Цепи серии КЗ
Цепи серии КЗ: технические характеристики, конструкция и применение в электротехнических установках
Цепи серии КЗ представляют собой комплектные электротехнические изделия, предназначенные для неподвижного соединения заземляющих ножей разъединителей, короткозамыкателей и отделителей с заземляющими устройствами в установках переменного тока частотой 50 и 60 Гц на номинальное напряжение от 110 до 750 кВ. Их основная функция – обеспечение надежного электрического соединения с минимальным переходным сопротивлением и способность длительно проводить рабочие токи и кратковременно выдерживать токи короткого замыкания в соответствии с требованиями нормативной документации.
Назначение и область применения
Цепи КЗ являются неотъемлемым элементом систем безопасности высоковольтных распределительных устройств (РУ) и подстанций. Они устанавливаются между заземляющим контуром подстанции и заземляющими ножами коммутационных аппаратов. При включении заземляющих ножей цепь КЗ обеспечивает надежное соединение токоведущих частей, на которых производятся работы, с землей, что гарантирует защиту персонала от поражения электрическим током. Таким образом, они выполняют критически важную защитную функцию, обеспечивая видимое и надежное заземление участка цепи.
Область применения строго регламентирована классом напряжения: цепи КЗ-110, КЗ-150, КЗ-220, КЗ-330, КЗ-500, КЗ-750. Выбор конкретного типа зависит от параметров электроустановки.
Конструктивное исполнение и материалы
Конструкция цепи КЗ является гибкой и включает в себя следующие основные компоненты:
- Токоведущие жилы: Изготавливаются из множества проволок электротехнической меди марки ММ или МС (мягкая или средней твердости), что обеспечивает гибкость и высокую проводимость. Количество жил и сечение каждой проволоки определяются номинальным током.
- Изоляция: Как правило, применяется резиновая изоляция (например, на основе кремнийорганической резины) или современная полимерная (XLPE), обеспечивающая защиту от влаги, ультрафиолета и механических повреждений. Цвет изоляции – желто-зеленый (для заземления) или черный.
- Концевые наконечники (оконечности): Представляют собой медные или алюминиевые кабельные наконечники, обжатые или припаянные на концах гибкой части. Наконечники имеют отверстия под болтовое соединение для крепления к контактным площадкам заземляющего ножа и заземляющей шины.
- Герметизация: Места соединения наконечников с изолированной частью тщательно герметизируются для предотвращения попадания влаги и окисления токоведущих жил.
- Проверка перед установкой: Визуальный контроль целостности изоляции и наконечников. Измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В.
- Крепление: Цепь должна быть закреплена без натяжения, с допустимым провисом, исключающим механические нагрузки на наконечники. Необходимо избегать резких изгибов.
- Подключение: Болтовые соединения наконечников с заземляющей шиной и ножом должны быть надежно затянуты с рекомендуемым моментом, контактные поверхности очищены от окислов и смазаны токопроводящей пастой.
- Защита от коррозии: Места болтовых соединений рекомендуется обрабатывать антикоррозионными составами.
- Эксплуатационный контроль: В процессе эксплуатации в рамках планово-предупредительных ремонтов (ППР) необходимо проводить визуальный осмотр, проверку tightness болтовых соединений (подтяжку) и измерение переходного сопротивления контактов микроомметром.
- От гибких шин (ГШ): ГШ предназначены для соединения токоведущих частей разных фаз или одного фазного участка (например, вывод выключателя на шину). Они рассчитаны на длительную работу под полным рабочим напряжением сети. Цепи КЗ работают под напряжением только в аварийном режиме или при проведении заземления, их основная функция – защитная, а не токопроводящая в нормальном режиме. Изоляция цепей КЗ, как правило, рассчитана на линейное напряжение, в то время как изоляция ГШ – на более высокие требования по частичным разрядам.
- От голых заземляющих спусков: Голые проводники (стальные, медные) используются в заземляющих устройствах вне РУ. Цепи КЗ – это заводское, комплектное изделие с изоляцией, предназначенное для конкретного типа аппаратуры внутри РУ, что обеспечивает повышенную надежность и безопасность.
- ПУЭ (Глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности», Глава 4.2 «Распределительные устройства напряжением до 1 кВ и выше»).
- ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (МЭК 60364-5-54:2011) «Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов.»
- ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования.»
- ГОСТ 23286-78 «Шины и гибкие связи из цветных металлов и сплавов. Технические условия.»
- Технические условия (ТУ) конкретных производителей, например, ТУ 16-705.499-2010.
- Ослабление болтовых соединений из-за вибрации, приводящее к перегреву контакта и оплавлению.
- Механическое повреждение изоляции при монтаже или обслуживании соседнего оборудования.
- Старение изоляции под воздействием ультрафиолета и перепадов температур (растрескивание).
- Коррозия контактных групп в агрессивной атмосфере.
- Превышение фактического тока КЗ сверх расчетного, приводящее к электродинамическому разрушению или недопустимому нагреву.
Основные технические параметры и характеристики
Параметры цепей КЗ нормируются согласно техническим условиям (ТУ) завода-изготовителя и стандартам серии ГОСТ Р 50571 (МЭК 60364). Ключевые характеристики приведены в таблице.
Таблица 1. Основные технические параметры цепей серии КЗ
| Тип цепи | Номинальное напряжение, кВ | Номинальный длительный ток, А | Сечение токоведущей жилы, мм² | Допустимый ток термической стойкости (1-3 с), кА | Сопротивление изоляции, МОм, не менее |
|---|---|---|---|---|---|
| КЗ-110 | 110 | 630 | 50-95 | 20-31.5 | 1000 |
| КЗ-150 | 150 | 630 | 50-95 | 20-31.5 | 1000 |
| КЗ-220 | 220 | 630, 1000 | 95-120 | 31.5-40 | 1000 |
| КЗ-330 | 330 | 1000, 1250 | 120-150 | 40-50 | 1000 |
| КЗ-500 | 500 | 1250, 1600 | 150-185 | 50-63 | 1000 |
| КЗ-750 | 750 | 1600, 2000 | 185-240 | 63-80 | 1000 |
Таблица 2. Климатическое исполнение и механические характеристики
| Параметр | Значение / Исполнение |
|---|---|
| Климатическое исполнение по ГОСТ 15150 | У1, УХЛ1 (для умеренного и холодного климата), Т1 (для тропического) |
| Категория размещения | 1 (на открытом воздухе), 3 (в закрытых помещениях без регулирования климата) |
| Рабочий диапазон температур | от -60°C до +50°C (зависит от материала изоляции) |
| Относительная влажность воздуха | до 100% при +35°C |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 8-10 наружных диаметров цепи |
Требования к монтажу и эксплуатации
Монтаж цепей КЗ должен производиться в соответствии с проектной документацией, ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и инструкциями завода-изготовителя. Основные требования:
Отличия от гибких шин и других заземляющих проводников
Цепи КЗ часто путают с гибкими шинами (ГШ) и голыми заземляющими спусками. Ключевые отличия:
Нормативная база и стандартизация
Проектирование, изготовление и испытание цепей КЗ регламентируется рядом документов:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как правильно выбрать сечение цепи КЗ для проекта?
Выбор сечения осуществляется по двум критериям: по номинальному длительному току и по термической стойкости к току короткого замыкания. Исходными данными являются параметры подстанции: номинальное напряжение, номинальный ток присоединения и расчетный ток КЗ в месте установки. Сечение должно удовлетворять обоим условиям. Окончательный выбор типоисполнения (КЗ-110, КЗ-220 и т.д.) осуществляется по каталогам производителей, где изделия уже сгруппированы по этим параметрам.
Можно ли заменить цепь КЗ на самодельную перемычку из голого кабеля?
Категорически не рекомендуется. Заводская цепь КЗ является сертифицированным изделием, прошедшим типовые испытания на термическую и динамическую стойкость, с гарантированными характеристиками изоляции. Самодельная перемычка не может обеспечить требуемой надежности, долговечности и, что самое важное, безопасности персонала. Ее использование противоречит ПУЭ и правилам безопасности.
Как часто нужно проводить диагностику и обслуживание цепей КЗ?
Периодичность регламентируется графиком ППР для конкретной электроустановки. Как минимум, один раз в 6-12 месяцев необходим визуальный осмотр на отсутствие трещин в изоляции, следов перегрева (потемнения) на наконечниках. Раз в 2-4 года (или после отключений с большими токами КЗ) рекомендуется выполнять контроль момента затяжки болтовых соединений и измерение переходного сопротивления контактов, которое не должно превышать значений, указанных в ТУ (как правило, несколько десятков микроом).
Что означает маркировка КЗ-220-1000-31,5?
Данная маркировка расшифровывается следующим образом: Цепь заземляющая (КЗ) для номинального напряжения 220 кВ, на номинальный длительный ток 1000 А, с допустимым током термической стойкости 31,5 кА в течение нормированного времени (обычно 1-3 секунды).
Каковы основные причины выхода из строя цепей КЗ?
Заключение
Цепи серии КЗ являются специализированным, критически важным элементом высоковольтных распределительных устройств, обеспечивающим электробезопасность при проведении ремонтных работ. Их конструкция, материалы и технические параметры строго стандартизированы. Правильный выбор, монтаж и систематическое техническое обслуживание цепей КЗ в соответствии с нормативными документами и рекомендациями производителей – обязательное условие надежной и безопасной эксплуатации энергообъектов. Пренебрежение этими требованиями может привести к тяжелым авариям и поражению персонала электрическим током.