Основные, общие требования к шкафам КРУ общего назначения по конструкции, механической стойкости, электрической прочности изоляции, устойчивости к внешним воздействиям, нагреву при длительной работе и токах короткого замыкания (КЗ), стойкости к сквозным токам КЗ, к коммутационной способности, надежности и безопасности приведены в ГОСТ 14693—77*.
На шкафы КРУ распространяются также требования безопасности, изложенные в государственных стандартах системы стандартов безопасности труда (ССЫ):
ГОСТ 12 2.007.0—75* «Изделия электротехнические. Общие требования безопасности»;
ГОСТ 12.2.007.3—75* «Электротехнические устройства на напряжение свыше 1000 В Требования безопасности» и
ГОСТ 12.2.007.4—75* «Шкафы комплектных распределительных устройств и комплектных трансформаторных подстанции.
Кроме перечисленных общих требовании к шкафам КРУ предъявляется ряд требований, относящихся к специфике назначения каждого конкретного вида. Например, конструкция шкафов КРУН должна обеспечить нормальную их эксплуатацию на открытом воздухе, в любую погоду, в любом климатическом районе, на который они рассчитаны; специальные шкафы КРУ для работы на экскаваторах должны обеспечивать нормальную эксплуатацию при размещении их в кузове, подверженном крену, дифференту, толчкам, вибрации и др.
Конструкция шкафов КРУ выполняется из условий обеспечения нормального функционирования приборов управления и измерения, исключающих ложное срабатывание приборов релейной защиты с последующим отключением выключателя, а также срабатывание схем сигнализации при возможных сотрясениях шкафа в целом или его отдельных элементов от работы выключателя с его приводом или при перемещении в пределах шкафа выдвижного элемента с выключателем.
Выдвижной элемент относительно корпуса шкафа занимает рабочее, контрольное (разобщенное) или ремонтное положение: рабочее, когда главные и вспомогательные цепи шкафа замкнуты; контрольное, когда главные цепи разомкнуты, а вспомогательные замкнуты (в этом же случае допускается размыкание вспомогательных цепей — такое положение называют разобщенным); ремонтное, когда выдвижной элемент находится вне корпуса шкафа и его главные и вспомогательные цепи разомкнуты. Допускается иметь в конструкциях фиксированное разобщенное положение, не совпадающее с контрольным, при котором выдвижной элемент фиксируется так, чтобы была исключена возможность его самопроизвольного перемещения внутри шкафа при работе всех механизмов шкафа в нормальном режиме и при протекании тока КЗ.
Шкафы КРУ имеют исполнения с наружными фасадными дверями и без них. При отсутствии дверей фасадом шкафа является фасад выдвижного элемента.
При перемещении выдвижного элемента в пределах корпуса шкафа и вне его усилие оператора, необходимое для его перемещения, не должно превышать 245 Н (25 кгс). Такое же усилие должно быть на рукоятках ручных приводов разъединителей главных цепей и заземляющих разъединителей. При равномерном передвижении выдвижного элемента по гладкому полу, а также при его разворотах усилие нс должно превышать 490 Н (50 кгс), для чего допускается применение приспособлений или механизмов.
В соответствии с требованием ГОСТ 15150—69* о воздействии климатических факторов внешней среды КРУ внутренней установки должны отвечать требованиям климатического исполнения У категории размещения 3 с нижним значением температуры окружающего воздуха минус 25’С, а КРУН — требованиям климатического исполнения У. УХЛ категории размещения 1 с нижним значением температуры окружающего воздуха минус 40 °C и минус 60 С с ответственно. Шкафы КРУН должны быть пригодны для работы в условиях гололеда при толщине льда до 20 мм и скорости ветра до 15 м/с, а при отсутствии гололеда — при скорости ветра до 40 м/с; должны допускать тяжение проводов. подключаемых к выводным элементам шкафов, с учетом влияния ветра и гололеда; предусматривать возможность вывода линии под углом в пределах регламентируемых значений. В части солнечной радиации шкафы КРУН должны отвечать требованиям ГОСТ 15543—70* и учитывать дополнительный нагрев токоведущих частей, оболочек, изоляции и воздуха внутри шкафа КРУН на величину, указанную в этих стандартах.
В зависимости от категории размещения КРУ и КРУН по ГОСТ 15150—69* исполнение конструкции шкафа характеризуется по степени защиты (ГОСТ 14254—80). Шкафы КРУ имеют защищенное исполнение ΙΡ20, шкафы КРУН могут иметь брызгозащищенные исполнения IP44, IP34 и 1Р24, где:
IP — условное обозначение, характеризующее степень защиты для КРУ и КРУН;
первая цифра за обозначением IP:
2 — защита от проникновения внутрь оболочки пальцев или предметов длиной не более 80 мм в твердых тел размером свыше 12 мм;
- — защита от проникновения внутрь оболочки инструментов, проволоки и других предметов диаметром или толщиной более 2,5 .мм, твердых тел размером более 2.5 мм;
- — защита от проникновения внутрь оболочки проволоки и твердых тел размером более 1,0 мм;
вторая цифра за обозначением IP:
0 — защита расположенного внутри оболочки электрического оборудования от проникновения воды отсутствует;
4 — защита от брызг. Вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного действия на изделия.
Степень защиты КРУ соответствует состоянию при закрытых дверях шкафов, включая релейные отсеки, и рабочему положению выдвижного элемента для шкафов КРУ без фасадных дверей (серия K-XXVI). Для КРУН с коридором управления допускается степень защиты установки вентилятора 1Р14, где 1 — защита от проникновения твердых тел размером свыше 50 мм.
Шкалы КРУ и КРУН должны быть рассчитаны на легкий и удобный монтаж, наладку и удобную эксплуатацию, должно быть обеспечено удобство выполнения монтажа и эксплуатации внешних присоединений силовых и контрольных кабелей и токопроводов; должна быть предусмотрена возможность доступа для осмотра этих присоединений в случае снятого напряжения.
Все двери шкафов должны открываться на угол, обеспечивающий нормальное вкатывание и выкатывание выдвижного элемента шкафа и соседних шкафов, доступ и удобное обслуживание электрооборудования, реле и показывающей аппаратуры Двери шкафов КРУ одной секции должны иметь замки, открывающиеся одним ключом.
В КРУН должна быть предусмотрена возможность обслуживания шкафов также сзади через двери, люки, крышки и т. п. Двери коридора управления в такие КРУП должны иметь запоры, открывающиеся изнутри без помощи каких-либо приспособлений.
Во всех шкафах при выкатывании выдвижного элемента проемы к неподвижным разъемным контактам главной цепи обязательно должны автоматически закрываться шторками с приспособлениями для их запирания Отсек или блок шкафа, в котором размещается выдвижной элемент, сверху должен иметь разгрузочный клапан, который необходим для того, чтобы открытую электрическую дугу КЗ надежно ограничить местом ее возникновения.
Шкафы КРУ доставляются заказчику в упакованном виде, шкафы КРУН допускается транспортировать без специальной упаковки, но с обязательным обеспечением сохранности КРУН при транспортировке, хранении, погрузочно-разгрузочных работах, т. с. защиты шкафов от механических повреждений, прямого попадания атмосферных осадков и т. д.
Изготовители КРУ в технических описаниях и инструкциях должны сообщать места крепления шкафов КРУ к закладным элементам фундаментов и разметку отверстия для прохода силовых и контрольных кабелей. Шкафы КРУН необходимо устанавливать на спланированных площадках на высоте не менее 200 мм от уровня планировки, а для климатических районов, где наблюдаются снежные заносы — на высоте от 1000 мм и выше или на повышенных фундаментах.
Для испытания механической прочности крепления шкафов КРУН к фундаменту, а также жесткости шкафа КРУН его закрепляют па фундаменте, к верхней части прикладывают механическую нагрузку, эквивалентную нагрузкам, имитирующим усилия от тяжения проводов (без гололеда) и от давления ветра, пересчитанную к заданной точке приложения. При приложенной нагрузке выполняют по пять операций включения и отключения коммутационного аппарата при нормальном напряжении на зажимах привода.
Требования к электрической прочности изоляции главных и вспомогательных цепей изложены в ГОСТ 1516.1—76*, где приведены регламентируемые данные по испытательным кратковременным напряжениям промышленной частоты и напряжениям грозовых полных и срезанных импульсов. Изоляция главных цепей шкафов КРУ и КРУН должна выдерживать испытание одноминутным напряжением 42 кВ при 6 кВ промышленной частоты; напряжением грозовых полных импульсов 75 кВ и срезанных импульсов 90 кВ. Внешняя изоляция внутри оболочки шкафа между токоведущими частями одного и того же полюса главных цепей при контрольном (разобщенном) положении выдвижного элемента при двух разрывах на полюс должна выдерживать испытание в сухом состоянии напряжением при плавном подъеме 42 и 32 кВ соответственно при равном 10 и 6 кВ.
Испытательное напряжение грозовыми импульсами прикладывается к изоляции относительно земли между полюсами прп рабочем и контрольном (разобщенном) положениях выдвижного элемента.
Для шкафов КРУН категории размещения изоляция внутри шкафа рассчитывается на нормальную работу в условиях выпадения росы и инея. Допускается при создании КРУН принимать меры, исключающие образование росы и инея, т с. в этом случае изготовитель КРУН гарантирует микроклимат внутри шкафа КРУН, соответствующий категории размещения 3 для всего оборудования. Если во вспомогательной цепи имеются элемента, не допускающие испытания напряжением, равным 1,5 кВ, испытательное напряжение должно быть приложено при отсоединении этих элементов цепи, а затем должно быть проведено комплексное испытание цепей с присоединением всех элементов минимальным напряжением, допускаемым всеми элементами
Коммутационная способность КРУ регламентируется требованиями, предъявляемыми к встроенным в КРУ выключателям с соответствующим приводом. Они должны выдерживать стандартные испытательные циклы при значениях токов включения и отключения в соответствии с требованиями ГОСТ 687—78 Е; циклы 1, 1а и 2 — для выключателей. допускающих автоматическое повторное включение (ЛПВ), и цикл 2— для выключателей, не допускающих ЛПВ.
цикл 1. О — ВО—180 с — ВО,
цикл 1а: О — — ВО—20 с — ВО;
цикл 2. О — 180 с — ВО—180 с — ВО,
где О — операция отключения; ВО — операция включения и немедленно следующая за нею операция отключения; — гарантированная для данного выключателя минимальная бестоковая пауза при ЛПВ, 180 с и 20 с — промежуток времени.
Работа выключателя при наличии выдержки ВО считается достаточной, если операция включения заканчивается посадкой на защелку. Испытательные циклы в зависимости от характерных особенностей самих выключателей уточняются стандартами или техническими условиями, на них, например циклы могут быть более жесткими по временным паузам для вакуумных, тиристорных и других быстродействующих выключателей.
В части требований по нагреву при длительной работе шкафов КРУ в нормальном режиме согласно ГОСТ 8024 — 84 температура нагрева частей корпуса шкафа, к которым можно прикасаться в эксплуатации, не должна превышать 50 С. в отдельных случаях, когда это связано со значительными усложнениями или удорожаниями конструкции, допускается нагрев этих частей до 70 С. Такой же нагрев допустим для шкафов КРУ категории размещения 1, дли шкафов КРУ с номинальным током более 2500 Л. шкафов КРУ с реакторами
Для шкафов КРУ исполнения У, категории размещения 3 разборные контактные соединения плоских шин и линейные контактные соединения выполняют без средств стабилизации давления, с помощью стальных крепежных изделий без защитных покрытий при соединении шин из меди с медью и ее сплавами, из меди с твердым алюминиевым сплавом, из меди со сталью, а также при соединении шин из твердого алюминиевого сплава с медью или се сплавами, с твердым алюминиевым сплавом со сталью. Эти условий наиболее просты и приемлемы для зя подов-изготовителей, так как они нс требуют применения защитных гальванопокрытий и специальных крепежных изделий
При применении для ошиновки алюминиевых шин или алюминиевых шип с медью и се сплавами, с твердым алюминиевым сплавом, со стальными шинами разборные контактные соединения плоских шин и линейные контактные соединения выполняют со средствами стабилизации давления. с крепежными изделиями из цветного металла или из стали с применением тарельчатых пружин.
Шкафы КРУ должны удовлетворять требованиям по стойкости к сквозным токам КЗ. т. с. должны выдерживать при включенном положении электрооборудования номинальные токи главной цени: электродинамической стойкости для конкретною типа КРУ и трехсекундной термической стойкости. Значение тока термической стойкости при другом времени определяется формулой
где I1, I2 — токи термической стойкости, кА; t1, t2 — времена протекания тока термической стойкости, с.
К применяемым в КРУ стационарным заземляющим ножам также предъявляются соответствующие требования по стойкости к сквозным токам КЗ. Они должны выдерживать без разрыва заземляющих цепей номинальный ток электродинамической стойкости и ток термической стойкости в течение 1 с, при этом допускается приваривание контактов ножей
По механической стойкости к шкафам КРУ предъявляются требования, обеспечивающие нормальные условия работы во всех режимах, а также при транспортировке, монтаже и наладочных работах. Для проверки такой способности регламентированы количества циклов, которые шкафы КРУ и его элементы должны выдерживать: 2000 включений и отключений разъемных контактов главных цепей и 500 — вспомогательных цепей; 2000 перемещений выдвижного элемента из рабочего в контрольное положение и обратно и столько же открываний и закрываний защитных шторок; 1000 открываний и закрываний дверей; 500 включений и отключений заземляющего разъединителя. Количество циклов включений и отключений встроенного комплектующего оборудования (выключатели, разъединители и др.) принимается в соответствии с ГОСТ на это оборудование. Показатели надежности КРУ, такие как механический ресурс, вероятность безотказной работы, долговечность и др., устанавливаются для каждого типа КРУ из показателей по опыту эксплуатации или отдельно коммутационных аппаратов, или КРУ в целом. Эти показатели также могут быть определены расчетным путем, но все они не должны быть меньше показателей, регламентируемых по требованиям механической стойкости, и другим. Срок службы КРУ определяется не менее 25 лет.
Требование безопасности к КРУ является одним из главных требований. Вопросам безопасности уделяется особое внимание всеми, кто занимается созданием и раз работкой новых конструкций КРУ и кто непосредственно работает с ними в эксплуатации. Шкафы КРУ должны иметь целый ряд блокировок, в том числе не допускающих: перемещения выдвижного элемента из рабочего положения и из контрольного положения в рабочее при включенном положении выключателя, установленного на выдвижном элементе; включения выключателя, установленного на выдвижном элементе, при нахождении выдвижного элемента в промежуточном (между рабочим и контрольным) положении: перемещения выдвижного элемента из контрольного (разобщенного) положения в рабочее при включенных ножах заземляющего разъединителя; включения или отключения разъединителей при включенном выключателе главой цепи; вкатывания и выкатывания выдвижного элемента с разъединителями под нагрузкой (для шкафов без выключателей); включения заземляющего разъединителя в секционирования с разъединителем при рабочем положении выдвижного элемента секционного выключателя; включения разъединителей при включенных ножах заземляющего разъединителя либо включения заземляющего разъединителя при включенных разъединителях; открывания дверей при включенных разъединителях в шкафах со стационарными разъединителями.
Кроме указанных блокировок шкафы КРУ должны быть снабжены блокировками внешних присоединений, т. е в шкафах КРУ с заземляющими разъединителями предусматривается возможность установки устройств, осуществляющих блокирование и не допускающих:
включения заземляющего разъединителя при рабочем положении выдвижных элементов или находящегося во включенном положении любого коммутационного электрооборудования в других шкафах КРУ, от которого возможна подача напряжения на шкаф, где размещен заземляющий разъединитель, или при включенном положении коммутационного электрооборудования высшего и среднего напряжений, если по этим цепям может быть подано напряжение на данный шкаф;
перемещения в рабочее положение выдвижных элементов или включения любого коммутационного электрооборудования при включенном положении заземляющего разъединителя данного шкафа.
Конструкция шкафов КРУ должна обеспечивать локализацию аварии в пределах одного шкафа или монтажной схемы главной цепи присоединения (секционирование или ввод, в двух и более шкафах) при времени действия открытой электрической дуги КЗ 1 с. Это время может быть сокращено (значительно меньше 1 с), в этом случае конструкция КРУ должна быть снабжена такими элементами, которые ограничивали бы время действия электрической дуги до значения, указанного в технических условиях на конкретный тип КРУ (разгрузочные клапаны с контактами, фотоэлементами, датчики и т. п ).
Шкаф КРУ соответствует требованиям локализационной способности, если действия открытой электрической дуги не привели к прожогам оболочки в зоне обслуживания и двери; крышки и двери не сорваны, т. е. выброс продуктов горения произошел в необслуживаемую зону и электрическая дуга не перебросилась на другие шкафы или монтажные единицы, за имеющиеся перегородки и барьеры. Максимальной локализационной способностью должны обладать отсек сборных шин шкафа, а также все другие отсеки шкафа КРУ или монтажной единицы схемы главных цепей относительно отсека сборных шин.
При эксплуатации шкафов КРУ допустимый нагрев элементов конструкции, механические усилия на элементы конструкции, выхлоп газов или масла из выключателей или электрическая дуга при коммутации выключателей не должны причинять вред обслуживающему персоналу, вызывать перекрытие изоляции шкафов КРУ и поджигание выхлопных газов При снятом напряжении должно быть безопасным обслуживание электрооборудования, приборов, токоведущих частей и самого шкафа КРУ, должна иметься возможность осуществления осмотра, ремонта и замены без нарушения нормальной работы соседних шкафов КРУ. Ремонт электрооборудования выдвижного элемента выполняют при выводе выдвижного элемента в ремонтное положение.
Конструкция шкафа КРУ должна обеспечивать возможность безопасного обслуживания (без снятия напряжения с главных цепей): сборок зажимов, контактов вспомогательных цепей выключателя и разъединителя, аппаратов вспомогательных цепей; должны быть также обеспечены удобные и безопасные условия для наблюдения за уровнем .масла и показателями термометров. Маслонаполненные аппараты должны быть установлены так, чтобы было удобно выполнять пробы масла в ремонтном положении выдвижного элемента или при отключенном разъединителе или выключателе нагрузки. Размещение счетчиков электрической энергии должно быть удобным для эксплуатационных проверок и снятий показаний. Должна быть обеспечена защита обслуживающего персонала от случайного прикосновения к токоведущим и подвижным частям, заключенным в оболочку, и защита оборудования от попадания твердых тел по заданной для конструкции степени защиты. После выкатывания выдвижного элемента из шкафа КРУ в ремонтное положение все токоведущие части главных цепей, которые могут оказаться пол напряжением, закрываются (ограждаются) защитными шторками с приспособлениями для их запирания. Эти шторки и ограждения не должны сниматься или открываться без помощи ключей иля специальных инструментов. В шкафах КРУ со стационарно установленным оборудованием предусматривается возможность установки стационарных или инвентарных перегородок (при ремонте) для отделения находящихся под напряжением частей оборудования.
Металлическая сетка для ограждения и перегородок должна иметь размер ячеек не более 25X25 мм. Разъединители и заземляющие разъединители должны устанавливаться в КРУ так, чтобы исключалось самопроизвольное их включение под действием силы тяжести; напряжение к ним должно подаваться со стороны неподвижных частей (контактных стоек); приводы к ним должны иметь указатели положения и приспособления для их запирания.
Выдвижной элемент, являющийся фасадом шкафа (без дверей) при его рабочем положении, должен препятствовать доступу к частям, которые находятся под напряжением, и должен иметь указатель его положения. На фасадную часть шкафа КРУ должны быть вынесены: рукоятки приводов; аппаратура управления; приборы измерения, учета, сигнализации, а также должны быть предусмотрены надписи (или таблички для нанесения надписей) о назначении каждого шкафа КРУ и номер шкафа в соответствии с электрической схемой РУ. Для шкафов КРУ двустороннего обслуживания такие же надписи или таблички должны быть и с задней стороны.
Для взаимозаменяемости шкафы КРУ одного типоисполнения должны иметь одинаковые габаритные и установочные размеры и обеспечивать взаимозаменяемость выдвижных элементов и запасных частей, а шкафы разных серий, но с одинаковыми электрическими параметрами, одинаковой шириной, глубиной и способом изоляции или должны быть, как правило, унифицированы по установочным размерам.
В соответствии с требованиями к шкафам КРУ, которые предъявляются к выполнению устройств заземления, каркас выдвижного элемента должен иметь непрерывный электрический контакт с корпусом шкафа КРУ при помощи скользящих заземляющих контактов на всем протяжении пути от рабочего до контрольного положения выдвижного элемента не менее чем в двух местах. Не допускается использовать для заземления болты, винты, шпильки, выполняющие роль крепежных деталей. В местах заземления должны быть надпись "земля" или знак заземления по ГОСТ 2 751—73*.
