Комплектные распределительные устройства внутренней и наружной установки

Распределительным устройством (РУ) называют электроустановку, служащую для приема и распределения электроэнергии и содержащую коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства зашиты, автоматики и измерительные приборы.

Распределительные устройства электроустановок предназначены для приема и распределения электричества одного напряжения для дальнейшей передачи потребителям, а также для питания оборудования в пределах электроустановки.

Если все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе., оно называется открытым (ОРУ): при его расположении в здании — закрытым (ЗРУ). Распределительное устройство, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов и блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде называют комплектным и обозначают для внутренней установки КРУ, для наружной — КРУН.

Центр питания — распределительное устройство генераторного напряжения или распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции, к которые присоединены распределительные сети данного района.

Распределительные устройства (РУ) классифицируют по нескольким критериям, ниже приведем их виды и особенности конструкции.

Распределительные устройства до 1000 В

Распределительные устройства до 1000 В выполняются, как правило, в помещениях в специальных шкафах (щитах). В зависимости от назначения распределительные устройства 220/380 В (класс напряжения 0,4кВ) могут быть выполнены для питания потребителей либо исключительно для собственных нужд электроустановки.

Конструктивно распределительные устройства 0,4 кВ имеют защитные аппараты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), рубильники, выключатели-разъединители и соединяющие их сборные шины, а также клеммные колодки для подключения кабельных линий потребителей.

Помимо силовых цепей в низковольтных щитах может быть установлен ряд дополнительных устройств и вспомогательных цепей, а именно:

приборы учета электроэнергии и трансформаторы тока;

цепи индикации и сигнализации положения коммутационных аппаратов;

измерительные приборы для контроля напряжения и тока в различных точках распределительного устройства;

устройства сигнализации и защиты от замыканий на землю (для сетей конфигурации IT);

устройства автоматического ввода резерва;

цепи дистанционного управления коммутационными аппаратами с моторными приводами.

К низковольтным распределительным устройствам можно также отнести щиты постоянного тока, осуществляющие распределение постоянного тока от преобразователей, аккумуляторных батарей для питания оперативных цепей электрического оборудования и устройств релейной защиты и автоматики.

Высоковольтные распределительные устройства

Распределительные устройства класса напряжения выше 1000 В могут быть выполнены, как вне помещений – открытого типа (ОРУ) , так и внутри помещений – закрытого типа (ЗРУ) .

В закрытых распределительных устройствах оборудование размещается в сборных камерах одностороннего обслуживания КСО либо в комплектных распределительных устройствах типа КРУ .

Камеры типа КСО более предпочтительны для помещений ограниченной площади, так как они могут устанавливаться вплотную к стене либо друг к другу задними стенками. Камеры КСО имеют несколько отсеков, закрытых сетчатыми ограждениями либо сплошными дверцами.

КСО комплектуются различным оборудованием, в зависимости от их назначения. Для питания отходящих линий в камеру устанавливается высоковольтный выключатель, два разъединителя (со стороны шин и со стороны линии), трансформаторы тока, на лицевой стороне размещаются рычаги управления разъединителями, привод выключателя, а также низковольтные цепи и устройства защиты, реализованные для защиты и управления данной линией.

Камеры данного типа могут быть укомплектованы трансформаторами напряжения, разрядниками (ограничителями перенапряжения), предохранителями.

Распределительные устройства типа КРУ представляют собой шкаф, разделенный на несколько отсеков: трансформаторов тока и отходящего кабеля, сборных шин, выкатная часть и отсек вторичных цепей.

Каждый отсек изолирован друг от друга для обеспечения безопасности при обслуживании и эксплуатации оборудования шкафов КРУ. Выкатная часть шкафа, в зависимости от назначения присоединения может быть укомплектована выключателем, трансформатором напряжения, разрядниками (ОПН), трансформатором собственных нужд.

Выдвижной элемент относительно корпуса шкафа может занимать рабочее, контрольное (разобщенное) или ремонтное положение. В рабочем положении главные и вспомогательные цепи замкнуты, в контрольном — главные цепи разомкнуты, а вспомогательные замкнуты (в разобщенном последние разомкнуты), в ремонтном — выдвижной элемент находится вне корпуса шкафа и его главные и вспомогательные цепи разомкнуты. Усилие, необходимое для перемещения выдвижного элемента, не должно превышать 490 Н (50 кГс). При выкатывании выдвижного элемента проемы к неподвижным разъемным контактам главной цепи автоматически закрываются шторками.

Токоведущие части КРУ выполняются, как правило, шинами из алюминия или его сплавов; при больших токах допускается применение медных шин, при номинальных токах до 200 А — стальных. Монтаж вспомогательных цепей производится изолированным медным проводом сечением не менее 1,5 кв. мм, присоединение к счетчикам — проводом сечением 2,5 кв. мм, паяные соединения — не менее 0,5 кв. мм. Соединения, подвергающиеся изгибам и кручению, выполняются, как правило, многожильными проводами.

Гибкая связь вспомогательных цепей стационарной части КРУ с выдвижным элементом осуществляется с помощью штепсельных разъемов.

Шкафы КРУ, а также заземляющие ножи должны удовлетворять требованиям по электродинамической и термической стойкости к сквозным токам короткого замыкания. Для обеспечения требований по механической стойкости регламентировано количество циклов, которые должны выдерживать шкафы КРУ и его элементы: разъемные контакты главных и вспомогательных цепей, выдвижной элемент, двери, заземляющий разъединитель. Количество циклов включения и отключения встроенного комплектующего оборудования (выключатели, разъединители и др.) принимается в соответствии с ПУЭ.

Для обеспечения безопасности шкафы КРУ снабжаются рядом блокировок. После выкатывания выдвижного элемента все токоведущие части главных цепей, которые могут оказаться под напряжением, закрываются защитными шторками. Эти шторки и ограждения не должны сниматься или открываться без помощи ключей или специальных инструментов.

В шкафах КРУ стационарного исполнения предусматривается возможность установки стационарных или инвентарных перегородок для отделения частей оборудования, находящихся под напряжением. Не допускается использовать для заземления болты, винты, шпильки, выполняющие роль крепежных деталей. В местах заземления должны быть надпись «земля» или знак заземления.

Вид шкафа КРУ определяется схемой главной цепи КРУ. Основным электрическим аппаратом, определяющим конструкцию шкафа, является выключатель: применяются маломасляные, электромагнитные, вакуумные и элегазовые выключатели. Схемы вторичных цепей чрезвычайно разнообразны и полностью пока не унифицированы.

Комплектные устройства могут иметь различную конструкцию, например, с элегазовой изоляций – КРУЭ либо предусмотренные для наружной установки – КРУН , которые можно монтировать вне помещений.

Распределительные устройства открытого типа предусматривают установку электрического оборудования на металлических конструкциях, на бетонных фундаментах, без дополнительной защиты от внешних воздействий. Вспомогательные цепи оборудования ОРУ монтируют в специальных шкафах, имеющих защиту от механических воздействий и влаги.

Распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типов классифицируются по нескольким критериям, в зависимости от их конструктивного исполнения (схемы).

Первый критерий – способ выполнения секционирования . Различают распределительные устройства с секциями шин и системами шин. Секции шин предусматривают питание каждого отдельного потребителя от одной секции, а системы шин позволяют переключать одного потребителя между несколькими секциями. Секции шин соединяются секционными выключателями, а системы шин – шиносоеденительными. Данные выключатели позволяют запитывать секции (системы) друг от друга в случае потери питания на одной из секций (систем).

Второй критерий – наличие обходных устройств – одной или нескольких обходных систем шин, которые позволяют выводить в ремонт элементы оборудования без необходимости обесточения потребителей.

Третий критерий – схема питания оборудования (для открытых РУ) . В данном случае возможно два варианта схемы – радиальная и кольцевая. Первая схема упрощенная и предусматривает питание потребителей через один выключатель и разъединители от сборных шин. При кольцевой схеме питание каждого потребителя осуществляется от двух-трех выключателей. Кольцевая схема более надежная и практичная в плане обслуживания и эксплуатации оборудования.

Важнейшей составной частью, используемой в системах приема и распределения электроэнергии, являются КРУ, расшифровка аббревиатуры – комплектно-распределительные устройства, включающие в себя шкафы и соединительные элементы. Они изготавливаются в виде цельных шкафов или блоков, состоящих из отдельных модулей, полностью собранных и готовых к монтажу. Такая конструкция позволяет существенно ускорить электромонтажные работы.

Широкое распространение получили смешанные распределительные устройства, сочетающие в себе сборные и комплектные элементы. Соединение отдельных блоков осуществляется в единый общий ряд путем крепления друг к другу боковых стенок.

Конструктивные особенности КРУ

В отличие от обычных закрытых распределительных устройств, КРУ считаются более надежными и безотказными в процессе эксплуатации. Для этого требуется правильный монтаж, качественная наладка и регулировка оборудования. Нарушения технических условий могут вызвать аварию и отказ во время работы. При этом, большинство ячеек полностью выходят из строя.

Комплектное распределительное устройство может устанавливаться внутри зданий (КРУ) и снаружи (КРУН). Они поставляются в виде готовых шкафов, где уже имеется встроенное электрооборудование, устройства автоматики и релейной защиты, измерительные приборы, средства управления и сигнализации. В стационарных РУ коммутационная аппаратура и прочее оборудование устанавливаются неподвижно, а в выдвижных устройствах для размещения аналогичных приборов используются специальные выдвижные тележки.

Стандартное устройство КРУ предполагает разделение шкафов или ячеек на четыре отсека:

• Релейный отсек. Предназначен для размещения низковольтного оборудования – рубильников, переключателей, устройств автоматики и релейной защиты. На его двери устанавливаются приборы для измерения и учета электроэнергии, светосигнальные устройства и элементы управления.
• Отсек выключателя. В нем располагаются силовые выключатели, разъединительные контакты, предохранители и прочее высоковольтное оборудование. Как правило, все эти приборы устанавливаются на выдвижных устройствах.
• Отсек сборных шин. Служит для расположения силовых шин, с помощью которых секции соединяются между собой.
• Вводный отсек. Здесь размещаются измерительные трансформаторы тока и напряжения, кабельная разделка и другие аналогичные устройства.

Подобное разделение позволяет быстро локализовать аварию, делает удобным ремонт и обслуживание. Токоведущие части и заземляющие конструкции разделены воздушной изоляцией, ограниченной размерами и микроклиматом внутри ячеек.

Классификация КРУ

Все типы КРУ классифицируются с учетом определенных критериев, факторов, параметров и конструктивных особенностей:

• По месту монтажа – устройства внутренней и наружной установки.
• В соответствии с климатическими условиями – для холодного, умеренного и тропического климата.
• Устройство КРУ может быть стационарным и выдвижным. В первом случае коммутационная аппаратура устанавливается неподвижно внутри шкафа, а во втором – размещается на тележках.
• Тип основной коммутационной аппаратуры: маломасляные, вакуумные и электромагнитные выключатели.
• Условия для ремонта и обслуживания: одностороннее и двухстороннее обслуживание. В первом случае шкаф устанавливается вплотную к стене, а во втором – на определенном расстоянии, обеспечивающем подход с разных сторон.
• Токоведущие части применяются в открытом или защищенном исполнении.
• Линейный вывод может быть кабельного или воздушного типа.
• Оперативный ток – постоянный или переменный.
• Условия эксплуатации. КРУ бывают защищенными от пыли и влаги, в герметичном и взрывозащищенном исполнении.

Существует дополнительная классификация КРУ в соответствии с номинальным током и напряжением, типами выключателей и приводов к ним и другими показателями.

Средства защиты и меры безопасности

В процессе эксплуатации КРУ обслуживающий персонал должен быть надежно защищен от поражения электрическим током. Кроме того, необходимо защитить и само оборудование от коротких замыканий и других аварийных ситуаций. Основной причиной считается некачественный монтаж и нарушения при дальнейшей эксплуатации.

Большинство коротких замыканий затрагивает концевые заделки кабелей. Повреждение начинает развиваться далее, поскольку между отсеками кабеля и выключателя отсутствуют перегородки. Многочисленные отверстия в ячейках приводят к распространению дуги на оборудование и сборные шины других ячеек. Подобные ситуации возникают и в случаях отказа и повреждения выключателей.

В современных конструкциях эти недоработки полностью устранены. Теперь сборные шины располагаются в нижней части шкафа, а для кабельного ввода предусмотрен специальный отсек. Между ними находится глухая перегородка.

Для того чтобы уменьшить последствия от коротких замыканий внутри шкафов, используется так называемая дуговая защита. С ее помощью выполняется мгновенное отключение всех токопроводящих соединений при появлении электрической дуги. Быстрое срабатывание обеспечивается специальными датчиками, реагирующими на резкий рост светового излучения, температуры и давления. Ложные срабатывания исключаются блокировками по току и напряжению, включенными в схему защиты.

Обслуживание комплектно-распределительных устройств

Перед началом осмотра КРУ, внутри шкафов не должно быть посторонних шумов и характерных потрескиваний или дыма. Если же они все-таки имеют место, в этом случае осуществляется дистанционное снятие напряжения с поврежденного оборудования.

Во время осмотра устройств, не отключая их от напряжения, выполняется проверка состояния следующих мест:

• Функционирование осветительной сети, а также системы отопления шкафов и помещений в холодное время года.
• Уровень масла в аппаратуре, где оно используется, отсутствие масляных потеков и течи.
• Состояние контактных соединений, разъединительных устройств, блокирующих механизмов, доступных для осмотра и основная схема — КРУ.
• Зажимы, гибкие соединения, штепсельные разъемы, реле и другие элементы вторичных цепей.
• Состояние и показания контрольно-измерительных приборов и другой низковольтной аппаратуры.

Визуальное наблюдение осуществляется с помощью смотровых окон и сетчатых ограждений. В случае обнаружения каких-либо нарушений, способных вызвать аварию, их необходимо срочно устранить. Прочие дефекты, не требующие принятия срочных мер, заносятся в журнал для дальнейшего устранения.

Повышенная влажность нередко приводит к увлажнению поверхности изоляторов и нарушению всей изоляции. С целью устранения подобных явлений, проводятся регулярные чистки от пыли и смазки изоляторов гидрофобной пастой. В самих шкафах обеспечивается микроклимат с уровнем относительной влажности воздуха в пределах 60-70%. Внутри шкафов устанавливаются электрические подогреватели, а их стены утепляются плитами из минеральной ваты. Нарушения работы аппаратуры возникают при отрицательных температурах.

Поэтому при минус 5 0 С обогреваются счетчики и релейные устройства, а при минус 25 0 С – дополнительно обогреваются масляные выключатели. В летнее время для защиты от солнечных лучей шкафы КРУ окрашиваются в белый цвет. Таким образом, обеспечивается защита аппаратуры и контактных соединений от перегрева.

Техника безопасности при ремонте

Во время проведения обслуживания и ремонтных работ КРУ, персоналу необходимо соблюдать следующие правила:

• Перед работой в местах с высоким напряжением, все устройства должны быть обесточены и соединены с заземлением.
• До подключения заземления проверять отсутствие напряжения на токопроводящих заземленных частях. Только после этого допускается включение стационарных заземлителей.
• Запрещается работать с выключателями и приводами, если у них взведена пружина и включены управляющие цепи.
• Не допускается демонтаж защитных шторок и прекращение работы блокирующих устройств. Запрещается убирать перегородки в отсеках между ячейками.
• Запрещается осматривать наружные КРУ и выполнять в них работы в дождь и грозу.

Обслуживающий персонал должен предупреждаться о возможной опасности во время работ в ячейках, которые могут оказаться под напряжением от трансформатора или со стороны соседней секции. Шторки таких ячеек оборудуются предупредительными табличками, с информацией о возможном напряжении.

Комплектным распределительным устройством называется РУ, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.

Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ. Комплектное распределительное устройство, предназначенное для наружной установки, сокращенно обозначается КРУН.

Основным конструктивным элементом КРУ является шкаф в котором монтируется коммутационная защитная аппаратура. К примеру:

1. шкаф с высоковольтным выключателям содержит сборные шины, В.В. с приводом, входные и выходные разъёмные штыревые контакты выключателя, Т.Т., заземляющий разъединитель безопасности, комплект Р.З. и автоматики, кабельные разъёмы выходных линий;

2. шкаф с измерительным Т.Н. имеет входной высоковольтный предохранитель, измерительный Т.Н. и ограничитель перенапряжения или разрядник.

На месте установки КРУ производится только присоединение главных цепей высокого U и цепей управления.

По конструктивным особенностям КРУ делятся на 2 группы: 1). все аппараты шкафа монтируются стационарно (неподвижно); 2). все аппараты монтируются на тележке, которая может выкатываться из КРУ для осмотра, ремонта и замены резервными элементами.

В отношении условий сооружения КРУ имеют следующие преимущества перед обычными РУ: отсутствие трудоёмких работ; рационализация монтажных работ; унификация конструкций, максимальная компактность КРУ; лёгкое расширение и реконструкция РУ.

В отношении эксплуатации КРУ имеют преимущества: безопасность обслуживания, надёжные и простые блокирующие устройства; защита аппаратов и токоведущих частей от запыления; в КРУ с выкатными тележками имеется возможность лёгкой и быстрой замены выключателей в случае неисправности; высокая эксплуатационная надёжность.

Наиболее слабым местом КРУ с открытыми сборными шинами является возможность распространения аварии на все шкафы при появлении открытой эл. дуги на шинах.

В настоящее время выпускаются КРУЭ, в которых применяются высокоэффективные элегазовые выключатели. Для изоляции токоведущих цепей высокого U в КРУ используется элегаз, обладающий высокой эл. прочностью.

Установка КРУН должна отвечать следующим требованиям: КРУН должны быть расположены на спланированной площадке на высоте не менее 0,2 м от уровня планировки устройством около шкафов площадки для обслуживания. В районах с большим снежным покровом, а также в районнах, подверженных снежным заносам, рекомендуется установка КРУН на высоте 1,0-1,2 м.

Расположение устройства должно обеспечивать удобную выкатку и транспортировку трансформаторов и выкатной части ячеек.

Должно быть обеспечено охлаждение оборудования.

В КРУН и в неотапливаемых ЗРУ, где температура окружающего воздуха может быть ниже минус 25 С, должен быть предусмотрен подогрев масла масляных выключателей. Кроме того, независимо от минимальной температуры должен быть предусмотрен подогрев механизмов приводов масляных и воздушных выключателей, блоков клапанов воздушных выключателей, их агрегатных шкафов, в которых применяются аппаратура или зажимы внутренней установки. Также должен производиться подогрев реле и измерительных приборов.

Распределительные устройства и подстанции должны быть оборудованы электрическим освещением. Осветительная арматура должна быть установлена таким образом, чтобы было обеспечено ее безопасное обслуживание.

46 Комплектные распределительные устройства до 1 кВ.

Сети напряжением до 1 кВ служат для распределения электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий, а также для питания некоторых ЭП, расположенных за пределами цеха на территории предприятия. Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ являются составной частью СЭС промышленного предприятия и осуществляют непосредственное питание большинства электроприемников.

На выбор схемы распределения электроэнергии, и ее конструктивное исполнение оказывают влияние следующие факторы: требования к бесперебойности питания, размещение технологического оборудования по площади цеха, условия среды в цехе, размещение трансформаторных подстанций. Спроектированная схема электроснабжения должна быть надежна и безопасна, удобна в эксплуатации и иметь минимум затрат на ее сооружение.

Распределительные устройства должны размещаться вблизи центров электрических нагрузок. Питающая сеть должна иметь минимальную длину. Каждый участок или отдельные цеха должны питаться от своих распределительных устройств, исключая подключение потребителей других участков или отделений цеха.

В соответствии с ПУЭ производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делят на следующие классы: сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, с химически активной или органической средой. Кроме того, выделяют помещения со взрыво- и пожароопасными зонами. Правильное определение характера среды позволяет выбрать электрооборудование с соответствующей степенью защиты.

К КРУ U до 1 кВ относятся:

1. распределительные щиты– это законченные комплектные устройства для: приёма и распределения эл. энергии, управления и защиты эл. установок от перегрузок и КЗ. В них смонтированы коммутационные и защитные аппараты, измерительные приборы, аппаратура автоматики и вспомогательные устройства.

2. ВРУ – предназначены для приёма, распределения и учёта эл. энергии и защиты отходящих линий в сетях трёхфазного тока U 380/220 В в сетях с глухозаземлённой нейтралью.

3. ПР – предназначены для распределения эл. энергии и защиты эл. установок постоянного тока U до 220 В или переменного тока U до 660 В при перегрузках и КЗ.

Выбор силовых шкафов и пунктов осуществляется – по степени защиты в зависимости от характера среды в цехе;

по комплектации – с предохранителями или автоматами.

Номинальный ток силового пункта – I_Н,СП должен быть больше I_Р – расчётного тока группы приёмников: I_Н,СП ≥ I_Р.

Число присоединений к силовому пункту и их токи не должны превышать количества отходящих от силового пункта линий и их допустимые токи: N_ПРИС ≤ N_ЛИН;