Хорошие эксплуатационные практики для выключателей и контакторов распределительных устройств

Рекомендации по эксплуатации выключателей и контакторов коммутационного оборудования

Эксплуатация НН/СН

 коммутационного оборудования

Целью данного руководства является предложение рекомендаций по эксплуатации и осмотру выключателей и контакторов коммутационного оборудования среднего (2-13,8 кВ) и низкого (200-480 В) напряжения. Строгое соблюдение правил эксплуатации крайне важно для максимизации производительности и срока службы оборудования, а также обеспечения безопасной рабочей среды для персонала.

В данной статье описываются обязанности операторов, их ежедневные проверки и осмотры коммутационного оборудования. Кроме того, в статье рассматриваются оптимальные практики эксплуатации и защиты трансформаторов, двигателей, шин, кабелей, выключателей и контакторов.

Осмотр операторами

Обязанностью операторов является организация и проведение регулярных плановых осмотров всего коммутационного оборудования на предприятии. Выключатели, контакторы и шины должны быть чистыми и сухими, чтобы уменьшить риск повреждений изоляции, которые могут привести к взрывам и пожарам. Обычно рекомендуется проводить осмотры ежедневно.

Следующие пункты рекомендованы для ежедневного осмотра коммутационного оборудования:

• Проверьте, не сработали ли защитные реле. При обнаружении каких-либо аномалий сбросьте их и зафиксируйте в журнале диспетчерской.

• Прислушайтесь к звукам, вызванным электрической дугой.

• Обратите внимание на наличие необычного запаха от перегретой или горящей изоляции.

• Проверьте признаки попадания влаги, такие как протечки крыши или вода на полу.

• Убедитесь, что сигнальные лампы и семафорные сигналы работают правильно.

• Проверьте, что вентиляторы и заслонки в помещениях с повышенным давлением работают исправно, чтобы предотвратить попадание влаги и других загрязнителей.

• Убедитесь, что двери помещения коммутационного оборудования плотно закрыты, чтобы уменьшить попадание загрязнителей.

• Убедитесь, что дверцы шкафов коммутационного оборудования закрыты, чтобы уменьшить попадание загрязнителей.

• Проверьте, что панели доступа к механизмам выкатывания выключателей, концевым муфтам кабелей и другим целям закрыты, чтобы уменьшить попадание загрязнителей.

• Убедитесь, что выключатели и контакторы хранятся в своих соответствующих шкафах или специальных корпусах (обычно оборудованных нагревателями), чтобы поддерживать оборудование в чистоте и сухости.

• Проверьте, что освещение в помещении коммутационного оборудования работает исправно.

• Убедитесь, что маркировка шкафов соответствует правилам предприятия и точно указывает источники, соединительные линии и питающие линии.

• Убедитесь, что инструменты для выкатывания и средства защиты хранятся и поддерживаются в надлежащем состоянии.

• Регулярно выполняйте уборку, чтобы поддерживать помещение в чистоте и порядке.

Если во время вышеупомянутого процесса осмотра будут обнаружены какие-либо аномалии, следует выдать заявки на ремонтные работы.

Будут рассмотрены практики защиты от перегрузок и замыканий на землю питающих линий, а также защиты от перегрузок источников и соединительных линий, и другие важные практики, связанные с трансформаторами. Кроме того, будут рассмотрены вопросы переключения шин и возникающие проблемы при параллельном подключении двух источников питания и в схемах переключения с задержкой.

 Защита

Защитные реле координируются таким образом, чтобы автоматически срабатывали только те выключатели или контакторы, которые необходимы для изоляции повреждений. Это позволяет максимально возможному количеству оборудования оставаться в работе, минимизируя влияние на работающие генерирующие установки. Также это дает указание на местоположение электрического повреждения.

Электрические повреждения в трансформаторах, двигателях, шинах, кабелях, выключателях и контакторах обычно являются постоянными. Перед повторным включением оборудования необходимо провести тщательное исследование работы защитных реле.

Мощность короткозамкнутых токов обычно составляет от 15 000 до 45 000 ампер, в зависимости от размера и импеданса источника питания.

Защита питающих линий от замыкания на землю

Проекты, ограничивающие ток замыкания на землю (обычно около 1000 ампер), используют отдельные реле заземления, которые срабатывают только при замыкании на землю. Эти реле срабатывают с очень короткими временными задержками, чтобы изолировать заземленные питающие линии до того, как сработают реле заземления источника или соединительной линии.

Защита от перегрузок источника и соединительной линии

Выключатели источника и соединительной линии не оборудованы элементами мгновенного срабатывания. Вместо этого они полагаются на временные задержки для согласования ответов на повреждения с нижестоящими шинами и нагрузками.

Обычно эти реле настраиваются на основе максимальных уровней трехфазного короткозамкнутого тока, с временем срабатывания от 0,4 до 0,8 секунды.

Обычно эти реле имеют обратную зависимость времени. То есть, при меньших уровнях тока временные задержки будут пропорционально длиннее для всех реле. Конкретно, реле соединительной линии, подключенной к другой шине, настроено на срабатывание примерно через 0,4 секунды, а низковольтный выключатель источника тока — примерно через 0,8 секунды.

 Защита от перегрузок высоковольтной стороны источника питания

Реле перегрузки на высоковольтной стороне источника питания обычно настроены на срабатывание примерно через 1,2 секунды после максимального трехфазного короткого замыкания на низковольтной стороне. Эта временная задержка позволяет правильно координировать работу с реле перегрузки на низковольтной или вторичной стороне.

Эти реле обычно имеют обратную зависимость времени, то есть при меньших уровнях тока времена срабатывания будут пропорционально длиннее. Реле перегрузки на высоковольтной стороне источника питания предполагают, что повреждение может произойти в самом трансформаторе, на низковольтных соединительных шинах или кабелях, или в низковольтном выключателе. Они сработают, чтобы изолировать все необходимое оборудование для ликвидации повреждения.

Для автоматических переключателей, обычно оборудованных дифференциальной защитой, реле перегрузки на высоковольтной стороне также могут вызвать полное отключение блока и основного повышающего трансформатора. Кроме того, если низковольтный выключатель не сможет прервать повреждение, реле перегрузки на высоковольтной стороне обеспечат защиту от залипания выключателя.

Остаточная защита от замыкания на землю источника и соединительной линии

Для проектов, ограничивающих ток замыкания на землю (обычно около 1000 ампер), используются отдельные реле заземления, которые срабатывают только при замыкании на землю. Реле заземления источника и соединительной линии не оборудованы элементами мгновенного срабатывания. Вместо этого они полагаются на временные задержки для согласования ответов на повреждения с нижестоящими шинами и нагрузками. Обычно эти реле настраиваются на основе максимальных уровней тока замыкания на землю, с временем срабатывания от 0,7 до 1,1 секунды.

Обычно эти реле имеют обратную зависимость времени. То есть, при меньших уровнях тока временные задержки будут пропорционально длиннее для всех реле. Конкретно, реле соединительной линии, подключенной к другой шине, настроено на срабатывание примерно через 0,7 секунды при 100%-ном замыкании на землю, а низковольтный выключатель источника питания — примерно через 1,1 секунды.

Защита нейтрали источника питания от замыкания на землю

В проектах, направленных на ограничение тока замыкания на землю (обычно около 1000 ампер), используются специальные реле заземления. Эти реле специально разработаны для точного обнаружения тока заземления, проходящего через нейтральную точку трансформатора. Они нацелены исключительно на срабатывание при замыкании на землю.

Обычно реле заземления нейтрали источника питания настроено на срабатывание примерно через 1,5 секунды после наиболее серьезного замыкания на землю. Эта временная задержка критически важна, так как она обеспечивает координацию с реле заземления выключателей источника и соединительной линии.

Реле заземления нейтрали имеет важную миссию. Его основная функция — изолировать замыкания на землю, происходящие на низковольтной стороне (то есть на вторичной стороне) источника питания. Возможные места повреждений включают низковольтные обмотки трансформатора, низковольтные выключатели и соединительные шины и кабели. Более того, оно также служит резервной защитой. Если низковольтный выключатель не будет функционировать должным образом при замыкании на землю, реле заземления нейтрали немедленно вступит в действие, чтобы отключить поврежденную цепь, обеспечивая безопасную и стабильную работу системы энергоснабжения.

Схемы с только сигналом тревоги при замыкании на землю

Схемы с только сигналом тревоги при замыкании на землю ограничивают ток замыкания на землю до нескольких ампер. Типичные значения составляют 1,1 ампера для систем 480 вольт и 3,4 ампера для систем 4 кВ. Для трансформаторов, соединенных в "звезду", нейтральная точка обычно заземляется через заземляющий трансформатор. Для трансформаторов, соединенных в "треугольник", ток замыкания на землю обычно подается через три трансформатора, соединенных в "звезду" на первичной стороне и в "треугольник" на вторичной стороне.

В обоих случаях на вторичной стороне заземляющих трансформаторов устанавливаются реле напряжения для сигнализации о замыкании на землю. В случае трансформаторов, соединенных в "треугольник", сгоревшие предохранители на первичной стороне заземляющих трансформаторов также могут вызвать сигнал тревоги.

Обе схемы реле выдают сигналы тревоги (обычно с чувствительностью 10% или выше) для всего заземленного оборудования в конкретной электрической системе. Это включает в себя низковольтные или вторичные обмотки источника питания, а также все соединенные шины, кабели, выключатели, потенциальные трансформаторы и нагрузки.

Переключение шин коммутационного оборудования
Параллельное подключение двух источников

Параллельное подключение двух различных источников питания является предпочтительным методом переключения с одного источника на другой. Этот метод не создает нагрузки на двигатели, обеспечивает плавный переход и не представляет угрозы для работающего оборудования. Однако во многих проектах короткозамкнутый ток, генерируемый при параллельном подключении, превышает прерывательную способность питающих выключателей.

Выключатели источника и соединительной линии остаются незатронутыми, но питающие выключатели могут не справиться с близкими повреждениями и даже могут быть повреждены в процессе. Поэтому продолжительность параллельного подключения должна быть минимизирована (примерно несколько секунд), чтобы снизить время воздействия и вероятность повреждений питающих линий.

Обычно эта проблема более выражена, когда генерирующая установка питает одну систему, а резервный или пусковой трансформатор подключен к другой системе. Уменьшение мощности генератора обычно приближает фазовые углы, так как угол мощности генератора уменьшается с уменьшением нагрузки.

 Переключение с разрывом и подхватом

Переключение с разрывом и подхватом, также известное как схема переключения с задержкой, может повредить двигатели. Если новый выключатель источника не закроется после того, как предыдущий выключатель источника откроется, это может привести к остановке работающего устройства или прерыванию процесса. Когда шина теряет питание, подключенные двигатели действуют как генераторы и подают остаточное напряжение на шину.

Это остаточное напряжение обычно затухает в течение примерно одной секунды.

Однако переключение с разрывом и подхватом происходит намного быстрее, чем за одну секунду, и остаточное напряжение может объединяться с напряжением нового источника. Если векторная сумма этих двух напряжений превышает 133% номинального напряжения двигателя, переключение может сократить срок службы вовлеченных двигателей.

Автоматические схемы переключения шин

Автоматические схемы переключения шин обычно разработаны для снижения нагрузки на двигатели при переключении и координации с реле защиты. Координация с реле перегрузки осуществляется путем инициирования переключения после того, как выключатель источника откроется. Если реле перегрузки вызывают открытие выключателя источника (что указывает на повреждение шины), автоматическое переключение будет заблокировано.

Кроме того, эти схемы обычно используют реле остаточного напряжения и/или высокоскоростные реле синхронизации. Переключение допускается только тогда, когда векторная сумма остаточного напряжения и напряжения нового источника меньше 133% номинального напряжения двигателя. Если переключение заблокировано реле 86, схема обычно переходит в режим таймера.

Однако, если это не так, операторы должны убедиться, что автоматическая схема переключения деактивирована перед сбросом реле 86.