Повышение надежности распределительных сетей 6–10 кВ

Сегодня к производимому в России оборудованию  для электрических сетей энергетики предъявляют очень жесткие  требования, такие, как высокая надежность работы; простота в управлении и безопасность, отсутствие или минимум ремонта, быстрое устранение неполадок и восстановление,  благоприятное соотношение стоимости и эксплуатационных характеристик, разнообразие  типоисполнений, быстрое устранение короткого замыкания.

Всем этим требованиям соответствует предохранитель-разъединитель выхлопного типа  серии ПРВТ на напряжение 10 кВ, созданный ЗАО «ЗЭТО» совместно с АО «Уралэлектротяжмаш» в 1999 году.

Разработка вошла в перечень приоритетных  работ, направленных на предупреждение электротравматизма, определенных Департаментом  Генеральной инспекции по эксплуатации  электрических станций и сетей РАО «ЕЭС России» (приказ № 288 от 31.12.1998 г.).

Широко применяемые в настоящее время плавкие предохранители ПКТ имеют целый ряд недостатков (неселективная работа, поиски поврежденных участков сложны, проверка предохранителей 6—10 кВ и замена их под напряжением и под нагрузкой представляют опасность для оперативного персонала), которые отсутствуют в ПРВТ.

ПРВТ-10 выполняет одновременно функции разъединителя и защитного аппарата, причем в режиме предохранителя после срабатывания обеспечивает видимый разрыв цепи. Оперирование в режиме разъединителя, а также снятие и установка держателя заменяемого элемента (патрон) производятся вручную с земли при помощи специальной оперативной изолирующей штанги, при этом допускается работа под дождем. Предохранители-разъединители соответствуют  ГОСТ 2213, стандарту МЭК публикация 282-2 и ТУ 3414-015-00468683-96, имеют сертификаты соответствия. Основные узлы ПРВТ-10 защищены патентами РФ на изобретения.

КОНСТРУКЦИЯ ПРВТ-10 И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Предохранители-разъединители выполнены в виде однополюсного аппарата, состоящего из одного фарфорового изолятора. На концах изолятора на армированных кронштейнах закреплены контактные системы, в которых устанавливается держатель заменяемого элемента (патрон). Труба патрона предохранителя выполнена из армированного газогенерирующего материала, который имеет не только хорошие изоляционные свойства и дугогасящую способность, но и высокую механическую прочность. Ресурс патрона — не менее пяти отключений номинального тока короткого замыкания 6,3 кА (а периодическая составляющая тока — 11 кА), а токов перегрузки — до нескольких десятков отключений.

В патрон предохранителя-разъединителя устанавливается заменяемый элемент с плавкой вставкой. Заменяемые элементы выполняются с двумя типами время-токовых характеристик для селективной защиты: типа «К» — быстрые; типа «Т» — медленные, соответствующие по своим характеристикам и надежности требованиям зарубежных стандартов и МЭК.

Рабочее положение аппарата — включенное, патрон (он же главный нож) установлен в контактах. При прохождении токов перегрузки или короткого замыкания перегорает плавкий элемент, дуга гасится под давлением газа, выделяемого газогенерирующими материалами патрона. Патрон выходит из контактов, обеспечивает видимый разрыв цепи и отключенное положение аппарата.

Конструкция предохранителей-разъединителей обеспечивает:
• видимую сигнализацию срабатывания в режиме предохранителя;
• многократное использование патрона (заменяется только заменяемый элемент);
• возможность быстрой и удобной замены заменяемого элемента;
• независимость отключающей способности в режиме разъединителя от профессиональной квалификации оператора за счет специальной конструкции кронштейна для отключения держателя заменяемого элемента;
• отключение токов в режиме разъединителя.

Верхний размыкаемый контакт практически не подвержен износу благодаря отсутствию трения при операциях и исключению возможности следов электрической дуги.

Предохранители-разъединители имеют надежную противокоррозионную защиту. Наличие запасного патрона позволяет оперативно сделать  замену патрона со сгоревшей плавкой вставкой, не производя операцию  перезарядки заменяемого элемента в полевых условиях.

ОПЕРИРОВАНИЕ

Операции включение, отключение, снятие и установка патрона осуществляются вручную с земли при помощи специально  разработанной оперативной изолирующей штанги, позволяющей производить оперирование даже при влажной  погоде и под дождем. Общая длина штанги из двух звеньев составляет 4300 мм.

БЕЗОПАСНОСТЬ

Конструкция предохранителей-разъединителей исключает самопроизвольные  операции без оперативной  штанги. Патроны могут сниматься и убираться с подстанции. Для обеспечения безопасности при обслуживании и выполнении ремонтных работ на подстанции в конструкции ПРВТ предусмотрен специальный болт (штырь) для наложения на него стандартного переносного  заземления (при отключенных предохранителях-разъединителях).

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Первый предохранитель был создан более 100 лет назад, и до сегодняшнего дня еще не создан более надежный и наиболее широко  применяемый коммутационный аппарат. Этот феномен объясняется тем, что плавкий элемент совмещает в себе функцию релейной автоматики и своего рода привод.

Длительный неполнофазный режим работы электрооборудования обычно  исключается при срабатывании предохранителя путем отключения нагрузки на вторичной низкой стороне силового трансформатора.

Совмещение в патроне функций разъединителя и даже выключателя нагрузки делает его недорогим аппаратом  с неограниченными возможностями.

Ведущие страны мира, такие, как США, Канада, Австралия и др., в схемах защиты электрооборудования  наружной установки широко применяют выхлопные предохранители на напряжение от 6 кВ и выше, в том числе предохранители-разъединители. Основное применение — для защиты силовых трансформаторов и трансформаторов  напряжения, конденсаторных батарей и секционирования линий электропередачи. Они устанавливаются  в сельской местности, на объектах электроснабжения малых промышленных  предприятий, торговых центров, школ, больниц и др.

В России выхлопные предохранители первого поколения имели низкую надежность и защитную характеристику, не отвечающую требованиям селективности из-за конструктивных недостатков и неправильного подхода к понятию «заменяемый элемент», когда при срабатывании заменялись только плавящиеся части, а не весь токопровод.

ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРВТ-10

Начиная с 1999 г. на ЗАО «ЗЭТО» изготовлено более тясячи ПРВТ-10. Аппараты эксплуатируются  в составе открытых трансформаторных  подстанций, предназначенных  для питания поселков, промышленных зданий, воинских частей и коттеджных построек. ПРВТ установлены в энергосистемах России и Украины, география применения — Великие Луки, Клин, Балашиха, Вологда,  Волгоград, Заводоуковск, Южно-Уральск, Бугульма, Новгород, Котлас, Санкт-Петербург, Одесса и др.

В ОАО «Белгородэнерго» с июля 2003 г. введены в эксплуатацию ПРВТ-10 в качестве защиты отпаек от магистрали ВЛ 10 кВ.

Энергетики-эксплуатационники отмечают, что «ПРВТ-10 работает в сетях качественно и претензий не вызывает».

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Технико-экономическое сравнение затрат на установку и эксплуатацию  предохранителя-разъединителя ПРВТ-10 с затратами на упрощенную подстанцию с применением разъединителя  РЛНД-10 и предохранителей ПКТ-101показало, что окупаемость затрат на приобретение одностоечной подстанции с ПРВТ-10 составляет 5 лет при средней частоте срабатывания  предохранителей 3 раза в год. В расчете учтены  монтаж без установки дополнительной опоры под разъединительный пункт, простота обслуживания без использования подъемника для замены предохранителей, а также наличие 19 заменяемых элементов с запасным патроном, входящих в комплект обязательной поставки с ПРВТ.

С учетом 10-летнего опыта эксплуатации уменьшена комплектация запасными частями, входящими в обязательную поставку. Это позволило снизить цену аппарата на 25,5%. В стадии завершения работы по внедрению  новой оперативной штанги типа ШЭУ, стоимость которой в 4 раза меньше существующей типа ШОПР, причем при сохранении всех достоинств первой новая штанга многофункциональна  и значительно легче.