Монтаж и эксплуатация электрооборудования

На современных предприятиях применяются различные виды и типы электрического оборудования: электропроводки, электрические аппараты, электрические машины, контрольно-измерительные приборы, электрические средства автоматизации и связи.

Монтаж каждого вида электрооборудования имеет свои особенности, в то же время встречаются сходные процессы и операции, связанные с подготовкой, технологией и техникой монтажных работ.

В книге рассматриваются вопросы организации и технологии электромонтажных работ, значительная часть книги посвящена монтажу проводов, кабельных и воздушных линий электроснабжения. Во второй части рассматриваются вопросы эксплуатации электрооборудования.

Впервые в мировой практике электрический кабель был применен русским академиком П.Л. Шиллингом в 1812 году для взрывания мин в Неве. Для промышленных целей кабель применяется в России с 1839 года.

Особенностью современных конструкций кабелей является применение новых электроизоляционных материалов, обеспечивающих высокую электрическую прочность изоляции и наличие герметичной оболочки для защиты токоведущих жил и их изоляции от вредного воздействия влаги, кислоты, газов и от механических повреждений. При монтаже кабель режут и рубят на части, разделывают концы кабеля, нарушая при этом его герметичность, поэтому непременным условием качественного монтажа кабеля является восстановление его герметичности.

Персонал, выполняющий монтаж кабельных линий, должен иметь высокую квалификацию и добросовестность, поскольку путем наружного осмотра брак в смонтированной кабельной линии обнаружить невозможно. Исправная и безаварийная работа смонтированного электрооборудования возможны только при высоком качестве монтажных работ.

Главными условиями, выполнение которых при монтаже обеспечивает высокую надежность всей электрической сети, являются:

- правильный выбор электрического оборудования и проводок в соответствии с расчетными нагрузками, рабочим напряжением и условиями эксплуатации;

- выбор рациональных трасс прокладки линий с целью уменьшения длины и обхода наиболее опасных мест;

- соблюдение всех условий транспортировки, хранения, раскатки и укладки кабелей;

- высокое качество соединений и оконцевания жил кабелей.

- применение в необходимых случаях резервных линий питания, резервных машин.

Следующие этапы после выполнения монтажных работ – испытание смонтированного оборудования, сервисное обслуживание в течение гарантийного срока и эксплуатация, включающая в себя техническое обслуживание и ремонт. Одним из условий надежной эксплуатации электрических кабельных линий, оборудования для распределения электроэнергии, силовых трансформаторов, является содержание их всех под напряжением и, по возможности, - под нагрузкой.

Электромонтажные работы могут выполнять специализированные предприятия и организации, имеющие соответствующие лицензии, техническую и проектную документацию, оборудование, машины и механизмы, и квалифицированный персонал.

Существуют ведомственные и вневедомственные монтажные организации. Самые крупные из них – это специализированные республиканские структуры, имеющие высокую степень централизации, проектные институты, заводы по производству изделий для монтажа и отделения в регионах. Они могут выполнять работы на разных предприятиях, принадлежащих разным держателям или ведомствам.

Другой тип ЭМО – это ведомственные, принадлежащие определенному предприятию, заводу, акционерному обществу. Как правило, они обслуживают только цеха своего предприятия.

Примером мощной электромонтажной организации может служить всероссийское общество РОСэлектромонтаж, имеющее отделения (тресты) в регионах и крупных промышленных районах. Региональное управление СЗЭМ (г. Санкт-Петербург) обслуживает северо-западный район России, в том числе предприятия Мурманской области. В Кировско-Апатитском промышленном районе работает Мурманское отделение и Кировский участок СЗЭМ. Примером ведомственных монтажных организаций могут служить подразделения цехов комбинатов «АПАТИТ», Ковдорский ГОК, «СЕВЕРОНИКЕЛЬ» и других.

В качестве силовых проводников используются кабели, неизолированные и изолированные провода, токопроводы, шинопроводы. Силовые кабели предназначены для передачи по ним на расстояние электроэнергии, используемой для питания электрических установок. Они имеют одну или несколько изолированных жил, заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров и в необходимых случаях броня.

1 – токопроводящая жила; 2 – нулевая жила; 3 – изоляция жилы; 4 – экран на токопроводящей жиле; 5 – поясная изоляция; 6 – заполнитель; 7 – экран на изоляции жилы; 8 – оболочка (шланг у гибких кабелей); 9 – броня; 10 – наружный защитный покров; 11-заземляющая жила

Рисунок 1 - Сечения силовых кабелей

Токопроводящие жилы предназначены для прохождения электрического тока, они бывают основными и нулевыми. Основные жилы применяются для выполнения основной функции кабеля – передачи по ним электроэнергии. Нулевые жилы предназначены для протекания разности токов фаз (полюсов) при неравномерной их нагрузке. Они присоединяются к нейтрали источника тока в системах с заземленной нейтралью трансформатора. Заземляющие жилы, металлические оболочки, броня выполняют функцию вспомогательных жил кабеля и предназначены для соединения не находящихся под рабочим напряжением металлических частей электроустановки, к которой подключен кабель, с контуром защитного заземления источника тока, то есть для обеспечения неразрывности заземляющей сети. Жилы кабелейизготавливаются из меди и алюминия, (у нагревательных кабелей – из нихрома).

Изоляцияслужит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих жил кабеля по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле). Изоляция бывает бумажная, резиновая, пластмассовая, ПВХ, СПЭ (сшитый полиэтилен).

Экраны используются для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, протекающих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Экраны бывают проводящие и полупроводящие.

Заполнители предназначены для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля в целях герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля.

Оболочки защищают внутренние элементы кабеля от увлажнения и механических внешних воздействий. Оболочки бывают металлические, резиновые и пластмассовые.

Защитные покровы предназначены для защиты оболочки кабеля от внешних воздействий. В зависимости от конструкции кабеля в защитные покровы входят подушка под броней, бронепокров и наружный покров. Наружный покров может быть негорючим и горючим.

Силовые кабели с бумажной пропитанной и обедненной пропиткой изоляции предназначены для эксплуатации в стационарных установках на воздухе и в земле при температуре окружающей среды от +50⁰ до –50⁰С и относительной влажности до 98% при температуре до +35⁰С при горизонтальной прокладке и с ограничением разности уровней. Изготовляются они для номинальных напряжений 1, 6, 10, 35 кВ и более (до 500 кВ) переменного тока частотой 50 Гц, но они могут быть использованы в сетях постоянного тока.

Рисунок 2 – Общий вид воздушной линии, кабельной эстакады и токопроводов. Кабель с изоляцией из СПЭ и сварочный особо гибкий кабель.

ЧАСТЬ 1. МОНТАЖ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.

1. Виды электропроводок.

Электрическая энергия к электроприемникам подводится по проводникам, к которым относятся провода, кабели, шины, шинопроводы и токопроводы. Совокупность проводников с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями и деталями называют электропроводкой. По способу выполнения электропроводка может быть открытой, если она проложена по поверхности стен и потолков, по балкам и фермам, и скрытой, если она проложена внутри конструктивных элементов зданий или сооружений (в полах, перекрытиях, стенах, каналах и т.п.). Электропроводка может быть стационарной, переносной, передвижной; может быть временной и постоянной.

По месту расположения электропроводка может быть внутренняя, т.е. проложенная внутри зданий, помещений и сооружений, инаружная,т. е. проложенная по наружным стенам зданий и сооружений или между ними, под навесами, а также на опорах, установленных вне улиц, дорог и т.п.

Вводом от воздушной линии электропередачи называется электропроводка, соединяющая ответвление от воздушной линии электропередачи с внутренней электропроводкой, считая от изолятора, установленного на наружной поверхности (стене, крыше) здания или сооружения, до зажимов вводного устройства внутри здания (рис. 3). Ответвление от воздушной линии (ВЛ) к вводу в здание при напряжении до 1000 В не является наружной электропроводкой и относится к ВЛ, а выполняется изолированнымпроводом.

		Отвод от ВЛ   труба

через стену через трубу на крыше через стену

Рисунок 3 - Устройство ввода в здание от ВЛ напряжением 380 (220) В.

Внутренняя открытая электропроводка может выполняться открытой и скрытой. Внутренняя открытая проводка может быть струнной, если несущим элементом является стальная проволока (струна), или металлическая полоса, закрепленные вплотную к несущей поверхности (стене, потолку), и предназначенные для крепления к ним проводов, кабелей, или их пучков; тросовой, когда провода, кабели или их пучки крепятся к стальной проволоке или канату, натянутым в воздухе. Проводки могут быть в коробах, представляющих собой закрытую полую конструкцию прямоугольного или круглого сечения, предназначенную для прокладки в них проводов и кабелей, или в лотках, изготовляемых из несгораемых материалов, а также в стальных или пластмассовых трубах.

Скрытая электропроводка выполняется в трубах, гибких металлических рукавах, коробах, замкнутых каналах и пустотах строительных конструкций, в заштукатуренных бороздах, под штукатуркой, а также помещается в строительные конструкции при их изготовлении.

Открытую электропроводку выполняют проводами, кабелями и токопроводами, под которыми понимают устройства, состоящие из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций. Они могут быть гибкие (из проводов) и жесткие (из жестких шин).

Жесткий токопровод напряжением до 1000 В заводского изготовления, поставляемый комплектными секциями, называют шинопроводом. В зависимости от назначения их подразделяют на магистральные, распределительные, троллейные и осветительные.

Изолированные провода подразделяют на защищенные и незащищенные. Защищенные провода поверх электрической изоляции имеют оболочку для предохранения от механических повреждений.

2. Требования к электропроводкам.

В стальных и других прочных трубах, рукавах, коробах, лотках и замкнутых каналах строительных конструкций допускается совместная прокладка проводов и кабелей для одного агрегата, силовых и контрольных цепей одного агрегата, силовых и контрольных цепей нескольких агрегатов или машин, панелей, щитов управления и других, связанных технологическим процессом; цепей, питающих сложный светильник, нескольких групп одного вида освещения с общим числом проводов в трубе не более восьми; осветительных цепей до 42 В с цепями напряжением свыше 42 В в отдельную изоляционную трубу. Не следует совместнопрокладывать взаиморезервирующие цепи рабочего и аварийного освещения, а также осветительные цепи напряжением до 42 В с цепями напряжением свыше 42 В. Совместно эти цепи прокладывают лишь в разных отсеках коробов и лотков, имеющих сплошные перегородки из несгораемых материалов. Во избежание опасного нагрева стальных и изоляционных труб со стальной оболочкой, вследствие образования в них переменного магнитного поля при переменном или выпрямленном токе фазные и нулевой (прямой и обратный) проводники прокладывают в них только в случае, если длительный ток в проводниках не превышает 25 А.

Соединения и ответвления проводов выполняют так, чтобы они не испытывали механических нагрузок и жилы проводов и кабелей были изолированы. Соединения и ответвления проводов, проложенных внутри неоткрывающихся коробов, в трубах и в гибких металлических шлангах, проложенных открыто или скрыто, выполняют в соединительных и ответвительных коробках. Провода в местах выхода из жестких труб и гибких металлических рукавов защищают от повреждений втулками, зенкерованием. развальцовыванием концов труб и другими способами. При этом в местах соединения, ответвления и присоединения жил предусматривают запаспровода или кабеля, обеспечивающий возможность повторного соединения, ответвления или присоединения проводов и кабелей в местах, доступных для осмотра и ремонта.

Там, где электропроводки или токопроводы пересекают температурные и осадочные швы, устанавливают компенсирующие устройства. В случае, когда под воздействием изменений температуры и вибрации деформация жестких электропроводок может вызвать опасные механические напряжения проводов или изоляторов, принимают меры к устранению этих напряжений с помощью компенсаторов и других приспособлений. Ленточные и гибкие токопроводы не требуют установки компенсаторов линейного расширения в местах пересечения ими температурных швов.

Виды электропроводки и способы прокладки проводов и кабелей, применяемых в зависимости от характеристики окружающей среды, определяются в соответствии с требованиями ПУЭ. Провода и кабели, прокладываемые в коробах и лотках, обязательно маркируют с помощью надписей или табличек.

При открытой прокладке защищенных проводов (кабелей) с оболочками из несгораемых материалов и незащищенных проводов расстояние в свету от провода (кабеля) до поверхности оснований, конструкций, деталей из сгораемых материалов предусматривают неменее10 мм или отделяют их от поверхности слоем несгораемого материала, выступающего с каждой стороны провода (кабеля) не менее чем на 10 мм.

При скрытой прокладке защищенных проводов (кабелей) с оболочками из сгораемых материалов и незащищенных проводов в закрытых нишах, в пустотах строительных конструкций, в бороздах и других местах с наличием сгораемых конструкций провода и кабели защищают сплошным слоем несгораемого материала со всех сторон.

При открытой прокладке труб и коробов из трудносгораемых материалов по несгораемым и трудносгораемым основаниям и конструкциям расстояние в свету от трубы (короба) до поверхности окружающих конструкций, деталей из сгораемых материалов принимают не менее 100мм или их отделяют со всех сторон от этих поверхностей сплошным слоем несгораемого материала толщиной не менее 10 мм.

Для стационарных электропроводок применяются преимущественно провода и кабели с алюминиевыми жилами, если это не запрещено правилами безопасности.

Незащищенные изолированные провода при напряжении свыше 42 В в помещениях без повышенной опасности и при напряжении до 42 В в любых помещениях прокладывают на высоте не менее 2 м, а в помещениях с повышенной опасностью и особоопасных при напряжении свыше 42В – на высоте не менее 2,5 м от пола или уровня площадки обслуживания. На спуски к выключателям, штепсельным розеткам, щиткам, пусковым аппаратам, светильникам, устанавливаемым на стене, это требование не распространяется, кроме производственных помещений, где эта часть проводки защищается от механических повреждений на высоте не менее 1,5 м от уровня пола или от площадки обслуживания.

Если незащищенные изолированные провода пересекаются с незащищенными или защищенными изолированными проводами и расстояние между проводами менее 10 мм, то в местах пересечения на каждый незащищенный провод накладывают дополнительную изоляцию. При пересечении трубопроводов незащищенными и защищенными проводами и кабелями их располагают на расстоянии не менее 50 мм друг от друга, а от трубопроводов, содержащих горючие или легковоспламеняющиеся жидкости и газы, не менее 100 мм. При расстоянии между ними менее 250 ммпровода и кабели дополнительно защищают от механических повреждений на длине не менее 250 мм в каждую сторону от трубопровода. От горячих трубопроводов провода и кабели защищают теплоизоляционными материалами.

В местах прохода проводов и кабелей через стены, междуэтажные перекрытия или выхода их наружу обеспечивают возможность смены электропроводки. Для этого проход выполняют в трубе, коробе, проеме и т.п. В местах прохода через стены, перекрытия или выхода наружу зазоры между проводами, кабелями и трубой, а также резервные трубы заделывают легко удаляемой массой из несгораемого материала. Заделка должна допускать замену, дополнительную прокладку новых проводов и кабелей и обеспечивать предел огнестойкости проема не менее предела огнестойкости стены (перекрытия).

При проходе проводов из сухого или влажного помещения в сырое, или из одного сырого помещения в другое сырое, или при выходе проводов из помещения наружу - каждый провод прокладывают в отдельнойтрубе. При выходе из сухого или влажного помещения в сырое или наружу- соединения проводов выполняют в сухом помещении. Соединение проводов внутри трубы не допускается.

3. Подготовка трассы и крепление электропроводок.

При выполнении электромонтажных работ приходится значительную часть операций производить вручную, особенно при пробивке отверстий и борозд. Эти работы механизируются с помощью ручных механизмов с использованием пневматических, гидравлических и электрических машин, а также механизмами, приводимыми в действие силой взрыва. К средствам малой механизации относятся ручные электро-и пневмодрели, пневматические молотки, перфораторы, гидравлические прессы, строительно-монтажные пистолеты, электромолотки, различные домкраты, лебедки, тали, механизмы для обработки стальных труб и др.

При работе по бетону следует учитывать характер инертного наполнителя бетона, а не только его марку. Бетоны, имеющие в качестве наполнителя кирпич или известняк, а также кирпичные, шлакобетонные, гипсолитовые и подобные им наполнители, вследствие их малой абразивности сравнительно легко поддаются сверлению инструментом, армированным твердым сплавом.

а, б – спиральные сверла с твердосплавными пластинами ; б – для глубоких отверстий; в – коронка армированная зубьями из твердого сплава, е-машина для образования борозд с армированной фрезой, г - пика, д-перфоратор, и-шуруповерт, ж- отрезная машина, з-лазерный дальномер

Рисунок 4 - Инструмент для пробивки отверстий, ниш и борозд. Дальномер

Для сверления отверстий в конструкциях небольшой твердости применяют электродрели и перфораторы вращательного действия на напряжение 220 В промышленной частоты (50 Гц) с двойной изоляцией, а также на напряжение 36 В частотой 200 Гц. Для образования отверстий в бетоне с наполнителями из песчаника или гранита, имеющем большую твердость и абразивность, применяют инструмент только ударно-вращательного или ударно-поворотного действия (перфораторы).

При креплении проводок и аппаратов применяют пластмассовые и металлические дюбели и анкера, дюбели с волокнистым наполнением и распорной гайкой, болты, шпильки, скобы, штыри, крюки, а также специальные дюбели для строительно-монтажных пистолетов и ручных оправок. Для заготовки отверстий под пластмассовые или металлические дюбели с волокнистым наполнением применяют специальные пробойники для ручного молотка, а для забивки дюбелей типа гвоздей – ручную оправку. Для образования отверстий в строительных конструкциях из кирпича и других подобных материалов промышленность выпускает специальные ручные электросверлильные машины и переставные электрические станки; наряду с ними могут применяться и ручные электрические сверлильные машины общепромышленного назначения (например, для сверления по металлу) .

В зависимости от массы ручные сверлильные машины бывают пистолетного типа, удерживаемые в процессе работы одной рукой; машины с двумя рукоятками, удерживаемые в работе обеими руками; машины с двумя боковыми рукоятками и грудным упором на задней стенке для более удобного удерживания и создания повышенного осевого давления. Применяют также машины с комплектом насадок для выполнения различных операций. Кроме того, применяют электрические молотки, пневматические сверлильные машины, перфораторы, а также пиротехнические пистолеты и оправки для забивки дюбелей и колонки для пробивки отверстий в потолке.

Для упрощения работ по монтажу, а также для снижения трудовых затрат и стоимости работ крепежные детали и мелкие изделия приклеивают с помощью специального клея, приклеивать провода и кабели непосредственно к основаниям не следует, за исключением отдельных случаев скрытой проводки. Крепежные детали и изделия приклеивают к бетонным, железобетонным, керамзитобетонным, асбестоцементным, кирпичным, керамическим и стеклянным строительным основаниям, поверхностный слой которых обладает прочностью, достаточной для удерживания приклеенных изделий.

. Поверхность строительного основания в местах приклейки должна быть ровной, очищенной от грязи, пыли, копоти и т.п. Нельзя приклеивать к сырым, пропитанным маслом, побеленным, окрашенным и оштукатуренным поверхностям, а также к основаниям, которые могут подвергнуться намоканию в процессе эксплуатации. Приклеивание выполняют при положительных температурах в помещениях с относительной влажностью воздуха, не превышающей 75 %.

		д)
	а
		в г
		б

Для работы на высоте применяют подмостки, лестницы, автовышки различных конструкций и типов, имеющие ограждения по периметру для предотвращения падения людей. При этом используются защитные средства, монтажные пояса, каски.

а – лестница- стремянка; б – гидравлическая подъемная платформа; в – телескопическая катучая вышка; г – телескопические подмостки, д – автовышка изолированная.