ВИДИ І ПРИЧИНИ ЗНОШЕННЯ ЕЛЕКТРОУСТАТКУВАННЯ. СТРУКТУРА РЕМОНТНОГО ЦЕХУ

В процесі експлуатації електричне, обладнання зношується і застаріває. Зношення електрообладнання по своєму характеру і причинам, за якими воно виникає можна умовно поділити на механічне, електричне і моральне.

Механічне зношення електрообладнання виникає, як правило, внаслідок тривалого постійного або змінного механічного впливу на окремі частини або деталі, в результаті якого змінюються їх первинні форми або властивості. Механічним зношенням являється, наприклад, створення на поверхні колектора електричної машини глибоких борозен (виробіток) внаслідок тривалого впливу на колектор щітки, притиснутої з зусиллям, яке перевищує допустимі норми.

Абразивне зношення в електричних апаратах як вид механічного зношення виража -ється в стиранні і зміні первинної форми контактів.

Зношення внаслідок втрати властивостей (старіння) матеріалів проявляється, наприклад вослабленні пружин механізмів контакторів, що в свою чергу викликає погіршення комутації, та ін.

Зношення внаслідок впливу тертя в електричних двигунах з-за тертя механічно зношуються шийки валів, посадочні місця підшипників та самі підшипники, контактні кільця роторів та колекторні пластини. На інтенсивність зношення колекторів і контактних кілець значно впливає електрична ерозія.

Електричне зношення– це невідновна втрата електроізоляційними матеріалами електрообладнання ізоляційних властивостей. Електричне, зношення характерне, наприклад, для пазової ізоляції електричних машин, ізоляції проводив обмотки електродвигунів, ізолюючих деталей апаратів та ін. Електричне зношення ізоляції частіше за все являється наслідком тривалої роботи електрообладнання, впливу на ізоляцію недопустимо високих температур або хімічно агресивних речовин, що приводить до виникнення виткових замикань в обмотках і котушках, пробою ізоляції, тобто до пошкоджень, усунення яких потребує капітального ремонту електрообладнання.

Моральне зношення – це результат старіння цілком справного резервного або робочого електрообладнання, подальша експлуатація якого недоцільна з-за створення нового тех- нічно більш досконалого і економічного обладнання аналогічного призначення.

Моральне зношення електрообладнання являється цілком закономірним процесом, що обумовлений розвитком науки і технічним прогресом. Однак експлуатація морально зношеного електрообладнання може стати економічно доцільною, якщо при капітальному ремонті його конструкцію і технічні параметри наблизити шляхом модернізації до аналогічного по призначенню, але найбільш сучасного електрообладнання.

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЕЛЕКТРИЧНІ УСТАНОВКИ. ВИРОБНИЦТВО, ПЕРЕТВОРЕННЯ, РОЗПОДІЛ І СПОЖИВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ. ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ, ПІДСТАНЦІЇ, ЛІНІЇ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

З усіх видів енергії найчастіше використовується електромагнітна, яку на практиці називають електричною.

Енергія – це кількісна міра руху і взаємодії всіх форм матерії. Будь – який вид енергії має свого носія. Наприклад, механічною енергієюволодіє вода, що падає на колесо гідротурбіни, заведена пружина ; тепловою – нагрітий газ, пара, гаряча вода.

Носієм електричної енергії є електромагнітне поле, яке виявляється за силовою дією на позитивно заряджені частинки.

Широке використання електричної енергії зумовлює можливістю ефективного перетворення її в інші види енергії (механічну, теплову,світлову, хімічну) з метою приведення в дію машин і механізмів, одержання тепла та світла, зміни хімічного складу речовин, виробництва та обробки металів тощо.

Перетворення електричної енергії в механічну з допомогою електродвигунів дає змогу зручно, технічно досконало й економічно вигідно приводити в рух різного виду робочі машини та механізми (металорозрізальні верстати, прокатні стани, піднімально – транспортні машини, насоси, вентилятори, швейні та взуттєві машини, зерноочищувальні, мукомельні машини тощо).

За допомогою електродвигунів рухаються поїзди, морські та річкові судна, міський транспорт.

Електрифікація робочих машин дає змогу не тільки механізувати, але й максимально автоматизувати силові процеси, оскільки електродвигун дозволяє в широких діапазонах регулювати потужності і швидкості привода.

У багатьох технологічних процесах використовують перетворення електричної енергії у теплову та хімічну. Наприклад, електронагрівання і електроліз дає змогу одержувати високоякісні спеціальні сталі, кольорові метали тощо. Під час електротермічної обробки металів, гумових виробів, пластмаса, скла, деревини одержують продукцію високої якості.

Електрохімічні процеси, які складають основу гальванотехніки, дають змогу одержувати антикорозійне покриття, ідеальні поверхні для відбивання променів і т.д.

Електроенергія є практично єдиним видом енергії для штучного освітлення, оскільки електричні джерела світла забезпечують його високу якість. Завдяки використанню електричної енергії одержані разючі результати в галузі зв’язку, автоматики, електроніці, керуванні та контролі за технологічними процесами.

У таких галузях як медицина, біологія, астрономія, геологія, математика втілюють спеціалізовані електричні прилади, апарати, установки, які забезпечують їх подальший розвиток.

Величезне значення для розвитку науки і техніки мають комп’ютери, які є поширеним і високоефективним засобом наукових досліджень, економічних розрахунків, у плануванні, керуванні виробничими процесами, діагностиці захворювань. Без них не було б розвитку кібернетики, обчислювальної і космічної техніки.

Єдиним недоліком електричної енергії є неможливість запасати її і зберігати ці запаси тривалий час. Запаси електроенергії в акумуляторах, гальванічних елементах і конденсаторах достатні лише для роботи малопотужних установок, причому термін зберігання цих запасів обмежені. Тому електроенергія повинна бути вироблена в такій кількості, яка потрібна споживачам.

Повсюдне використання електроенергії при концентрації природних енергетичних ресурсів в окремих географічних районах зумовило необхідність передачі її на великі відстані, розподіл між електроприймачами у великому діапазоні потужностей.

Електрична енергія легко розподіляється по приймачах довільної потужності. В автоматичній та вимірювальній техніці використовуються пристрої малої потужності (одиниці та частки вата). Водночас є електричні пристрої (двигуни, нагрівальні установи) потужністю в тисячі та десятки тисяч кіловат.

Для передачі та розподілу електричної енергії використовують повітряні лінії електропередачі, кабельні лінії, у цехах промислових підприємств – шинопроводи та електропроводки, які виконують металевими проводами з алюмінію, сталі та міді. У проводах установлюються електромагнітне поле, яке несе енергію.

За наявністю проводів поле досягає великої концентрації, тому передача здійснюється з високим коефіцієнтом корисної дії.

При дуже високій напрузі між проводами починається коронний розряд, що призводить до втрати енергії. Допустима напруга повинна бути такою, щоб при заданому поперечному перерізу провода втрати енергії внаслідок коронного розряду були незначними.

Електричні станції областей нашої країни об’єднані високовольтними лініями передач і утворюють загальну електричну мережу, до якої приєднані споживачі. Таке об’єднання називається енергосистемою, яка дає змогу згладити «пікові» навантаження у ранкові та вечірні години і безперебійно подавати енергію споживачам незалежно від місця їх розташування та оперативно перекидати енергію в ту зону, де споживання енергії в даний момент максимальне.

Безперечно, що без електричної енергії неможливе нормальне життя сучасної цивілізації. Тому надзвичайно важливим є забезпечення високої надійності постачання електроенергії, раціональне її використання, тобто максимальне скорочення втрат в процесі її виробництва, передачі та розподілу.

Для уникнення людством «енергетичного голоду» та усунення шкідливого впливу на навколишнє середовище вчені шукають нові шляхи одержання електричної енергії, збільшенням її потужності та підвищенням коефіцієнта корисної дії установок для перетворення теплової, хімічної, сонячної енергії в електричну. Рівень розвитку продуктивних сил суспільства, здатність виробляти матеріальні блага і створювати кращі матеріальні умови для життя визначається рівнем виробництва і споживання електричної енергії.

Електрична енергія має дві чудові властивості: вона може передаватись на великі відстані з порівняно малими втратами і може легко перетворюватись в інші види енергії.

Електроста́нція (електрична станція)— промислове підприємство або комплект обладнаннядля вироблення електроенергії з різних форм первісної енергії.

Загальна характеристика

Електростанції, що продукують у великій кількості тепло для потреб споживачів, називаються теплоелектроцентралями.

Залежно від виду первісної енергії, електростанції поділяються на:

• класичні теплові,

• атомні теплові,

• гідроелектростанції,

а також такі, що використовують:

• як первісну енергію тепло надр Землі — геотермальні електростанції,

• сонячну енергію (сонячні електростанції),

• кінетичну енергію вітру (вітрові електростанції).

Поки що широкого розповсюдження не набули електростанції, які використовують різницю температури різних шарів морської води, енергію морських хвиль і припливів.

Понад 60% світової електроенергії виробляють класичні теплові електростанції, близько 17% — атомні і близько 20% — гідроелектростанції.

• Список електростанцій України

• Сонячна енергетика

• Вітрова електростанція

• Ядерна енергетика

Електрична підстанція (рос. подстанция электрическая, англ. electric substation, нім. elektrische Unterstation f, Unterwerk n, Unterzentrale f) — електроустановка, призначена для перетворення та розподілу електричної енергії. В залежності від призначення можуть бути трансформаторними (ТП) або перетворювальними (ПП) Трансформаторна підстанція (ТП) або підстанція електрична, призначена для підвищення або пониження напруги в мережі змінногоструму і для розподілу електроенергії.

Підвищувальні трансформаторні підстанції (споруджувані зазвичай при електростанціях) перетворюють напругу, що виробляєтьсягенераторами, у вищу напругу (одного або декількох значень), необхідну для передачі електроенергії по лініях електропередачі (ЛЕП).

Знижувальні трансформаторні підстанції перетворюють первинну напругу електричної мережі в нижчу вторинну. Залежно від призначення і від величини первинної і вторинної напруги знижувальні трансформаторні підстанції підрозділяються на районні, головні знижувальні і місцеві (цехові). Районні трансформаторні підстанції приймають електроенергію безпосередньо від високовольтних ЛЕП і передають її на головні знижувальні ТП, а ті (знизивши напругу до 35, 10 або 6 кВ) — на місцеві і цехові підстанції, на яких здійснюється останній рівень трансформації (з пониженням напруги до 660, 400 або 230 В) і розподіл електроенергії між споживачами.

Склад

До складу ТП входять трансформатори силові (зазвичай один або два), розподільні пристрої, пристрої автоматичного управління і захисту, а також допоміжні споруди. В ряді потужних знижувальних ТП (на 220–330—500—750 кВ) застосовуютьавтотрансформатори, що знижує втрати електроенергії (на 30—35%), витрату міді (на 15—25%) і сталі (на 50—60%).

Розподільний пристрій ТП може мати одну або дві системи збірних шин або не мати їх. Найбільш поширені ТП з однією системою збірних шин, що зазвичай секціонується вимикачами і роз'єднувачами; на деяких ТП додатково встановлюють обхідну (байпасну) систему шин, що дозволяє вести профілактичні і ремонтні роботи, не припиняючи електропостачання споживачів.

Типи

План розміщення обладнання ПС 110/10кВ закритого типу

В залежності від місця і способу приєднання трансформаторні підстанції до електричної мережі нормативні документи не встановлюють класифікації підстанцій. Однак ряд джерел дає класифікацію виходячи із застосування типівконфігурацій мережі та можливих схем приєднання.

• Тупикові — живлення по одній або двом радіальним лініям.

• Відгалужувальні — приєднуються до однієї або двох ліній на відгалуженнях.

• Прохідні — підключаються до мережі шляхом заходу однієї лінії з двухстороннім живленням.

• Вузлові — підключаються до мережі не менше ніж трьома лініями живлення.

Відгалужувальні та прохідні трансформаторні підстанції об'єднують поняттям проміжні, яке визначає розміщення підстанції між двома центрами електроживлення або вузловими підстанціями.

Прохідні і вузлові підстанції, через шини яких здійснюються перетоки потужності між вузлами мережі, називаютьтранзитними.

Також використовується термін опорна підстанція, який як правило позначає підстанцію більш високого класу напруги по відношенню до розглянутої трансформаторної підстанції або мережі.

Також трансформаторні підстанції розділяють на підстанції відкритого типу і на закритого типу.

Закрита трансформаторна підстанція — ТП, обладнання якої розміщене в приміщені або в металевій оболонці.

Прибудована трансформаторна підстанція — закрита трансформаторна підстанція, що має тільки один будівельний елемент, спільний з суміжними приміщеннями (стіну, перегородку або підгогу, що є перекриттям суміжного приміщення знизу).

Вбудована трансформаторна підстанція має два або більше будівельних елемента, спільні з суміжними приміщеннями.

Щоглова трансформаторна підстанція (ЩТП) — трансформаторна підстанція (у тому числі в конструктивному виконанні КТП), все устаткування якої встановлене на конструкціях (або опорі повітряної лінії електропередач (ПЛ) просто неба на висоті, що не потребуе наземного огородження.

Комплектні трансформаторні підстанції

Докладніше у статті Комплектна трансформаторна підстанція

Трансформаторні підстанції виготовляють, як правило, на заводах і доставляють на місце установки в повністю зібраному вигляді або окремими блоками. Такі трансформаторні підстанції називають комплектними або КТП.

Переваги

Основні переваги КТП:

• поставляються на об'єкт окремими блок-модулями з встановленою апаратурою;

• можливість виконання комерційного обліку електроенергії на стороні високої напруги;

• можливість застосування в комплексі АСУ ТП;

• застосування власних схем АВР на стороні високої напруги;

• повна заводська готовність.

Вибір ТП

При виборі трансформаторів необхідно проводити уніфікацію їх типорозмірів і потужностей для зручності експлуатації, зменшення вартості і полегшення резервування.

Типи і виконання трансформаторів вибираються в залежності від умов їх установки, температури, стану навколишнього середовища тощо Для зовнішньої установки найбільш економічні і надійні масляні трансформатори. В забруднених зонах підприємств при зовнішній установці застосовуються трансформатори з підсиленою ізоляцією вводів. Для внутрішньої установки застосовуються сухі трансформатори.

Сухі трансформатори мають обмежену область використання, оскільки вони дорожче масляних. Їх доцільно використовувати при первинній напрузі не вище 10кВ при потужності до 1000кВА. В основному вони застосовуються там, де недопустима установка масляних трансформаторів через пожежонебезпеку, наприклад в адміністративних будівлях, клубах і в інших місцях, де збирається багато людей, а також у виробничих приміщеннях, небезпечних в пожежному відношенні.

Структурна схема

Структурна схема трансформаторної підстанції — це частина головної схеми, що визначає шлях передавання електроенергії від генераторів, до розподільчих пристроїв різних напруг і зв'язок поміж них, і навіть, від РУ до споживачів.

Структурна схема підстанції залежить від складу устаткування (числа трансформаторів тощо) і розподілу навантаження між РУ різної напруги.

Функціонування даної структурної схеми передачі електроенергії трансформаторної підстанції така: електроенергія йде від енергосистеми ОРУ високої напруги і крізь трансформатор надходить на ЗРУ низької напруги і розподіляється між споживачами.

При розробці схем прагнуть до максимального спрощення схем і застосування мінімума комутаційних апаратів в них. Такі схеми не тільки дешевші, але і надійніші, що підтверджується практикою експлуатації. Спрощенню схем надзвичайно сприяє застосування автоматики (АВР, АПВ), що дозволяє швидко і безпомилково здійснювати резервування окремих елементів.

Захист від грозових перенапруг

ТП повинні мати захист від прямих ударів блискавки та грозових хвиль, які можуть прийти з приєднаних повітряних ліній електропередач. Цей захист виконують з урахуванням кількості грозових годин на рік за допомоrою стрижневих і тросових блискавковідводів і захисних апаратів (ЗА), встановлених в розподільних пристроях, а також грозозахисних тросів і ЗА, установлених на підходах повітряних ліній до розподільних пристроїв. До захисних апаратів належать ОПН, РВ і захисні іскрові проміжки (ІП).

Дозволено застосовувати ОПН сумісно з РВ в одній РУ під час реконструкції існуючих ТП із заміною РВ на ОПН за умови, що залишкові напруrи ОПН за номінального розрядного струму становлять менше 90% залишкової напрyrи РВ. На різних фазах одного приєднання потрібно встановлювати ЗА одного типу (трифазний комплект ОПН).

У разі встановлення додаткових ОПН під час реконструкції існуючого РУ з ОПН усі ЗА даного РУ потрібно координувати між собою за номінальною і залишковою напрyгами, а також за питомою енергоємністю.

ВРУ напрyгою від 15,75 кВ до 750 кВ і ПС напругою від 35 кВ до 750 кВ, а також будівлі ЗРУ і ЗТП потрібно захищати від прямих ударів блискавки.

На відкритих ТП напругою 35 кВ з трансформаторами одиничною потужністю ДО 1,6 МВА незалежно від кількості таких трансформаторів, а також на відкритих ПС напрyгою від 3 кВ до 10 кВ з трансформаторами будь-якої потужності захист від прямих ударів блискавки не виконують.

Захист будівель закритих розподільчих пристроїв (ЗРУ) і закритих трансформаторних підстанцій (ЗТП), які мають металеві покриття покрівлі, потрібно виконувати заземленням цих покриттів. У разі наявності залізобетонної покрівлі і безперервного електричного зв'язку окремих її елементів захист виконують заземленням її арматури.

Захист будівель ЗРУ і ЗТП, дах яких не мaє металевих або залізобетонних покриттів з безперервним електричним зв'язком окремих їх елементів, потрібно виконувати стрижневими блискавковідводами або укладанням гpозозахисної сітки безпосередньо на даху будівлі.

У разі встановлення стрижневих блискавковідводів на будівлі, яку захищають, від кожного блискавковідводу потрібно прокладати не менше двох заземлювальних провідників переважно по протилежних боках будівлі.

Експлуатація ТП

Виробнича структура і персонал

Виробнича структура електростанцій створюється з врахуванням її типу, потужності, виду і технологічних особливостей. Для обслуговування ТП персонал умовно ділять на наступні категорії:

• оперативний персонал — здійснює нагляд за обладнанням, проводить цілодобове і періодичне його обслуговування;

• ремонтний персонал — виконує ремонтні роботи, замінює і модернізує обладнання, проводить заходи для покращення експлуатації обладнання;

• лабораторний персонал — проводить профілактичні випробування і перевірки.