Электроснабжение в строительстве - Надежность электроустановок

Основными причинами низкой надежности электроустановок строительных площадок являются: серьезные нарушения правил и норм при проектировании ППР, монтаже и эксплуатации электроустановок, зачастую оправдываемые временным существованием строительных площадок; недооценка значимости предмонтажных ревизий, а также испытаний электрооборудования и электроте.хнологических установок, ревизий, испытаний и пусконаладочных работ после монтажа и в период эксплуатации; недостаточное количество и неудовлетворительная квалификация эксплуатационного персонала (электромонтеров, электрослесарей).
Надежность электротехнических устройств, предназначенных для строительных площадок, во многом определяется их конструктивными качествами на стадии проектирования (наиболее положительны из них инвентарные электроустройства, выпускаемые заводами электротехнических изделий, находящимися в ведении электромонтажных строительных трестов или главных электромонтажных управлений). К снижению их надежности обычно приводят: разработка при недостаточно квалифицированном рассмотрении технических условий; дефекты технологических процессов изготовления из-за сложности снабжения и комплектования; неравнозначная замена отсутствующего оборудования и электроматериалов; несоблюдение правил, норм и требований директивных документов.
Высокая надежность и эффективность инвентарных электроустройств достигается, если они выпускаются исходя из согласованных и утвержденных технических условий, к которым относятся: каждое устройство должно строго соответствовать своему назначению, учитывать особенности сред и условий площадки, которые могут привести к снижению надежности (климатические факторы, атмосферные осадки, температурные изменения, пыль, вибрация, изменение режимов использования и длительности рабочего периода, частота включений и отключений, механические и электрические перегрузки).
Конструкция инвентарных электроустройств должна исключать ранее выявленные недостатки и отказы, отличаться относительной простотой без снижения требований электробезопасности, допускать возможность сравнительно несложной и недлительной замены неисправных элементов, узлов и деталей.
При разработке устройств должна быть изучена возможность и допустимость применения узлов или блоков, выпускаемых для электроустройств постоянного назначения (это имеет большую экономическую целесообразность). Конструкция инвентарного электроустройства должна позволять достаточно легко, но вместе с тем устойчиво и прочно располагать его на площадке; оно должно быть транспортабельным.
Надежность установки для электротермообработки бетона в основном зависит от надежности комплектуемых с ней трансформатора и РУ. При аварийных ситуациях и выходе установки из строя прекращается электротермообработка уложенного бетона, ухудшаются его качественные показатели, возможен брак железобетонных конструкций, а иногда длительная задержка строительного производства. Следовательно, надежность работы такой установки и электроснабжения площадки тесно переплетается с качеством строительства.

Надежность работы электродвигателей

Надежность работы электродвигателей во многом зависит от технического состояния технологического оборудования площадок— машин и механизмов, специфических установок строительного производства, сочетания деталей и узлов машин, соблюдения технических и эксплуатационных параметров, режимов использования, технических условий, предусмотренных заводами-изготовителями. Поэтому перед пуском электродвигателей и при их эксплуатации надо проверять качество монтажа валов и муфт, воздушные зазоры между вращающимися и неподвижными частями, состояние тормозных устройств, подшипников, действие устройств автоматики, электрических и механических блокировок. В сложных автоматизированных электроприводах нужно проверять действие системы перевода на режим неавтоматического управления.
Необходимость проверки состояния узлов кинематической схемы машины или механизма обусловлена тем, что в ряде случаев неисправность узлов и усиление трения в них ведут к перегрузкам электропривода, даже к срабатыванию устройств защиты, отказам в работе машин и простоям рабочих. Установлено, что чем больше время пуска (или торможения), тем меньшие динамические нагрузки передаются механизму. Так, уменьшение динамических нагрузок на портальном кране при торможении на 30%, а при пуске на 12% увеличивает безаварийный срок их службы в два-пять раз. Поэтому снижение пусковых и динамических нагрузок электродвигателей при разработке строительных машин весьма актуально, ибо способствует повышению надежности и сроков службы строительных машин. Установить длительность их надежной работы и характер возможных отказов можно только на основе статистических данных.
Надежность работы строительной машины обеспечивается полной исправностью ее кинематической части и проверкой перед началом эксплуатации ее электродвигателя на соответствие предусмотренным техническим паспортом машины данным: типу, мощности и числу оборотов, а также способа ее крепления, параметров и технического состояния установленного пускового аппарата, устройства защиты и др., а также примененной в сравнении с запроектированной линии питания (марки и сечения кабельно-проводниковой продукции).
Следует считать, что наиболее часто отказы в работе электродвигателей происходят из-за несоблюдения системы и периодичности осмотров, ревизий и испытаний, невыполнения профилактических мероприятий в ходе эксплуатации, недостаточного качества капитальных ремонтов. Известны случаи применения электродвигателей, конструктивно не соответствующих условиям строительных площадок или режиму строительного оборудования, с которым они комплектуются.
Зачастую при ремонтах оказывается недоброкачественной пропитка обмоток, что ухудшает их изоляцию, снижает нагревостойкость и теплопроводность, слабое крепление секций, плохая балансировка ротора и т. д. Обмотки перегреваются также вследствие неисправности кинематической схемы механизма, возрастания тока двигателя из-за потерь напряжения.
При работе электродвигателей, установленных на строительных машинах и механизмах, чаще всего происходят неисправности обмоток, перегорание неправильно выбранной плавкой вставки в предохранителе и работа электродвигателя на двух фазах, технологическая перегрузка.
Для определения состояния работающего электродвигателя необходимо проверить его поведение при пуске (как трогается с места, как разворачивается), обратить внимание на шум и нагрев отдельных частей двигателя. В двигателях с фазным ротором проверяют также состояние щеток, колец, щеткодержателя (искрение, обгорание), подшипников, целость заземляющего проводника, наличие маркировки, не загромождены ли подходы к двигателю.
Наиболее частые неисправности электродвигателей и причины, их вызывающие, приведены в табл. 14.
Таблица 14. Неисправности электродвигателей и их причины

Продолжение табл. 14

Недостатки технического обслуживания приводят: к пробоям на корпус двигателя и витковым замыканиям; износу его подшипников и изменению воздушного зазора между статором и ротором; износу подшипников из-за несвоевременной смазки их; плохому или ослабленному контакту на зажимах соединения выводов обмоток двигателя с линией от. пусковой аппаратуры; попаданию влаги на обмотку, что ухудшает ее изоляционные качества; неисправностям траверс щеткодержателей; биению коллектора; неправильному выбору пусковой аппаратуры. По имеющимся данным, из общего количества отказов примерно 35% являются результатами неудовлетворительного ремонта и изготовления электродвигателей, 45%—неквалифицированной эксплуатации.

Силовые трансформаторы

Масляные силовые трансформаторы устанавливают в предусмотренных на строительных площадках КТПН или стационарных ТП, а также в установках для электротермообработки бетона; сухими трансформаторами являются сварочные, понижающие, предназначенные для электроинструмента и освещения, прогрева кабеля, а также используемые для присоединения измерительных приборов. Большинство отказов трансформаторов происходит из-за невыполнения установленного объема испытаний, несоблюдения условий их включений, регламентируемых заводом-изготовителем, системы и периодичности осмотров. Причинами отказов трансформаторов также являются: дефекты при их изготовлении или после ремонта; несоблюдение правил хранения и транспортировки; низкое качество изоляции их обмоток и изолированных частей от корпуса; обрывы в обмотках; неудовлетворительные контакты, в частности при соединении выводов обмоток с питающими и отходящими линиями, что приводит к нагревам мест контактов и пониженному вторичному напряжению.

В силовых трансформаторах встречаются: механические повреждения; загрязнения выводов; трещины на изоляторах; превышение допустимой температуры масла; применение масла, не соответствующего техническим условиям; повреждение бака, сопровождаемое утечкой масла; неисправности переключающего устройства. При задержках монтажа трансформаторов недооценивается необходимость осуществления мер по их консервации, из-за чего нарушается изоляция обмоток. Трансформаторы тока выходят из строя из-за их перегрузки (перегрева и сгорания обмоток), ошибок при выборе коэффициента трансформации.
Можно считать, что 50% неисправностей трансформаторов, используемых в строительстве, происходят вследствие неудовлетворительной их эксплуатации. Наиболее частые неисправности трансформаторов и их причины указаны в табл. 15.

Таблица 15. Неисправности трансформаторов и их причины

РУ напряжением до 1000 В

Безотказная работа РУ напряжением до 1000 В во многом определяет надежность электроснабжения объектов. Основными причинами отказов РУ являются: ошибки при проектировании и выборе; дефекты при их изготовлении или низкое качество ремонта; несоответствие условиям их эксплуатации и неудовлетворительное обслуживание, а также дефекты, возникшие вследствие неправильного хранения, транспортировки, монтажа, естественного износа и старения.
Неисправности встречаются: в ошиновке (вызываются внешними воздействиями) из-за слабых контактов в болтовых соединениях, а также между патронами предохранителей и губками (из-за несоответствия плавких вставок предохранителей нагрузкам), из-за неправильного выбора шин, проводов, аппаратов, приборов (выбор должен производиться как для нормальных условий работы, т. е. соответствовать рабочему напряжению и току, классу точности, так и для условий работы при коротких замыканиях), вследствие термического и динамического воздействия, принятого предельно допустимого значения отключаемой мощности.
Для обеспечения надежности РУ его надо выполнять так, чтобы при вибрации, возникающей при работе аппаратов, а также при сотрясениях, вызываемых внешними воздействиями, не нарушались контактные соединения; исключалось разрегулирование аппаратов и приборов; качество изоляционных материалов соответствовало предъявляемым к ним требованиям; металлические части были защищены от коррозии; губки рубильников и трубчатых предохранителей установлены таким образом, чтобы ножи входили в них легко и плотно, без зазоров и перекосов, а также заеданий; при монтаже РУ должно быть прочно закреплено.

Электромагнитные аппараты

Электромагнитные аппараты (контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели, электромагнитные реле) состоят из двух основных узлов: воспринимающего импульсы и исполнительного.
В целях обеспечения надежности электромагнитных аппаратов после их монтажа необходимо проверить состояние пружин, шплинтов, контактных стоек, прижатие контактов (при эксплуатации износ не должен превышать 70%). Провалы и растворы должны соответствовать условиям завода-изготовителя (раствор между контактами требуется для своевременного гашения дуги, а провал — для надежного замыкания контактов). Слабое прижатие контактов приводит к повышенному нагреву, увеличению их износа, чрезмерным вибрациям и гудению. После монтажа проверяют также механическую (подвижную) часть, одновременность замыкания главных контактов, действие блок-контактов (по схеме они могут замыкаться или размыкаться). Затем проверяют действие аппарата в целом.
Надежности работы электромагнитных аппаратов способствует полностью выполненный объем наладочных работ и испытаний обмоток и всех элементов. При эксплуатации возможны следующие отказы контактов: они не замыкаются или не размыкаются (пригорают); в результате образования нагара или оседания грязи на них не создается должное прижатие; главные контакты замыкаются неодновременно (что особо важно для многополюсных контакторов, автоматических выключателей, магнитных пускателей); при длительной эксплуатации возникает вибрация в момент замыкания; из-за несоответствия режиму работы строительного оборудования гашение дуги затягивается. Отказы механической части происходят из-за ослабления креплений, затрудненного хода, перекосов и заеданий подвижной части, поломки изоляционных деталей. Осмотр и чистку надо производить один раз в два-три месяца.
Отказы в катушках могут произойти из-за обрывов, ухудшения изоляционных качеств, витковых замыканий и перегревов, неудовлетворительных соединений их выводов с линиями, поломок выводов, при замене неисправных катушек катушками, выполненными с нарушениями технических условий, вследствие электрических и тепловых воздействий (при частых включениях и отключениях возникают экстратоки замыкания и размыкания, ток длительно протекает через катушки и т. п.). Из-за зазоров при неплотном прилегании якоря к сердечнику якорь начинает дребезжать, а катушка перегреваться. Поэтому при осмотрах нужно обращать пристальное внимание на состояние поверхности якоря (она должна быть ровной, не иметь выступов, впадин, кривизны); немагнитная прокладка не должна пружинить, а плотно прилегать к якорю. При перегорании дугогасящих камер их заменяют или ремонтируют (перегоревшие места в плитах замазывают смесью асбеста, цемента и воды). По имеющимся данным, более 60% отказов приходится на контакты, по 20% — на механическую часть и обмотки.

ВЛ

Опытом эксплуатации ВЛ установлено, что наиболее часто повреждаются у них провода, изоляторы и опоры: значительное количество отказов происходит вследствие механических повреждений опор, оттяжек или подкосов, обрывов проводов транспортными и строительными машинами, схлестываний проводов, набросов на них.
Повышению надежности ВЛ способствуют: установка опор на глубине со строгим учетом их высоты, характеристики грунта и глубины его промерзания; плотная пригонка деталей опор (приставок, траверс, подкосов); использование для элементов опор дерева не менее тех диаметров, которые допускаются ПУЭ; применение бандажей с равномерно натянутыми и плотно прилегающими витками; соблюдение допуска отклонения опор, регламентируемого ПУЭ; тщательная отбраковка изоляторов не только на складе, но и перед их монтажом (на их поверхности не должно быть трещин, отколов, повреждений глазури).
Для обеспечения надежности ВЛ надо жестко закреплять крюки в опорах и изоляторы на крюках, прочно заделывать провода на изоляторах и соединять их между собой. При этом механическая прочность соединений и их электрическая характеристика не должны снижаться в течение всего периода эксплуатации ВЛ. Необходимо соблюдать расстояния между проводами, а также длины пролетов и стрелы провеса, требуемые ПУЭ.
Количество отказов ВЛ уменьшается, если осуществляется определенная система профилактических мероприятий (в частности, обходы и осмотры не менее одного раза в месяц). Осмотры позволяют обнаружить загрязнение поверхности изоляторов и избежать пробоев, ожогов глазури, разрушения фарфора, оплавления металлических частей. Механические повреждения изоляторов и ухудшение их электрических характеристик являются также следствием старения при продолжительной эксплуатации.
Способствует надежности ВЛ такой организационный фактор, как составление паспорта, в котором фиксируются: технические данные ВЛ; результаты осмотров и проверок ее состояния; выявленные дефекты; произведенные ремонтные работы. К сожалению, на небольших и средних строительных площадках персонал энергослужб паспорта на ВЛ не составляет, проверки состояния опор, габаритов ВЛ, стрел провеса не проводит.
Надежности кабельных линий во многом благоприятствуют: правильность выбора марки кабеля и способа его прокладки; испытание кабеля на барабане до прокладки; отрывка траншей в соответствии с правилами и нормами; рациональная организация кабельных работ; прокладка кабелей кабелеукладчиками, что позволяет исключить вмятины и надломы; монтаж соединительных муфт сразу же после прокладки кабеля; выполнение концевых заделок с соблюдением технических условий согласно окружающей среде; составление актов на скрытые работы; испытания с фиксацией их результатов протоколами.
Особое внимание персонал строительных площадок (начальники участков, прорабы, мастера) должен уделять производству кабельных работ вблизи действующих кабельных линий или при их пересечениях (пересечении теплотрасс или вблизи них), защите кабелей от коррозии (вызывается воздействием агрессивных грунтов и блуждающих токов). Совершенно недопустима прокладка кабеля при обнаружении в нем даже незначительных заводских дефектов, ибо они могут привести к отказам кабеля и перерывам электроснабжения. К таким дефектам относятся: вмятины, нарушения джутового покрова, бумажных лент, проколы в оболочках, трещины в защитных колпачках при оконцевании, повреждения поливинилхлоридного шланга кабеля марки ААШв.
Нельзя прокладывать кабели с бумажной изоляцией без соблюдения регламентированных уровней между высшей и низшей точками па вертикальных и крутонаклонных трассах, а также без учета допустимых радиусов изгиба кабелей. Не разрешается прокладывать кабели без труб при переходе дорог или других транспортных путей. Кабели, проложенные горизонтально по конструкциям, стенам, перекрытиям и т. п.» должны быть жестко закреплены в конечных точках, непосредственно у концевых разделок с обеих сторон изгибов и у соединительных муфт.
Повреждения кабелей строительными машинами составляют свыше 35% отказов. Значительное количество отказов связано с повреждением концевых заделок и соединительных муфт из- за низкого качества оконцевания жил, недостаточной их изоляции, выполнения контактных соединений с нарушением технических условий, наличием острых кромок и заусениц, выгоревших или неаккуратно вырезанных проволок и т. п.
Отказы в свинцовых соединительных муфтах происходят вследствие образования пустот из-за недостаточного количества кабельной массы, отсутствия контроля за температурой заливочных и прошпарочных масс, применения некондиционных или неравноценных по техническим данным материалов.
Как правило, кабель надо укладывать и монтировать соединительные муфты с использованием его полной строительной длины (иначе «раскрой» кабеля надо производить с учетом его длины на барабане).
Надежность, а следовательно, срок службы кабельных линий повышаются, если при монтаже соединительных муфт и концевых заделок применяют комплект специализированного монтажного инструмента и приспособлений. Для повышения надежности шланговых кабелей их нужно предохранять от перекручивания и образования узлов; в местах соединительных штепсельных разъемов или муфт предусматривать слабину («.утку») кабеля длиной 0,5—1 м с каждой стороны; повреждения резиновой изоляции исправлять путем вулканизации; не допускать длительной температуры нагрева жил, изолированных нормальной резиной, выше 55°С, а теплостойкой — выше 65°C. Срок службы шлангового кабеля удлиняет соблюдение правил его хранения.
Надежность электропроводок определяется в первую очередь правильностью выбора марок и сечений кабельно-проводниковой продукции, а также способов прокладки и соединений, защиты от механических повреждений.
Надежности электропроводок способствуют: недопущение прямого соединения между собой медных проводов с алюминиевыми; учет температурного нагрева изоляции проводов и осуществление мероприятий по исключению превышения температуры; правильное крепление проводов; устранение скопления влаги в коробах с проводами; предотвращение раскачивания тросовых проводок; дополнительная изоляция мест ввода проводов или жил кабеля в распределительную и пусковую коммутационную аппаратуру, распределительные коробки и в арматуру; исключение механических усилий проводов (концы присоединяемых жил кабеля или проводов должны иметь запас по длине, что позволяет при неисправностях быстро перезаделывать концы); недопущение проникновения влаги в газовые трубы электросети; защита проводов, выходящих из металлических труб, от механических повреждений с помощью изоляционных втулок или резиновых трубок, насаживаемых на концы труб.
Для обеспечения надежности работы сварочного оборудования необходимо: устанавливать над ним навес для защиты от атмосферных осадков (иногда сварочные трансформаторы монтируют в прицепах, контейнерах); правильно выбирать его по потребной мощности; рассчитывать сечения проводов соответствующих марок; присоединять их с помощью наконечников и общепринятыми сварочными принадлежностями; завозить на строительную площадку сварочное оборудование, только убедившись в полной его исправности и проведении предмонтажных испытаний. Нельзя забывать, что плохие контакты проводов с болтами, перегревы в местах присоединения приводят к выгоранию изоляционных досок сварочных трансформаторов и их простою.
При эксплуатации сварочных трансформаторов надо периодически производить технические осмотры, не допускать перегрева обмоток. Перегрев может быть вызван перегрузкой, вит- ковым замыканием из-за повреждения изоляции, ухудшением охлаждения обмоток при налипании большого слоя грязи на них. К перегреву магнитопровода и шпилек приводит также нарушение изоляции сердечника и скрепляющих его шпилек.
Ряд неисправностей и отказов сварочных трансформаторов присущ также сварочным выпрямителям. Отказы в электрической части сварочных преобразователей и сварочных агрегатов аналогичны (в первом случае используется электрический двигатель, во втором—двигатель внутреннего сгорания).
Надежности работы электростанции следует уделять особое внимание, так как ее отказы зачастую полностью парализуют строительные площадки. Профилактические осмотры и ремонты во многом способствуют повышению надежности работы электростанции на площадке и устранению упущений со стороны моториста и службы обеспечения (в частности, горюче-смазочными материалами и запасными частями).
В генераторах электростанций встречаются следующие нарушения, снижающие надежность их работы: исчезновение напряжения из-за обрывов в цепи возбуждения, обмотке генератора или реостате; искрение щеток; образование нагара на всех пластинах коллектора; загрязнение его; плохая притирка щеток; неплотная посадка щеток в щеткодержателе; недостаточное прижатие щеток; неправильное расположение щеткодержателя; замыкание части витков в катушках добавочных полюсов. В отдельных случаях появляется искрение щеток, сопровождающееся нагаром только части пластин коллектора. Причинами последнего могут быть: биение коллектора; обрывы, плохая пайка или витковое замыкание в обмотке якоря; выступание части пластин коллектора. К отказу в работе трехфазного генератора приводит перекос загрузки фаз из-за наличия на строительных площадках и присоединения одно- и двухфазных нагрузок.
Повышению надежности работы передвижных электростанций во многом способствует квалифицированная эксплуатация (умение моториста устранить неисправности не только двигателя, но и электрической части). При пользовании передвижной электростанцией следует добиваться стабильности не только ее напряжения, но и частоты.
Строго поставленный учет неисправностей и отказов в электроустановках строительных площадок позволяет: определять характер ремонтов; разработать систему технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов (по срокам и объемам); правильно составить заявку на запасные части, оборудование и материалы для проведения быстрого и качественного ремонта; выявить электроустройства, конструкции которых по техническому уровню устарели; определить необходимость в модернизации электроустановок. Все это повышает надежность и эффективность электроустановок в строительстве.
Вопросы надежности электроустановок строительных площадок в ряде случаев также тесно переплетаются с вопросами электробезопасности и охраны труда, созданием оптимальных бытовых условий для рабочих, качеством железобетонных конструкций и сварочных работ. От надежности электроустановок во многом зависит работоспособность строительного оборудования. Повышение надежности позволяет снизить простои строительного оборудования и рабочих, увеличить производительность труда, поддержать требуемый ритм строительного производства и выполнить плановые показатели строительной организации.