НАДЕЖНОСТЬ КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ, СИЛОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ КЛАССА 6-10КВ

На сегодняшний день рынок электросилового оборудования выпускает большой спектр коммутационных аппаратов от разъедини­телей различного типа до выключателей. Они отличаются как материалом изготовления, так и эксплуатационной надежностью. Основные изменения в развитии энергооборудования претерпели силовые коммутационные выключатели – за счет изменения среды дугогашения. Основной задачей силовых выключателей является отключение тока короткого замыкания. Силовые выключатели пред­назначены для осуществления коммутации как в нормальных режимах работы, так и в аварийных. Для металлургических предприятий: горнодобывающей промышленности, машиностроения, тяжелой и легкой промышленности характерно наличие большого количества распределительных подстанций, которые в свою очередь комплекту­ются различным коммутационным оборудованием. Для предприятий металлургии и горнодобывающей промышленности характерной является работа оборудования в условиях повышенной взрывоопасности и пожароопасности, что предполагает наличие особых требований к надежности работы оборудования. Важно помнить, что для пред­приятий металлургии и горнодобывающей промышленности особенно важным аспектом является надежность электроснабжения, так как на данных предприятиях эксплуатируются потребители 1 и 2 категории надежности электроснабжения. Надежность электроснабжения влияет как безопасность эксплуатации технологического оборудования, так и на экономическую эффективность всего предприятия, так как простои в производстве влекут значительные финансовые убытки. Немало­важную роль в данном направлении несут силовые выключатели. Основным показателем надежности работы электрооборудования является эксплуатационная надежность, которая определяется как среднее время наработки до отказа оборудования или частота отказов оборудования. Анализ эксплуатационной надежности маломасляных, элегазовых, вакуумных выключателей в данной работе был проведен для предприятий металлургии на примере выключателей среднего напряжения 6-10кВ фирм: Shneider Electric и ООО “Таврида электрик”, ООО "ЭТЗ Селектра". Для определения надежности коммутационного оборудования необходимо проведение анализа технических характе­ристик выключателей. Технические характеристики выключателей приведены в Таблицах 1, 2, 3. Для проведения анализа выбраны выклю­чатели на номинальное напряжение 6-10кВ и номинальный ток 1600 А.

Таблица 1.

Технические характеристики масляного выключателя ВМП-10-1600А

Таблица 2.

Технические характеристики вакуумного выключателя BB/TEL

Таблица 3.

Технические характеристики элегазового выключателя серии LF 6,10кВ

Для определения надежности необходимо проведение комплексного сравнительного анализа для элегазовых, масляных и вакуумных выключателей, каждый тип выключателя независимо от предназначения имеют различную конструкцию и различную среду гашения дуги.

Сравнительная таблица 4. 

Число составных частей коммутационной камеры силовых выключателей

В результате проведенного сравнительного анализа было выяснено, что вакуумные выключатели имеют меньшее число составных и подвижных частей, что в свою очередь облегчает осуществление обслуживания и ремонта.

Силовые выключатели должны иметь длительный срок эксплуа­тации и достаточно высокий коммутационный ресурс. Техническое обслуживание вакуумного силового выключателя, как видно из при­веденной ниже таблицы, являются наиболее оптимальным и не требует дополнительных затрат.

Сравнительная таблица 5.  

Трудоемкость технического обслуживания силовых выключателей

На сегодняшний день на промышленных предприятиях ремонт электрооборудования проводится согласно графику планово-предупредительных работ (далее по тексту ППР), либо исходя из фактического состояния оборудования. Графики ППР утверждаются ежегодно и ремонт электрооборудования осуществляется разово, независимо от фактической эксплуатации электрооборудования. Такой ремонт может негативно повлиять на техническое состояние данного оборудования. Ремонт оборудования исходя из его фактического состояния требует вложения дополнительных средств в виде закупки приборов аналитического характера, которые являются дорогостоящими.

Сравнительная таблица 6.

Периодичность ремонта силовых выключателей 6-10 кВ от типа эксплуатации

Существуют различные методы определения надежности выключателей среднего класса напряжения: экспериментальный, коэффициентный и аналитический. Для расчета надежности выклю­чателей среднего напряжения в металлургической промышленности применялся аналитический метод расчета.

Расчет надежности выключателей среднего класса напряжения производился по показателю среднего времени безотказной работы выключателя. Обработка эксплуатационной информации о надежности работы выключателей среднего класса напряжения на предприятиях металлургии производилась по следующей схеме: наработка исходных данных для моделирования, составление выборок, подбор показателей надежности, расчет надежности, итоговый анализ показателей надежности.

Определение показателей надежности проводилось с учетом требований ГОСТ 27.002-2015 [8].

Выводы. Сравнительный анализ надежности силовых выклю­чателей 6-10 кВ по показателю среднего времени безотказной работы выключателя показал:

1. Механическая долговечность, определяемая числом коммута­ционных циклов значительно выше у вакуумных выключателей по сравнению с элегазовыми и масляными выключателями.
2. Эксплуатационная долговечность, определяемая трудоемкостью технического обслуживания и ремонта, у вакуумных выключателей выше, чем у масляных и элегазовых выключателей.
3. Для металлургических предприятий характерно отключение силовым выключателем значительных нагрузок, что наиболее эффективно обеспечивают вакуумные выключатели.
4. Периодичность ремонтов коммутационных агрегатов в виде высоковольтных выключателей осуществляется ежегодно согласно графика ППР, а так как вакуумные выключатели не требуют во время проведения ППР осуществлять ремонт полисов, следовательно сокра­щается время проведения ремонта и сокращения трудозатрат.
5. Периодичность технического обслуживания выключателей на металлургических и горнодобывающих предприятиях значительно выше (приблизительно в 10 раз) по сравнению с выключателями сетевых организаций, что предъявляет повышенные требования к их надежности.

Отсюда следует, что вакуумные выключатели по всем направ­лениям опережают другие типы выключателей

Список литературы:

1. http://www.epromstroy.ru/maslyanye-vyklyuchateli/maslyanye-vyklyuchateli_17.html - технические характеристики ВМП-10-1600А –масленых выключателей.
2. http://tavrida-ua.com/products/vacuumswitch.html - технические характеристики вакуумных выключателей.
3. https://www.elec.ru/library/manuals/elegazovye-vyklyuchateli-serii-lf-6-10-kv.html - технические характеристики - элегазовых выключателей.
4. РД 153-39ТН-009-96. Положение о системе технического обслуживания и ремонта электроустановок магистральных нефтепроводов. Часть I.-178 с.
5. Калявин В.П. Надежность и диагностика элементов электроустановок: учеб. пособие для ВУЗов / В.П. Калявин, Л.М. Рыбаков. – СПб.: Элмор, 2009. – 331 с.
6. Савина Н.В. Теория надежности в электроэнергетике: учебное пособие. 2007. – 227 с.
7. Божков М.И., Минакова Т.Е. Надежность электроснабжения: учеб. пособие – СПб, национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2012. - 80 с.
8. ГОСТ 27.002-2015 г.. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 2015. - 34 с.