Электрооборудование подстанций и распределительных устройств

Когда говорят про электрооборудование подстанций, многие сразу представляют КРУЭ, разъединители, силовые трансформаторы — в общем, железо. Но это лишь каркас. На деле, надёжность объекта на 70% определяется тем, как это оборудование подобрано, смонтировано и, главное, как взаимодействует в схеме. Частая ошибка — гнаться за отдельными параметрами аппаратов, упуская из виду системные вопросы: переходные процессы, резервирование, ремонтопригодность. Вот об этом и хочется порассуждать, опираясь на практику.

Проектирование: где кроются подводные камни

Беру в пример типовой проект подстанции 110/10 кВ. Всё по нормам, расчёты токов короткого замыкания сделаны, оборудование выбрано с запасом. Но на этапе монтажа выясняется, что габариты ячеек КРУ-10 кВ от одного производителя не позволяют организовать нормальные проходы для обслуживания — упёрлись в стены здания. Пришлось на ходу менять компоновку, переносить кабельные каналы. Вывод: трёхмерная модель и привязка к строительной части — это не формальность, а необходимость. Особенно когда работаешь с ограниченными площадками, например, в городской застройке.

Ещё момент — учёт реальных климатических условий. По документам трансформатор имеет допустимую температуру работы до -45°C. Но в Сибири, при -50°C и ветре, масло в расширителе загустевает так, что сигнализаторы уровня срабатывают с ошибкой. Приходится дополнять обогревом не только шкафы управления, но и сами маслоприёмники. Это не всегда есть в типовых решениях.

Кстати, о решениях. Сейчас многие заказчики, особенно в сфере распределённой энергетики, ищут комплексные поставки. Видел проекты, где электрооборудование подстанций и системы релейной защиты, и даже АСУ ТП, поставлялись одним исполнителем — как у компании ООО Хунань Синьнэн Промышленность. Это разумно: ответственность за совместимость — одна, и пуско-наладка идёт быстрее. На их сайте https://www.xinneng.ru указано, что они как раз реализуют такие комплексные проекты — от линий электропередачи до солнечных электростанций. Важен именно системный подход.

Монтаж и коммутация: тонкости, которые не в инструкциях

Самая критичная фаза — соединения. Казалось бы, болтовое соединение шин: затянул с моментом по таблице — и готово. Но если поверхность шины не зачищена от оксидной плёнки специальным составом, через полгода переходное сопротивление вырастет, соединение начнёт греться. Особенно это касается алюминиевых шин. Мы раньше использовали обычную наждачку, пока не столкнулись с ускоренной коррозией. Теперь — только спецпасты и щётки.

При монтаже КРУН часто недооценивают подготовку фундамента. Бетонная плита должна быть не просто ровной, а иметь точный уклон для стока воды. На одной из подстанций 35 кВ вода после дождя застаивалась под ячейками, что привело к коррозии каркасов. Пришлось демонтировать, делать дренаж и заново выставлять. Простой — месяц.

И ещё про кабельные вводы. Резиновые уплотнители в сальниках со временем теряют эластичность. Если их не заменить вовремя, в отсек начинает засасывать пыль, а зимой — иней. Видел, как в КРУ-6 кВ накопившаяся изморозь вызвала поверхностный пробой на шинах. Теперь всегда настаиваю на периодической ревизии и смазке уплотнений, хотя это и не всегда прописано в регламенте.

Эксплуатация и диагностика: что показывают реальные данные

Тепловизионный контроль — вещь обязательная, но её часто проводят формально. Снимают распределительные устройства в нагрузке, близкой к номиналу. А пиковые нагрузки могут приходиться на ночное время (например, при работе насосов). Пропустил — и не увидел перегрева контакта выключателя. Поэтому важно согласовывать график съёмки с графиком нагрузки объекта. Сам попадал в ситуацию, когда днём всё в норме, а ночная термограмма показывала +90°C на одном из ножей разъединителя.

Анализ газов в трансформаторном масле — тоже не панацея. Повышенное содержание водорода может быть как из-за частичных разрядов, так и из-за активного газообразования при старении изоляции. Один раз по данным ДГА рекомендовали вывести трансформатор в ремонт, но дополнительная проверка мегомметром и испытание повышенным напряжением показали норму. Оказалось, проблема была в негерметичности расширителя, воздух подсасывался, и шла усиленная дегазация. Замена уплотнений — и через полгода газовая картина нормализовалась.

Вот здесь комплексный подход, как у упомянутой ООО Хунань Синьнэн Промышленность, даёт преимущество. Если одна организация вела и монтаж, и пусконаладку, то у неё есть полная история объекта: от паспортов оборудования до протоколов первичных испытаний. Сравнить текущие данные с исходными — проще. Это касается и распределительных устройств, и силовых трансформаторов, и даже систем заземления.

Модернизация: менять не потому что устарело, а потому что неэффективно

Часто замена оборудования проводится по факту физического износа. Но иногда стоит задуматься о модернизации и при рабочем состоянии. Например, старые масляные выключатели 10 кВ. Они ещё исправны, но их эксплуатация требует постоянного контроля уровня масла, анализа проб, утилизации отходов. Замена на вакуумные выключатели окупается за 3-4 года за счёт снижения эксплуатационных затрат. Плюс — резко повышается пожарная безопасность.

Другой пример — системы собственных нужд подстанций. Если ещё стоят трансформаторы 380/220 В с масляным охлаждением, их стоит поменять на сухие. Меньше рисков, проще обслуживание. Но здесь важно не просто поменять трансформатор, а пересмотреть всю схему СН: возможно, добавить секционирование, источники бесперебойного питания для критичной нагрузки типа систем телемеханики.

При модернизации релейной защиты часто упираются в нехватку места для монтажа новых шкафов. Приходится творчески подходить к компоновке. На одной подстанции мы разместили современные терминалы БМРЗ прямо в коридоре управления, смонтировав их на навесных конструкциях, чтобы не затрагивать несущие стены. Работало. Главное — обеспечить нормальные условия по температуре и влажности.

Безопасность и человеческий фактор

Все инструкции по безопасности написаны кровью, это известно. Но на практике даже опытные оперативно-выездные бригады иногда упрощают процедуры. Например, при работах в РУ-0,4 кВ под напряжением 220 В могут пренебречь диэлектрическими ковриками, если ?работа на пять минут?. Результат — поражение током при случайном касании соседней фазы. Поэтому помимо инструктажей нужен постоянный контроль культуры производства работ. И начинаться это должно с проекта: правильная маркировка шин, чёткая блокировка, удобные площадки для обслуживания.

Ещё одна больная тема — документация. Часто исполнительная схема не соответствует реальному положению коммутационных аппаратов после нескольких ремонтов. Оперативный персонал может ошибиться. Мы внедряли простую систему цветных бирок с датой последнего переключения для всех задвижек и разъединителей на воздушных линиях. Помогает визуально контролировать актуальность.

В конце концов, надёжное электрооборудование подстанций — это не только металл и изоляция. Это продуманная система, где учтены и проектные решения, и качество монтажа, и логика эксплуатации. Как в тех проектах, что реализуют промышленные компании, работающие ?под ключ? — от проектирования сетей до зарядных станций. Когда всё от одного источника, проще отследить эту связность. А значит, и вероятность сбоев меньше. В этом, пожалуй, и есть главный практический вывод.