Аналіз несправностей та контрзаходи розподільчого пристрою

Що таке розподільний пристрій?

Розподільчий пристрій складається з одного або кількох низьковольтних розподільних пристроїв та відповідного обладнання для керування, вимірювання, сигналізації, захисту, регулювання та іншого обладнання, причому виробник відповідає за всі внутрішні електричні та механічні з'єднання, повний комплект структурних компонентів разом. Основною функцією розподільчої шафи є відмикання та замикання, керування та захист електрообладнання в процесі виробництва, передачі, розподілу та перетворення електроенергії. Компоненти розподільчої шафи включають в основному автоматичний вимикач, роз'єднувач, вимикач навантаження, приводний механізм, взаємний індуктор та різні захисні пристрої.

Аналіз несправностей та контрзаходи розподільчого пристрою
Розподільні пристрої напругою 12 ~ 40,5 кВ є найбільшою кількістю обладнання підстанцій в системі електромережі. В останні роки часто трапляються аварії на розподільчих пристроях, що призводить до економічних збитків, людських жертв та інших негативних соціальних наслідків.
Прихована небезпека аварій та притаманних дефектів головним чином зосереджена на способі підключення, здатності розряджати внутрішню дугу, внутрішній ізоляції, нагріванні та протизломному захисті тощо. Завдяки розробці цілеспрямованих контрзаходів кількість аварій розподільних пристроїв та шаф кільцевої мережі значно зменшується, а надійність роботи енергомережі постійно підвищується.

1. Прихована проблема в режимі підключення
1.1. Тип прихованої небезпеки
1.1.1 Розрядник у телевізійній шафі безпосередньо підключений до шини
Відповідно до типових вимог до проектної документації, розрядник телевізійної шафи повинен мати затверджений зазор шини підключення ручного візка, розташування телевізійної стійки, режим підключення та різні варіанти. Деякі телевізійні розрядники підключені до шини через ізоляційний ручний візок. Коли під час ремонту телевізора, відсутності ізоляційного ручного візка, розрядник все ще заряджений, це створює ризик ураження електричним струмом персоналу, який працює на складі. Розрядник у телевізійній шафі в основному має такі схеми підключення, як показано на рисунку 2:

Режим підключення розподільчого пристрою прихований

1, режим підключення один: розрядник блискавки телевізійної шафи та телевізор встановлені в задньому складі, запобіжник встановлений на автомобілі, розрядник блискавки безпосередньо підключений до шини, телевізор через ізоляційну руку та шину підключено;
2, режим підключення другий: розрядник блискавки телевізійної шафи, встановлений у салоні автобуса, безпосередньо підключений до автобуса, телевізора та запобіжника, встановлених на автомобілі;
3, режим підключення третій: розрядник блискавки телевізійної шафи встановлений окремо на задньому складі або передньому складі, безпосередньо підключений до шини, телевізора та запобіжника, встановлених на автомобілі.
4, режим підключення чотири: телевізор та запобіжник встановлені у стаціонарному відсіку шафи серії XGN, розрядник встановлений окремо в іншому відсіку, безпосередньо підключений до шини;
5, режим підключення п'ять: блискавкозахисний розрядник, телевізор та запобіжник встановлені на задньому складі, блискавкозахисний розрядник безпосередньо з'єднаний з шиною, телевізор з'єднаний з шиною через ізоляційний ручний вагон;
6, режим підключення шостий: розрядник, запобіжник і телевізор встановлені в одному автомобілі, розрядник підключений до запобіжника після каскаду.
Таке розташування стосується неправильного підключення, після перегорання запобіжника під час роботи обладнання втрачає захист розрядника.

1.1.2 Нижня шафа розподільчої шафи не повністю ізольована від задньої шафи
Нижні та задні шафи деяких розподільних шаф серії KYN, таких як вбудовані розподільні шафи головних трансформаторів, розподільні шафи з роз'ємами та розподільні шафи фідерів, не повністю ізольовані. Коли персонал потрапляє до нижніх шаф, він може випадково торкнутися шини або струмопровідної частини кабельної головки, що призведе до ураження електричним струмом.
Прихована небезпека не ізольована між нижньою шафою та задньою шафою розподільчої шафи, як показано на рисунку 3:

Рисунок 3. Між нижньою шафою та задньою шафою розподільчої шафи немає прихованої небезпеки.

1.2, контрзаходи
Розподільну шафу з прихованим режимом проводки слід перемонтувати один раз.
Принципова схема перетворення режиму підключення розподільчої шафи показана на рисунку 5:

РИС. 5. Принципова схема трансформації режиму підключення розподільчого пристрою

1.2.1 Схема технічної реформи для підключення розрядника блискавки в телевізійній шафі
1. Для режиму підключення один видаліть блискавкозахисний розрядник у відсіку, режим підключення телевізора залишається незмінним, оригінальний отвір у стіні через отвір заблоковано, блискавкозахисний розрядник перетворюється на ручний запобіжник на ручному візку, а блискавкозахисний розрядник підключено паралельно до запобіжника та кола телевізора.
2. Для другого способу підключення зніміть блискавкозахисний розрядник у салоні автобуса, перемістіть блискавкозахисний розрядник до мобільного автомобіля та встановіть його назад у запобіжник та блискавкозахисний розрядник, додайте монтажну пластину нижньої контактної коробки, перегородку контактної коробки та механізм клапана, встановіть телевізор у задньому відсіку та підключіть його до нижнього контакту ізоляційного ручного автомобіля через дріт.
Цю схему можна реалізувати на оригінальній ручній візку, але також можна розглянути можливість заміни ручної візки новою.
3. Для третього способу підключення зніміть блискавкозахисний розрядник з оригінального відсіку, перемістіть блискавкозахисний розрядник до мобільного вагона та встановіть його назад у запобіжник та блискавкозахисний розрядник, закрийте отвір у стіні оригінального автобусного відділення, додайте монтажну пластину нижньої контактної коробки ручного вагона, перегородку контактної коробки та механізм клапана, встановіть телевізор у задньому відсіку та підключіть його до нижнього контакту через підвідний провід.
Цю схему можна реалізувати на оригінальній ручній візку, але також можна розглянути можливість заміни ручної візки новою.

4. Для четвертого способу підключення зніміть розрядник з інших частин відсіку, перемістіть його до частин відсіку запобіжників і телевізора, підключіть його до вимикача та підключіть паралельно до кола запобіжника та телевізора.
5, для режиму підключення п'ять, розрядник блискавки, положення встановлення телевізора незмінне, оригінальний провід розрядника блискавки безпосередньо підключений до ізоляційного контакту ручного автомобіля, оригінальний автобусний номер через отвір у стіні.
6. Для режиму підключення 6 режим розташування належить до неправильного підключення. Після спрацювання запобіжника обладнання втрачає захист розрядника.
Зніміть блискавкозахисний розрядник і запобіжник з оригінального кріплення, змініть положення проводки, підключіть блискавкозахисний розрядник до верхнього запобіжника та паралельно до запобіжника та телевізійного кола.

1.2.2 Запобіжні заходи щодо неповної ізоляції між нижньою шафою та задньою шафою розподільчої шафи
Оскільки конструкція такого розподільчого шафи є фіксованою, якщо під час трансформації встановити перегородку, її внутрішня форма та розподіл простору зміняться, і внутрішні захисні характеристики виробу не можуть бути гарантовані. Тому необхідно перевірити технічне обслуговування з боку головного трансформатора 10 кВ та технічне обслуговування головного вимикача трансформатора, перш ніж можна буде виконувати роботи.

2. Недостатня здатність розряджати внутрішню дугу
2.1 Види прихованих небезпек
Під час фактичної експлуатації металева закрита розподільча шафа має дефекти, що в поєднанні з поганими умовами експлуатації, спричиненими погіршенням характеристик ізоляції або неправильною експлуатацією та іншими причинами, може призвести до внутрішньої дуги.
Дуга, що виникає внаслідок короткого замикання, має високу температуру та велику енергію. Сама дуга являє собою дуже легкий плазмовий газ. Під дією електроенергії та гарячого газу дуга рухається з високою швидкістю в шафі та призводить до швидкого розширення зони пошкодження.
У цьому випадку газифікація призводить до ізоляційних матеріалів, плавлення металу, внутрішньої температури шафи розподільників та стрибків тиску. Якщо не спроектовано або не встановлено кваліфікований канал скидання тиску, високий тиск призведе до серйозної деформації та руйнування шафи, що потрапить у чужу плиту, дверну планку, петлі, вікно. Дуга, що утворюється внаслідок високої температури повітря, може призвести до серйозних опіків у персоналу з обслуговування обладнання, що знаходиться поруч.
Навіть небезпечні для життя.
Наразі існують деякі проблеми, такі як не встановлено канал скидання тиску, встановлено необґрунтований канал скидання тиску, не перевірено та не підтверджено здатність до внутрішнього дугового розрядження, а також не сувора оцінка під час випробування.

2.2, контрзаходи
[Вибір] Характеристики внутрішньої дуги при короткому замиканні в розподільній шафі повинні відповідати рівня IAC, допустима тривалість внутрішньої дуги не повинна бути менше 0,5 с, випробувальний струм – це номінальний короткочасний витримуваний струм.
Для виробів з номінальним струмом короткого замикання понад 31,5 кА, випробування на внутрішню дугу короткого замикання може бути проведене відповідно до 31,5 кА.
[Модифікація] Додайте або змініть канал скидання тиску та проведіть випробування та перевірку внутрішньої дуги у суворій відповідності до вимог стандарту типових випробувань.
[Захист] Відповідне стиснення різниці рівнів захисту головного трансформатора зменшує час безперервного виходу з ладу дуги короткого замикання.

3, проблема внутрішньої ізоляції
3.1 Тип прихованої небезпеки
В останні роки обсяг продукції для розподільчих шаф зменшився, а ізоляційні характеристики шаф зросли, кількість дефектів та несправностей зросла.
Основні характеристики: недостатня відстань підйому та повітряний зазор, особливо для ручної шафи, зараз багато виробників, щоб скоротити розмір шафи, значно зменшують встановлений у шафі автоматичний вимикач, ізоляційну вилку та відстань між землею, але не вживають ефективних заходів для забезпечення міцності ізоляції;
Поганий процес складання: через низьку якість складання окремий компонент у розподільній шафі може пройти випробування під тиском, але вся розподільна шафа не може пройти його після складання;
Недостатня контактна ємність або поганий контакт, коли контактна ємність недостатня або поганий контакт, місцеве підвищення температури, зниження ізоляційних характеристик, спричиняє замикання на землю або фазну пластичність;
Явище конденсації: вбудований нагрівач легко пошкодити, він не працюватиме нормально, утворюється конденсація в розподільній шафі, що знижує ізоляційні характеристики;
Погані ізоляційні характеристики допоміжних пристроїв.
Щоб зменшити вартість, деякі виробники застосовують нижчий рівень ізоляції допоміжних аксесуарів, що знижує загальну ізоляційну ефективність розподільчої шафи.

3.2, контрзаходи
Не слід сліпо прагнути мініатюризації розподільчих пристроїв. Слід купувати відповідні розподільчі пристрої відповідно до проектної ситуації, схеми підстанції, експлуатації та технічного обслуговування, капітального ремонту обладнання та інших факторів.
Для обладнання, яке використовує повітря або повітряно-ізоляційний матеріал як ізоляційне середовище, слід враховувати товщину, розрахункову напруженість поля та старіння ізоляційного матеріалу, а виробник повинен провести випробування на конденсацію відповідно до стандартних вимог;
Для таких деталей, як настінна втулка в розподільній шафі та шафа кільцевої мережі, механічний клапан та вигин шини, якщо чиста повітряна ізоляційна відстань менше 125 мм (12 кВ) та 300 мм (40,5 кВ), провідник повинен бути оснащений ізоляційною оболонкою.
Такі заходи, як зняття фаски та полірування, слід вживати для запобігання спотворенню електричного поля в частинах, де зосереджена напруженість поля, таких як вхідна та вихідна втулки, механічний клапан та кут шини.
Шина в шафі підтримує деяке обладнання, ізоляція якого не відповідає вимогам щодо захисту від обростання, наприклад, порцелянові пляшки. Розпиліть ізоляційне покриття RTV для покращення технічних умов експлуатації старого обладнання.

4. Дефект лихоманки
4.1 Види прихованих небезпек
Поганий контакт точки з'єднання контуру, підвищений опір контакту, помітна проблема з нагріванням, наприклад, погана ізоляція контактів;
Конструкція вентиляційних отворів металевої броньованої шафи не є розумною, повітря не конвекційне, тепловіддача погана, проблеми з нагріванням у шафі більше;
Настінний корпус, трансформатор струму та інші монтажні конструкції утворюють електромагнітний замкнутий контур, що призводить до виникнення вихрових струмів, що спричиняє серйозне явище нагрівання матеріалу ізоляційного екрану;
Частково закрите обладнання сухого розподільчого шафи (литий трансформатор струму, литий трансформатор напруги, сухий трансформатор) з недостатнім діаметром обмотувального дроту, недостатнім контролем процесу лиття, легким пошкодженням від перегріву.
4.2, контрзаходи
Посилити тепловіддачу розподільчої шафи та встановити вентилятор і вентилятор з індукованою тягою;
У поєднанні з відключенням живлення слід перевірити контактний тиск динамічних та статичних контактів та замінити їх за необхідності. Водночас слід замінити контактну пружину, що захищає від втоми.
Розширити дослідження технології вимірювання температури всередині шафи та застосувати нові технології, такі як бездротове вимірювання температури, для вирішення складної проблеми вимірювання температури.

5, запобігання блокуванню помилок не є ідеальним
5.1 Потенційні небезпеки
Більшість розподільних шаф оснащені пристроєм блокування з захистом від помилок, але його комплексне та обов'язкове блокування з захистом від помилок не відповідає вимогам.
Частину броньованої розподільчої шафи на задніх дверцятах можна відкрити, без помилкового блокування, без подвійної ізоляційної перегородки, відкривається після безпосереднього дотику до струмопровідних частин, а гвинти - звичайні шестигранні гвинти, легко відкривають дверцята в разі ураження електричним струмом шафи під напругою;
Частина головного трансформатора, жіночий контакт, телевізор, трансформатор та інший вимикач без заземлювального вимикача, після того, як наступні дверцята шафи та заземлювальний вимикач не утворюють механічного замка, можна видалити гвинт безпосередньо після відкриття дверцят, якщо дверцята не закриті, також можна закрити живлення, легко спричинити помилкове відкриття обслуговуючого персоналу, вхід у електричний інтервал, аварію ураження персоналу;
Верхню та нижню частини задніх дверей деяких розподільних шаф неможливо заблокувати незалежно, а верхні двері заблоковані нижніми дверима.
Коли заземлювальний вимикач розетки замкнутий, замок нижніх дверей шафи знімається, і задні двері шафи також можна відкрити, що може легко спричинити ураження електричним струмом.
Такі як розподільчий пристрій KYN28;
Після витягування деяких електричних візків розподільчих пристроїв ізоляційний блок можна легко підняти. Без запобігання випадковому блокуванню заряджений елемент оголюється, і персонал може випадково відкрити перегородку статичного контактного клапана вимикача, що призведе до ураження електричним струмом.

5.2, контрзаходи
Для шафи розподільника функція захисту від помилок не ідеальна, оскільки задню частину дверцят шафи можна відкрити, і відкриті дверцята можуть безпосередньо торкатися струмопровідних частин високовольтної шафи розподільника, встановленого механічного замка, налаштуйте блокування комп'ютерної програми захисту від помилок;
Встановіть блокування між заземлювальним вимикачем і задніми дверцятами розподільчої шафи, наприклад, GG1A та XGN, а також встановіть пристрій відображення реального часу для блокування роботи заземлювального вимикача.
Регулярно перевіряйте надійність пристрою захисту від помилок, а також перевіряйте механічний фіксатор між дрезиною та заземлювальним вимикачем, роз'єднувач та заземлювальний вимикач у разі відключення живлення.

6, заключний
Обладнання розподільчої шафи є важливим основним обладнанням підстанції в енергосистемі. Для забезпечення його стабільної роботи необхідно посилити контроль у всіх аспектах, таких як проектування, матеріали, технологічні процеси, випробування, вибір типу, експлуатація та технічне обслуговування.
У суворій відповідності до типових вимог до проектування, у поєднанні з національними та промисловими стандартами, висунуті технічні вимоги до проектування, принципово усувають приховані небезпеки електропроводки;
Відповідно до національних та промислових стандартів, а також заходів запобігання аваріям, сформулювати суворі вимоги до тендерної документації на обладнання, щоб запобігти потраплянню некваліфікованої продукції в мережу;
Посилити нагляд за виробництвом на місці, суворо спостерігати за ключовими моментами виробництва та заводських випробувань, а також рішуче заборонити некваліфіковану продукцію залишати завод;
Активно здійснювати управління дефектами розподільчих шаф, посилювати впровадження протиаварійних заходів;
Покращити функцію захисту від помилок розподільчої шафи, посилити керування пристроєм блокування від помилок, встановити пристрій відображення в реальному часі та співпрацювати з системою «п'яти запобіжних заходів», щоб забезпечити комплексне та обов'язкове блокування від помилок.