условия в период эксплуатации, из-за воздействия внешней среды происходит ухудшение изоляции обмоток относительно корпуса.
Зарегистрированы случаи повреждения трансформаторов из - за сильной перегрузки, а также неквалифицированных действий персонала при ликвидации аварий. Систематические перегрузки сверх допустимых значений приводят к ускоренной потере механической прочности и последующему повреждению обмоток. В процессе эксплуатации у магнитопровода трансформатора может ослабляться опрессовка стали и нарушаться изоляция стяжных болтов. Другой причиной ускоренного старения изоляции и повреждения трансформаторов является несовершенство защиты на стороне 0,4 кВ. Предохранители и автоматические выключатели при коротких замыканиях в ВЛ 0,38 кВ длительно не отключают трансформаторы малых мощностей, что приводит к их повреждениям. К ускоренному старению изоляции может приводить также длительная эксплуатация трансформатора с температурой масла, превышающей 75°С, когда на поверхности обмоток и магнитопроводов образуется шлам.
Нарушения контактов выводов высокого и низкого напряжения, выводов переключателей, ответвлений и их контактов дают около 15% повреждений. Они связаны с несовершенством конструкции соединений и ошибками эксплуатационного персонала.
Анализ повреждений оборудования комплектных трансформаторных подстанций (КТП) показывает, что независимо от конструкции. времени и условий эксплуатации наибольшее количество повреждений связано с отказами разъединителей 10 кВ и автоматических выключателей, установленных на стороне 0,4 кВ.
Показатели надежности разъединителей КТП изменяются в широких пределах. Около 90 % случаев повреждения разъединителей связано с перекрытием или пробоем при перенапряжениях, разрушением изоляторов при включениях и отключениях, а также нарушением контактов. Перекрытия опорных изоляторов при грозовых перенапряжениях являются основным видом повреждений разъединителей КТП, присоединяемых к ВЛ на деревянных опорах. На ВЛ с железобетонными опорами ослабленным местом является линейная изоляция, которая перекрывается и шунтирует опорные изоляторы разъединителей. Доля перекрытий опорных изоляторов КТП для электропередачи с железобетонными опорами составляет 15% для ВЛ с деревянными опорами 80 %. Пробои и разрушения изоляторов связаны с недостаточной расчетной прочностью, неправильной армировкой, низким качеством фарфора и дефектами изготовления. Разрушения изоляторов при включениях, как правило, приводят к коротким замыканиям и представляют опасность для персонала.
|
|
|
По причине повреждения разрядников происходит до 10 % всех отключений потребителей ТП. При этом следует иметь ввиду, что электрические сети имеют большую протяженность и малую передаваемую мощность, поэтому ток короткого замыкания в них изменяется в пределах 30 - 1000 А. В силу этого трубчатые разрядники Н 6(10) практически непригодны, так как гасят сопровождающий ток 500 А и выше, а защитные промежутки — 170 - 300 А. Вентильные разрядники типа РВП—10 гасят токи более 70 А, т. е имеют приемлемые характеристики, но отличаются большой стоимостью. Условием работы в распределительных сетях в наибольшей степени отвечают ограничители перенапряжений.
Анализ надежности низковольтных щитов и внутренней коммутационной аппаратуры КТП показал, что основной причиной выхода их из строя являются повреждения автоматических выключателей. Отказ их вызывает отключение низковольтных, а в отдельных слуг и высоковольтных линий электропередачи. Повреждениям подвержено до 15% от всех установленных автоматических выключателей.
На ряде КТП смонтированы автоматические выключатели, предназначенные для работы в условиях повышенной влажности широкого диапазона температур. Неудовлетворительное уплотнение дверок в шкафах приводит к загрязнению и ускоренному увлажнению аппаратуры. Пластмассовые детали при увлажнении и высыхании коробятся, в них образуются трещины. Ток, проходящий по влажной пластмассе, разрушает и пластмассу, и контакты. Повреждения автоматических выключателей носят характер пробоя или перекрытия пластмассы. Другими причинами выхода из строя автоматических выключателей являются коррозия деталей и отказы механизма расцепления из-за разрегулировки, а также износ контактов.
|
|
|
