ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина X, брой 7, 2018

Разпределителни уредби с фиксиран или изваждаем прекъсвач

Разпределителни уредби с фиксиран или изваждаем прекъсвач

От момента, в който електроенергията се произведе, транспортира и разпредели, се забеляза необходимост от превключване. Превключването на средно напрежение в пионерските дни на електрическото разпределение е било предизвикателство.
Оттогава насам са настъпили огромни промени в комутационните апарати и тяхната форма, но все пак новите технологии и прогресът променят оптималното изпълнение. Разпределителните уредби за средно напрежение са се развили от отворени системи до най-модерните, съвременни затворени системи, преминавайки през няколко етапа.


Първите разпределителни уредби (РУ) за средно напрежение са били с въздушна изолация и тяхното развитие продължава в разработката на маслонапълнени прекъсвачи. В следствие на това се намалява значително необходимото пространство за инсталацията. Маслото спомага да се изолират частите под високо напрежение, гасене на дъгата и разпределяне на топлината, генерирана от загубите. Това дава възможност да продължи намаляването на габаритите на РУ. Ако прекъсвачите са наближили изтичането на своя лимит, маслото може да се възпламени. За да се предотврати това да се случи, е необходима честа поддръжка. Поради тази причина са били разработени първите изваждаеми прекъсвачи. Всички части, нуждаещи се от поддръжка, са поставени на количка, която може лесно и безопасно да бъде изтеглена от разпределителната уредба и отново да се върне след завършване на поддръжката. Това позволява минимално смущение на свързаните товари.

След няколко лоши опита, пазарът започва да изисква по-малко „горими“ разпределителни устройства за средно напрежение без да се увеличава размера. Някои производители решават тези проблеми с помощта на изолационен газ (SF6), който се използва за изолиране и гасене на дъгата при комутация. Други производители използват вакуумни прекъсвачи. Изискванията за поддръжка на тази комутационна апаратура се свежда до такова ниско ниво, което производителите наричат ​​без поддръжка (визуална проверка веднъж на всеки 2-5 години). Тези по-нови комплектни разпределителни уредби (КРУ) се произвеждат както с фиксирани така и с изваждаеми прекъсвачи.

При изпълнението на КРУ с изваждаем прекъсвач, изваждащата се част съдържа самия прекъсвач и защитата на извода, а изолирането на изходящия кабел се осъществява чрез отстраняване на прекъсвача. При изпълнението на КРУ с фиксиран прекъсвач, трябва да се добави разединител, за да се направи възможна изолацията.

Аспекти на КРУ за средно напрежение
В началото на 20-ти век РУ за средно напрежение са били с открита конструкция на проводниците, разположени в килии зад ограждения. Този тип разпределителни уредби използват прекъсвачи, чието управление зависи от специално обучен оператор. Днес безопасността на комутационната апаратура не трябва и никога не може да бъде проблем при избора на нова КРУ за средно напрежение. Тя трябва да отговаря най-малко на следните международни стандарти IEC 62271-1 Общи спецификации; IEC 62271-100 Прекъсвачи; IEC 62271-102 Разединители и заземители; IEC 62271-200 Метални КРУ.

В нефтената и химическата промишленост производството често е непрекъснат процес. Продължителността зависи от надеждността и наличието на електрозахранването на цялото технологично оборудване. Основният закон за достъпността диктува, че наличността може да бъде увеличена не чрез промяна на честотата на повреда на устройството, а чрез съкращаване на времето за ремонт. Това включва всички устройства, лесни за ремонт или замяна. Тази стратегия е известна и като минимално време за престой, а и това е основната причина, поради която са били разработени изваждаемите системи. Но от друга страна честотата на отказ на дадена система се увеличава, ако се състои от повече части. Добавянето на части към системата ще увеличи общата честота на повреда. Следователно премахването на части и опростяването на системата ще подобрят наличността.

Ако вземем разходите за една КРУ, винаги сме изкушени да погледнем само първоначалните разходи. Най-вероятно това е сумата, която трябва да бъде платена на производителя. КРУ обаче трябва да бъде поставена в оперативната зала, да бъде свързана към захранването, товарите, защитите и към оперативните вериги за управление. Освен това оперативният персонал трябва да бъде обучен, а процедурите трябва да бъдат адаптирани към „новите“ разпределителни устройства. Сумата от всички тези разходи трябва да се вземе предвид при първоначалните икономически оценки, защото са различни за всеки тип КРУ.

Допълнителни аспекти за КРУ средно напрежение
Съществуват и допълнителни аспекти, които би трябвало да повлияят на окончателното решение. Те са по-лесни за открояване, тъй като не са просто да или не решения. Разпределителната уредба за средно напрежение трябва да има удобен за потребителя интерфейс, лесен за работа и добре изглеждащ, а протоколът за комутация може да остане същия. Безопасността намалява риска до приемливо ниво, ако КРУ отговаря на всички съответни норми на IEC. Тези изисквания гарантират, че разпределителната уредба е безопасна при проектирането, но част от риска се появява по време на нейното използване. Потребителят трябва да вземе подходящи мерки за намаляване на риска чрез подходящо обучение и прилагане на подходящ работен протокол.

За да се намалят рисковете до приемливо ниво, КРУ трябва да отговаря на всички необходими допълнителни изисквания за безопасност. Те могат да бъдат различни за всяка ситуация. Някои КРУ за средно напрежение дори осигуряват възможност за маневриране на прекъсвача чрез дистанционно управление. Друга мярка за намаляване на риска може да бъде изискването за лесно и безопасно използване на заземяването на кабелите. Възможностите за намаляване на рисковете до приемливо ниво трябва да бъдат оценени, като се има предвид наличната организация.

Някои потребители изискват визуално разделяне, за да могат да намалят риска. Основното предимство на изваждаемата система е, че може да се постигне ясно визуално разделяне на веригата. На някои места е задължително да се отстрани прекъсвачът, да се затвори и заключи вратата, преди да може да се извърши механична поддръжка на оборудването надолу по веригата. По този начин квалифицираният работник по поддръжката може да контролира собствената си безопасност. Намаляването на риска чрез използване на изваждаща се система за визуално разделяне е противоречие. Видимо е ясно, че оборудването надолу по веригата е без напрежение, ако прекъсвачът бъде изваден от системата. Но действието за правене на визуално разделение повишава нивото на риска. Сигурно се сравнява с действието на изключване на разединител под товар при фиксирано изпълнение.

В миналото операторът на една разпределителна станция за средно напрежение бе обучен специализиран оператор и неговата единствената задача бе да изпълняват операциите за превключване на мрежата. Много организации сега изискват операторите да изпълняват и задачи, които не са за оператори. Дори и не-операторите са помолени да изпълняват задълженията на операторите. Дизайнът на съвременните КРУ вече не е „чувствителен към оператора“ и изисква по-малко умения за безопасна работа. Увеличаването на броя на операциите от страна на по-малко квалифицирани оператори изисква „лекотата на работа“ да бъде оценена, като се вземе предвид наличният екип за операцията.

Всяко производствено предприятие или фирма има собствена култура на място. Често се обединяват знания, опит и най-добрата практика за конкретната употреба. Това е оценката между надеждността и бързия достъп за поддръжка.

Прекъсвачите са механични устройства и те се повреждат. Важно е да се знае кога те ще се повредят. Най-предпочитаният момент на отказ на една КРУ е след изтичане на очакваното време на живот. В тези случаи, където се очакват повреди в рамките на предвидения живот, се изисква превантивна поддръжка. За извършване на поддръжката обаче прекъсвача трябва да бъде изключен от захранването. Нарастващото търсене на наличността на електроснабдяването затруднява организирането на планирано прекъсване. При изваждаемата система е възможно да се извърши поддръжката на прекъсвач с минимален ефект върху общата разпределителна уредба. За да се увеличат максимално предимствата на тази практика всички части, които се нуждаят от поддръжка, трябва да бъдат на изваждаемата част включително и тези, които вероятно ще се повредят. Някои изваждаеми уредби имат само издърпващ се прекъсвач, оставяйки другите части отзад, като например напреженови и токови трансформатори, защитни релета, заземяващи устройства и др. За поддръжка на главните контакти на фиксираната част на КРУ с изваждаеми прекъсвачи, тя трябва да бъде изключена подобно на изключване на разединител на фиксирана КРУ. Друга точка за поддръжка, която трябва да се вземе предвид, е необходимата честота на прекъсване, т. е. колко често ще се изисква изолираната ситуация. Допустимият брой манипулации на изваждаем прекъсвач е значително по-малък от разрешения брой отваряне и затваряне на разединител при фиксирано изпълнение.

Когато се сравнява КРУ с фиксирани и КРУ с извждаеми прекъсвачи, задължителната поддръжка и времето за престой, което тя ще причини трябва да бъде претеглена спрямо предимствата, които се получават, когато времето за прекъсване може да бъде намалено.

Системите за петролна и химическа промишленост се контролират чрез централизиран контрол на процесите. Централизирано управление на процеса е свързано с всички устройства в рамките на процеса и в много случаи КРУ на средно напрежение трябва да бъде също свързана към него. Разходите за централизиран контрол на процесите обикновено са свързани с броя на входно-изходните точки. Техният брой определя необходимия хардуер и програмните часове, които са приложими. Основната задача на централизираното управление е да контролира процеса и да изисква само основна информация за състоянието: включена, изключена, изолирана, заземена, тест, изваждане и неизправност. Понякога дори са необходими измервания за визуализиране на товара. Изваждаемите системи имат повече състояния на превключване, които се предават на централизираното управление и следователно имат много входно-изходни точки, докато фиксираните разпределителни уредби имат по-малко състояния на превключване. Може би не е основното съображение, но със сигурност е аспект, който може да бъде неочаквано скъп за изпълнение. От друга страна, изваждаемите КРУ осигуряват тестова позиция, която позволява на централизираното управление да задейства прекъсвача извън РУ.

Все по-често потребителите трябва да отчитат въздействието на оборудването върху околната среда по време на производството, експлоатацията и след края на неговия живот. По отношение на конструкцията на КРУ на средно напрежение се прилага принципа „най- малко на брой компоненти, най-добре“. Тъй като всяка част трябва да бъде произведена и следователно тя оказва въздействие върху околната среда. Освен това използваните материали трябва да бъдат подбрани внимателно. Те трябва да бъдат безопасни за персонала и околната среда не само по време на употребата им, но и в края на експлоатационния им живот. Така че те да могат да бъдат напълно рециклирани в края на живота си без никакъв проблем. Друг екологичен аспект са загубите на енергия в самата КРУ.

Употреба
Аспектите, споменати по-горе са повече или по-малко важни при конкретната употреба на КРУ, подобно на положението в електрическата мрежа и функцията на свързаните товари. Ако КРУ е свързана към основна позиция в мрежата, вероятно е налице необходимост от бъдещи промени и разширения. Важно е да се знае колко критични са свързаните товари. Ако последващата загуба на време за прекъсване е равна на цената на прекъсвач, би било препоръчително да има свободен прекъсвач на разположение. Но ако последващата загуба на време за престой е много по-висока, би било препоръчително да се използва напълно резервна система, която винаги е в готовност за включване и може да поеме захранването.

Освен това е полезно да се знае колко често товарът ще бъде включен и изключен. Ако прекъсвачът е свързан към разпределителния кабел, вероятно ще се задейства само рядко. Но ако прекъсвача се използва за захранване на мотор, тогава е възможно той да се задейства по-често. Броят на очакваните цикли на превключване на КРУ е важен, тъй като РУ са достъпни в изпълнения с по-малко или повече оперативни цикли, ограничени основно от конструкцията на работния механизъм, който задейства прекъсвача. За целите на разпределението може да са достатъчни общо 2000 цикъла на превключване (за период от 30 години, което е около 65 пъти годишно). Но за управление на двигател 30 000 цикъла на превключване може да бъдат малко.

Сравнение
При сравняването на КРУ с фиксирани и КРУ с извждаеми прекъсвачи за средно напрежение има много аспекти, които трябва да бъдат оценени. Оценката трябва да включва и използването на РУ.

Първоначално и двата типа КРУ са безопасни. Въпреки това, докладите от разследванията за произшествия показват по-вече злополуки в изваждаемите системи, отколкото при аварии с фиксираните системи.

Ако се използва идентично оборудване, за да се направи фиксирана и изваждаема система, тогава разбира се, КРУ с изваждаем прекъсвач ще се нуждае от повече части и по този начин ще има по-висока степен на отпадане. Но ако се повреди, ще бъде поправено по-бързо.

Както КРУ с фиксирани така и КРУ с извждаеми прекъсвачи за средно напрежение имат въздействие върху околната среда. По принцип фиксираните РУ имат по-малко части и следователно по-малко въздействие върху околната среда.

Сравняването на допълнителните аспекти на разпределителните станции със средно напрежение и с ниско напрежение имат малки предимства и недостатъци.

Избор на фиксирана или извждаема система
За да се направи правилния избор между КРУ с фиксирана или изваждаема система, трябва да се проведе следната процедура за оценка. Да се разбере до каква степен са важни допълнителните аспекти за избраното място на инсталация. Притеглете финансовите параметри и ги сравнете с допълнителните общи разходи за КРУ с изваждаема система. Ако никой от допълнителните аспекти не е важен (минимум допълнителна финансова стойност), балансът ще се наклони към КРУ с фиксирано изпълнение. Но ако един или повече от допълнителните аспекти са достатъчни, може да се предположи, че трябва да се предпочита КРУ с изваждаема система.

КРУ с фиксирани и КРУ с извждаеми прекъсвачи за средно напрежение имат своите възможности за приложение. Ето защо всички основни производители на разпределителни устройства имат и двете изпълнения. В нефтената и химическата промишленост съществува убеждението, че изваждаемите КРУ за средно напрежение ще бъдат по-лесни за поддръжка и ремонт. В замяна на това може да се получи намален престой. Въпреки това съвременните прекъсвачи за средно напрежение изискват по-малко поддръжка и е по-малко вероятно да се повредят.

Много потребители на изваждаеми КРУ за средно напрежение посочват, че това е необходимо за личната безопасност и визуално разделяне за поддръжка на оборудването надолу по веригата. РУ с фиксирана система може да осигури безопасно отделяне чрез разединител и с индикация за състоянието.