Разъединяй и ремонтируй!

Разъединитель — необходимый элемент подстанции, обеспечивающий безопасность работы персонала. Каким быть современному высоковольтному разъединителю, рассказали ведущие производители этого оборудования.

1. Каковы преимущества и недостатки применения различных типов разъединителей в современных распредустройствах?

Галина Филиппова, ведущий продукт-менеджер службы маркетинга ЗАО «ЗЭТО» (г. Великие Луки Псковской обл.):

— Многообразие схем и конструкций распределительных устройств (РУ) диктует необходимость разных видов конструктивных исполнений разъединителей. Конструктивное различие между отдельными типами разъединителей состоит, прежде всего, в характере движения подвижного контакта (ножа). Завод выпускает разъединители горизонтально-поворотного типа с одним и двумя разрывами, вертикально-рубящего, поступательного, качающегося, полупантографного, пантографного и подвесного типов, отличающиеся характером движения контактных ножей.

В современных распредустройствах высокого и сверхвысокого напряжения самые распространенные и простые по конструкции — разъединители горизонтально-поворотного типа. Применяются в распределительных устройствах, где не требуется экономия площадей.

Конструкция разъединителя полупантографного типа со складывающимся ножом в вертикальной плоскости позволяет уменьшить расстояние между полюсами и площади, занимаемые ими на подстанциях, до 20 %.

Преимущество применения разъединителей пантографного типа со складывающимися ножами с вертикальным разрывом (в сочетании с жесткой ошиновкой) — минимизация площадей РУ до 30 %, улучшение обзора и эстетического вида подстанции.

Потолочные разъединители горизонтально-поворотного типа с двумя разрывами позволяют создавать компактные РУ 110 кВ и переходные пункты.

Дамир Латыпов, руководитель направления отдела продаж ООО «Сименс высоковольтные аппараты» (г. Москва):

— Горизонтально-поворотные разъединители самые популярные в нашей стране. Основное их преимущество — простая конструкция и более низкая стоимость по сравнению с другими типами разъединителей.

Конструкция пантографных и полупантографных разъединителей такова, что полюса этих разъединителей в ячейке возможно устанавливать гораздо компактнее, чем горизонтально-поворотные. Это их основное преимущество. Если размеры распределительного устройства ограничены, то применение пантографных и полупантографных разъединителей становится иногда единственно возможным решением.

Пантографный разъединитель, пожалуй, самый компактный (как в продольном, так и в поперечном сечениях ячейки РУ). Единственным ограничением для применения разъединителей рубящего и пантографного типа является вертикальный габарит РУ. В таких случаях применяется полупантографный разъединитель.

Александр Рафиков, генеральный конструктор ЗАО «ГК «Электрощит» — ТМ Самара»:

— Выбор того или иного аппарата, определяется условиями эксплуатации, и одна из важнейших характеристик — напряжение.

Так, в классе напряжения 6-10 кВ чаще всего используются аппараты рубящего и горизонтально-поворотного типов. Благодаря относительно низкой стоимости, компактным размерам и простой конструкции разъединители рубящего типа широко применяются в закрытых распредустройствах.

На открытом воздухе разъединители подвергаются воздействию окружающей среды: температуры, влажности, дождя, пыли и гололеда, в этих условиях положительно зарекомендовали себя разъединители горизонтально-поворотного типа. В открытых распределительных устройствах применяются также аппараты качающегося типа. Благодаря современным технологиям производства и высоким эксплуатационным характеристикам они становятся все более и более востребованными.

99 % аппаратов, эксплуатируемых в классе напряжения 35, 110, 220 кВ горизонтально-поворотного типа. Эти разъединители сочетают в себе надежность, небольшую стоимость и ремонтопригодность. Они легко вписываются в большинство существующих схем подстанций, и рекомендуются к эксплуатации, согласно положению о технической политике «ФСК».

Александр Кречетов, менеджер продукта ООО «АББ» (филиал в г. Екатеринбурге):

— Традиционно в России на напряжения 110-220 кВ используются только горизонтально-поворотные разъединители. На напряжения 330 кВ и выше применяются так же полупантографные и пантографные разъединители, что позволяет получить экономию места на ОРУ. Экономия места оборачивается усложнением конструкции разъединителей и соответственно повышением вероятности отказа, так же растет и цена. Другие типы, такие как: двухразрывный, вертикальный полупантографный, вертикально-рубящий, не получили в нашей стране применения.

Михаил Кармазин, руководитель группы разъединителей, заземлителей и их приводов Инженерного центра высоковольтной аппаратуры, ЗАО «Энергомаш (Екатеринбург)-Уралэлектротяжмаш»:

— На сегодняшний день одна из важнейших задач при проектировании распредустройства — сокращение его площади, особенно актуален этот вопрос в городских условиях. Ни для кого не секрет, что разъединитель, будучи наиболее распространенным аппаратом в РУ, во многом определяет и его площадь. Зависимость эта тем сильнее, чем выше класс напряжения распредустройства.

Так, например, разъединители рубящего типа имеют наименьшее межфазное расстояние, однако по габаритной высоте они значительно уступают остальным типам разъединителей. К тому же для разъединителей рубящего типа сложность вызывает работа в условиях образования льда, для преодоления которой требуется задавать ножу поворотно-поступательное движение, а это уже усложнение конструкции.

Горизонтально-поворотные разъединители лишены вышеуказанных недостатков, они имеют достаточно простую и надежную конструкцию, что и определило их широкую распространенность особенно в классах 35, 110 и 220 кВ. Однако их межполюсное расстояние значительно больше, чем у рубящих разъединителей. Максимальное сокращение занимаемого пространства можно получить, применяя пантографные разъединители, наиболее заметно их преимущество в габаритах на сверхвысоких классах напряжения 330-750 кВ.

Евгений Аникин, директор по стратегии и маркетингу, Alstom Grid Россия (г. Москва):

— B России на данный момент в основном применяются горизонтально-поворотные и полупантографные разъединители, реже — пантографные. Полупантографные разъединители используются на напряжение 330 — 750 кВ. В основном это связано с компоновкой места на ОРУ: полупантографное решение — более компактное.

В целом горизонтально-поворотные разъединители — это более современное и технологичное решение по сравнению с устаревшими вертикально-рубящими разъединителями.

Алексей Зашихин, главный специалист по продвижению высоковольтного оборудования, ЗАО ГК «ЭнТерра» (г. Ектеринбург):

— В России наибольшее распространение получили горизонтально-поворотные разъединители, особенно это касается класса напряжения 110, 220 кВ. Их основные преимущества: простая конструкции, легкий монтаж и наладка, надежная и безотказная работа в процессе эксплуатации. Большой опыт работы монтажных организаций с этим типом разъединителей обеспечивает доскональное знание конструкции и малые сроки монтажа и наладки (несмотря на значительное количество фирм производителей).

В последние несколько лет применение горизонтально-поворотных разъединителей совместно с жесткой ошиновкой, установленной на колонки разъединителей, позволило реализовать новые технические решения при проектировании и строительстве подстанции.

Разъединители пантографного типа используются значительно реже, и преимущественно на классе напряжения 330, 500 кВ. В силу своих конструктивных особенностей они могут переменяться только совместно с жесткой ошиновкой. Экономия площади на таких подстанциях может достигать до 30 % по сравнению с подстанциями на гибкой ошиновке и горизонтально-поворотными разъединителями.

Экономия достигается за счет двух основных технических решений. Во-первых, за счет уменьшенного межфазного расстояния жесткой ошиновки из-за отсутствия возможности сближения проводников. Во-вторых, за счет того, что разрыв токоведущей части происходит в вертикальной плоскости, и это позволяет уменьшить межфазное расстояние разъединителя и тем самым сократить ширину ячейки.

2. На какие особенности и потребительские свойства вы бы порекомендовали обратить внимание при выборе разъединителя?

Галина Филиппова:

Разъединители — самые распространенные аппараты РУ высокого напряжения, поэтому важные характеристики для них — занимаемая площадь и объем, простота обслуживания, удобство проведения ремонтных и монтажных работ. Разъединители должны обладать высокой надежностью, поскольку число операций, выполняемых ими в течение года эксплуатации, может достигать нескольких сотен и более, а их повреждение может привести к серьезным авариям и нарушению схемы электроснабжения.

Разъединителям всех конструкций и типов должны соответствовать следующим требованиям:

• создавать видимый разрыв электрической цепи в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению;
• обеспечивать длительное протекание по токоведущему контуру номинального тока без перегрева контактов;
• иметь нормируемую электродинамическую и термическую стойкость при протекании токов КЗ;
• иметь высокую механическую износостойкость — 10000 рабочих циклов;
• исключение самопроизвольных отключений;
• четкое включение и отключение при наихудших условиях работы, которые могут иметь место при эксплуатации;
• расположение изоляторов в конструкции разъединителя должно быть таким, чтобы токи утечки проходили в землю, а не между зажимами одного и того же полюса или между полюсами.

Дамир Латыпов:

— Особенность работы разъединителя в том, что большую часть времени он находится либо во включенном, либо в выключенном положении. Чаще всего, конечно, во включенном. В этом случае его задача достаточно проста — обеспечить проводимость тока нагрузки неограниченно по времени, либо тока термической стойкости в течение регламентированного периода времени, чаще всего 3 секунды.

Оперирует разъединитель в основном один — два раза в год, когда требуется вывести ячейку в ремонт. Отказ работы разъединителя может сорвать плановый ремонт, что скажется негативно на сроках и стоимости проведения работ по ремонту и обслуживанию ячейки.

Еще одна важнейшая задача разъединителя — обеспечение безопасности персонала, путем обеспечения видимого разрыва в токоведущих высоковольтных цепях.

Учитывая, что срок службы разъединителя регламентируется 40-45 годами, безотказность его работы в условиях негативного воздействия окружающей среды — это основное требование, на основании которого можно выделить основные потребительские свойства: надежность и долговечность привода и механической системы, надежность и долговечность контактной системы.

Каким образом достигаются эти показатели, каждый производитель решает по-своему. Безусловно, применение современных материалов позволяет успешно решать задачу обеспечения надежности аппарата одновременно с оптимизацией его стоимости.

Александр Рафиков:

— Любой заказчик при выборе оборудования стремится найти идеальный баланс цены и качества. В последние годы качество оборудования представленного на рынке разъединителей находится на высоком уровне. Продукция разных производителей вполне сопоставима по этому параметру, стоимость же значительно разнится.

Традиционно импортные аппараты дороже отечественных, однако эта разница, определяется скорее доверием к той или иной торговой марке, чем объективными причинами. Кроме того, заказчику стоит обратить внимание на пакет услуг, предлагаемых производителем. Пуско-наладочные работы, комплексное сервисное гарантийное и постгарантийное обслуживание – залог успешной работы оборудования.

Александр Кречетов:

— Несмотря на то, что разъединитель считается относительно простым аппаратом и многие потребители ориентируются исключительно на цену, не следует упускать из виду, что сейчас в высоковольтных распределительных устройствах именно разъединителей больше всего, относительно других аппаратов, и отказ одного из них может повлиять на нормальную работу всей подстанции.

При использовании современных элегазовых выключателей именно разъединитель становится самым слабым элементом схемы, что обусловлено его конструкцией, а именно: расположение главных контактов в открытом воздухе и подверженность их загрязнению, а так же передача усилия через фарфоровые изоляторы, что обуславливает повышенные требования к ним.

Михаил Кармазин:

— Широкая распространенность разъединителей в РУ накладывает значительные затраты на их монтаж и обслуживание, поэтому важнейшим потребительским свойством разъединителя я бы назвал простоту монтажа (минимум монтажно-регулировочных работ) и малообслуживаемость.

В идеале разъединитель не должен требовать проведения регулировок и плановых ремонтов в течение всего срока службы. Второй, немаловажный, на мой взгляд, фактор — энергоэффективность обогрева шкафов приводов в зимний период. Наверное, никто не хочет за свой счет отапливать атмосферу, поэтому утепление обогреваемых шкафов современными материалами — необходимость.

Евгений Аникин:

При выборе разъединителя необходимо руководствоваться следующими критериями:

• соответствие параметров разъединителя технической спецификации заказчика;
• насколько качественно сделаны главные контакты разъединителя: посеребрение, количество соприкасаемых точек;
• технология разъединителя: требуется ли смазка, требуется ли обслуживание?
• срок службы разъединителя;
• сертификация: есть ли у разъединителя все необходимые документы — декларация о соответствии, экспертное заключение ФСК;
• известность бренда и референс лист;
• дополнительные опции (дистанционная панель управления, металлоконструкции, жертвенные контакты для коммутирования емкостных токов и токов холостого хода);
• как осуществляется сервис, есть ли локальная сервисная поддержка?
• какие изоляторы поставляются производителем — фарфор или полимер?

Алексей Зашихин:

— При выборе разъединителя помимо основных технических параметров (токовые, климатические, коммутационные, механические, ресурсные и т.д.) проектным организациям и заказчикам необходимо учесть, что при установке жесткой ошиновки на контакты разъединителя необходимо производить расчеты нагрузки, которые могут возникнуть при коротких замыканиях и ветре.

Нагрузка от жесткой ошиновки не должна превышать предельно-допустимую, установленную производителем оборудования.

Следующий важный момент — это требование Федеральной сетевой компании при использовании фарфоровых изоляторов обеспечивать безопасность обслуживающего персонала путем установки защитных экранов и применения электрических приводов на главных и заземляющих ножах.

Важно, чтобы электрические контакты разъединителя находились в защищенном кожухе. Это позволяет повысить износостойкость аппарата, защитить от гололеда, попадания пыли, и, следовательно, сделать более надежным.

Испытания разъединителя РГП «Исеть» 220 кВ на стойкость в условиях образования льда (фото ЗАО ГК «ЭнТерра»)

3. Существуют ли какие-то сложности в применении современных разъединителей, связанные с их несоответствием существующей нормативной базе (ПУЭ, ГОСТ), стандартам ФСК?

Галина Филиппова:

— Разъединители должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 52726-2007 или ГОСТ 689-90 (разработанные до 01.01.2008 г.), а также ПУЭ и стандартам ФСК ЕЭС.

Существуют сложности в подтверждении ряда требуемых параметров и характеристик разъединителей, это связано с недостатком в России современных мощных испытательных центров, приходится проводить дорогостоящие испытания в дальнем зарубежье.

Дамир Латыпов:

— Что касается разъединителей, то мы не сталкивались с такой проблемой. Единственным камнем преткновения для нас и для остальных мировых производителей было некоторое несоответствие стандартов ГОСТ и МЭК. Однако в настоящее время все требования ГОСТ хорошо знакомы нашим инженерам и конструкторам, испытания и новые разработки ведутся с учетом нашего российского стандарта.

Александр Рафиков:

— Согласно новой нормативной базе ГОСТ Р 52726 к разъединителям предъявляются дополнительные (но не обязательные) требования, в частности по коммутации уравнительных токов. По стандартам ФСК данные требования являются обязательными. Это не вполне обоснованно, поскольку эксплуатация аппаратов в данном режиме необходима только в отдельных случаях и в конкретных местах электрических сетей. Позиция ФСК в этом отношении слишком категорична, но вполне объяснима, заказчик со своей стороны вправе требовать от производителя разъединитель на все случаи жизни.

Нормативная база подвержена постоянным изменениям. На отечественном рынке появились аппараты с повышенными изоляционными характеристиками, однако ГОСТ 1516.3 не предусматривает наличия такого оборудования и не определяет методы их испытаний. Но оборудование уже производится, успешно эксплуатируется, в том числе на объектах ФСК. В настоящее время ведется процедура корректировки ГОСТа на соответствие действительности.

Александр Кречетов:

— Ранее, по причине дороговизны баковых масляных выключателей, в нашей стране для некоторых операций коммутации использовались разъединители. К примеру, для отключения ненагруженных линий, трансформаторов на холостом ходу и т.д. На опыте эксплуатации были определены максимальные токи, которые могли отключаться разъединителями при определенном расстоянии между фазами. Причем в ПУЭ это не требование, а указание, что любыми разъединителями можно отключать указанные токи.

Так как у разъединителей нет дугогасительной системы, определяющим становится расстояние, на которое дуга будет растянута в воздухе, при этом не должно произойти переброса дуги на соседнюю фазу. При отключении разъединителями возникают многократные повторные пробои и высокочастотные колебания напряжения, что опасно для оборудования, особенно масляного.

Не смотря на то, что сейчас практически во всех цепях применяются выключатели, требование по коммутации попало в ГОСТ на разъединители и во внутренний стандарт ФСК как обязательное, при том, что полноценно испытать разъединители на такую коммутацию, особенно на сверхвысокие напряжения, в России возможности нет. В европейских странах, для коммутации токов разъединители не используются, для этого есть выключатели.

Михаил Кармазин:

— Если говорить об отдельностоящих разъединителях, в частности 110 и 220 кВ, то называть их современными не совсем корректно. Большинство конструктивных решений, применяемых в них, разработаны еще в первой половине прошлого века. Здесь нет особых сложностей, связанных с несоответствием нормативной базы, т.к. нормативная база и конструкции разъединителей друг к другу давно «притерты».

Обсуждая действительно современные разъединители, нужно говорить о разъединителях, интегрированных в элегазовые гибридные коммутационные устройства, объединяющие в себя выключатель, измерительные аппараты, разъединители и заземлители. Это значительно дешевле, чем КРУЭ, однако позволяет очень значительно сократить площадь РУ.

Запад уже давно «подсел» на такое оборудование. В России этот процесс еще только начинается, но мы уже сталкиваемся с тем, что, например, альбомы схем распредустройств, рекомендованных ФСК, плохо стыкуются с такими аппаратами, не позволяя в полной мере реализовать их преимущества. Я уже не говорю об отсутствии ГОСТа на подобного рода конструкции.

Евгений Аникин:

— Существует разница между российским стандартом ГОСТ Р52726 и стандартом МЭК в части коммутационной способности зарядных токов воздушных и кабельных линий, и тока холостого хода силовых трансформаторов. Дополнительно можно отметить, что значение токов должно быть конкурентоспособными на электросетевом рынке РФ.

Алексей Зашихин:

— С одной стороны, в нашей стране требования к разъединителям более жесткие, чем, к примеру, в Европе. ФСК требует результаты испытаний, которые зарубежные производители при использовании продукции за пределами нашей страны, не проводят. С другой стороны, сегодня в России невозможно провести ряд испытаний, необходимых для аттестации разъединителя в ФСК, и приходится это делать за границей.

4. Расскажите о нестандартных решениях применения разъединителей в современных ОРУ и ЗРУ. Сталкиваетесь ли Вы с тем, что требования заказчика превышают нормативные (к примеру, по электродинамической, ветровой, гололедной стойкости и т.д.)?

Галина Филиппова:

— Периодические запросы заказчиков с нестандартными требованиями к разъединителям, превышающими нормативные, стимулировали создание аппаратов с повышенными характеристиками — это разъединители повышенной электродинамической и термической стойкости, работоспособные при гололеде толщиной до 30 мм с ветром до 20 м/с.

В зависимости от сложности размещения разъединителей на подстанциях изменяются компоновочные решения комплексов с приводами, разрабатываются различные опорные металлоконструкции.

Дамир Латыпов:

— Нестандартные решения — это одна из наших любимых задач, тем более, что в конструктивном исполнении разъединителей существует множество вариаций и их комбинаций. Я не припоминаю, чтобы «нестандартность» касалась электрических параметров разъединителя, возможно потому, что мы обеспечиваем даже экстремальные значения таких параметров.

Мы сталкивались с нестандартным расположением приводов и самих разъединителей, например, на стене или на потолке в здании. С повышенными, либо, наоборот, сокращенными габаритами и высотой установки аппаратов. Встречались такие требования заказчика, как обеспечение стойкости к гололедной нагрузке, превышавшей нормативные значения.

Александр Рафиков:

— Конструкция большинства разъединителей СЭЩ приспособлена ко всем вариантам установки полюсов относительно друг друга и приводов, доработка до нетиповых вариантов требует минимальных затрат.

Приведу несколько примеров нестандартных решений, реализованных в конце 2012 года:

• специально для Московского НПЗ разработана и успешно реализована схема размещения РНП СЭЩ-110 со специальными приводами управления, аппарат был установлен на полу ЗРУ, а выходной вал приводов расположен внизу;
• на Новокуйбышевском НПЗ разъединитель РНВ СЭЩ-110 был размещен в ЗРУ-110 вертикально;
• трехколонковые РНЦ СЭЩ-110 для ТашТЭЦ Узбекистан установлены на обоих уровнях двухэтажного ОРУ-110, применены разъединители типовой конфигурации и трехполюсные аппараты с ведущим четвертым цоколем;
• РНСК СЭЩ-110 неоднократно устанавливались с различным расположением ножей заземления.

Разъединители изначально разрабатываются с возможностью их применения в различных конфигурациях и положениях, нетиповые заказы требуют минимум доработки.

Александр Кречетов:

— По своему опыту могу сказать, что все повышенные требования заказчика идут не от жестких условий эксплуатации, а от неправильной трактовки стандартов. Например, очень часто доводится видеть повышенные требования к толщине корки гололеда, ветровой нагрузке и пр. При этом ссылаются на карты климатических условий, однако карты эти относятся только к проектированию воздушных линий и к проводникам круглого сечения, где каждый лишний налипший миллиметр льда приводит к увеличению массы в разы, что может привести к обрыву провода.

Для разъединителей же, равно как и для других высоковольтных аппаратов, требования по гололеду и ветровым нагрузкам установлены в соответствующих ГОСТах. За более чем 15 лет, мы ни разу не сталкивались с выходом из строя изоляторов из-за гололедной нагрузки. Следует понимать, что превышение любых параметров над требованиями ГОСТ, требует подтверждения их соответствующими дорогостоящими типовыми испытаниями. Но за это потребитель, разумеется, платить не готов.

Исторически разъединители появились для обслуживания выключателей. Чтобы частые и долгие ремонты масляных и воздушных выключателей не влияли на остальную часть ОРУ, выключатель отделяли с двух сторон разъединителями и заземляли. Но, с современными элегазовыми выключателями, ситуация сложилась таким образом, что именно выключатель стал самым надежным элементом, и ограждать его с двух сторон менее надежными аппаратами, значит понижать надежность всей системы.

Поскольку основная функция разъединителя — обеспечение возможности безопасного заземления, для обеспечения безопасности персонала, то появилась идея возложить эту функцию на высоковольтный элегазовый выключатель. Так появился аппарат выключатель — разъединитель, где благодаря специальным блокировкам и испытаниям обеспечивается возможность безопасного заземления участков подстанции. Благодаря отсутствию отдельностоящих разъединителей повышается надежность и значительно сокращаются габариты распредустройства. Данные аппараты получили распространения в мире, в России так же уже есть подстанции с выключателями — разъединителями на 110 и 220 кВ.

Михаил Кармазин:

— В своей работе мы часто сталкиваемся с нестандартным расположением оборудования в ЗРУ, где требуется вывести привода в коридор управления, сохранив простоту и надежность механизмов разъединителя. Заказывают настенное, напольное и прочее расположение разъединителя.

Евгений Аникин:

— В нашей практике нестандартные требования встречаются нередко. Например, очень часто заказчик из южного региона указывает требование по толщине стенки гололеда 30 мм. Еще один распространенный случай — в спецификациях указываются значения емкостного тока линии и холостого тока трансформаторов, которые необходимо коммутировать на уровне 3 и 6 А.

В одном проекте заказчик поставил нам задачу установить разъединители на существующие металлоконструкции. При этом разъединители были на 750 кВ, так что можете себе представить уровень ответственности.

Алексей Зашихин:

— В последнее время на подстанциях часто используют закрытые распредустройства. Это означает, что площадь внутри помещения ограничена, и разъединители приходится устанавливать на стенах и потолках ПС. При этом должен быть обеспечен доступ к приводу, в связи с этим конструкторы разработали специальное исполнение приводов и механизмы передачи вращения от привода к поворотному элементу, что позволило решить задачу нестандартной установки разъединителя.

Жесткая ошиновка на ОРУ стала активно применяться последние 5-7 лет, и разработанные ранее разъединители не были к ней адаптированы. Мы изначально учитываем вариант такой установки. По сути, сегодня совместное применение разъединителя с жесткой ошиновкой из разряда нестандартных решений переходит в разряд популярных.

Подготовила Екатерина Зубкова