Краны кш.ц.м
Краны КШ.Ц.М: конструкция, назначение и применение в электротехнических установках
Кран КШ.Ц.М – это специализированное коммутационное устройство, предназначенное для ручного включения, отключения и переключения цепей под нагрузкой в трехфазных сетях переменного тока частотой 50 Гц с изолированной нейтралью. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: Кран Шинный, с Цилиндрическими контактами, в Металлическом корпусе. Данные аппараты находят широкое применение в качестве вводных, секционных и обходных выключателей в комплектных распределительных устройствах (КРУ) и трансформаторных подстанциях (КТП) напряжением 6-10 кВ, а также для коммутации силовых цепей собственных нужд подстанций.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция крана КШ.Ц.М принципиально отличается от масляных или вакуумных выключателей. Его основу составляет система неподвижных и подвижных медных или биметаллических шин (ножей) цилиндрического сечения, которые коммутируются в специальных контактных стойках (гнездах). Аппарат монтируется на раме внутри металлического шкафа КРУ. Управление осуществляется вручную, посредством изолирующей штанги (привода), которая через систему рычагов и тяг обеспечивает поступательное движение главных ножей, а также блокировочных ножей заземления.
Типовая конструкция включает следующие ключевые узлы:
- Рама (основание): Стальная конструкция для крепления всех элементов.
- Неподвижные контактные стойки (гнезда): Изготавливаются из меди или имеют биметаллическое исполнение (медь-сталь). Снабжены пружинящими контактами (ламелями) для обеспечения надежного обжатия ножа.
- Подвижные контактные ножи (главные и заземляющие): Цилиндрические токоведущие шины, непосредственно осуществляющие коммутацию. Ножи заземления механически и электрически связаны с главными ножами через систему блокировок.
- Токоограничивающие резисторы (в некоторых модификациях): Предназначены для снижения коммутационных перенапряжений при отключении нагрузочных токов.
- Приводной механизм: Рычажно-кулачковая система с четко фиксированными положениями: «Включено», «Отключено», «Заземлено». Обязательно наличие механических блокировок, исключающих:
- включение заземляющих ножей при включенных главных ножах;
- включение главных ножей при включенных заземляющих ножах;
- операции, не соответствующие логике работы (например, снятие напряжения с секции при включенном вводе).
- Изоляционное основание: Опорные изоляторы из фарфора или эпоксидного компаунда, обеспечивающие необходимые изоляционные расстояния и крепление контактных стоек.
- По номинальному напряжению: КШ-6.Ц.М и КШ-10.Ц.М.
- По номинальному току: 400А, 630А, 1000А.
- По количеству полюсов: Трехполюсные (основное исполнение).
- По наличию заземляющих ножей: С тремя заземляющими ножами (на каждую фазу), с одним (на нейтраль или для специфических схем).
- По типу привода и месту управления: С приводом для фронтального обслуживания (ППФ) или с приводом для бокового обслуживания (ППБ).
- Вводной кран (Q1, Q2): Устанавливается на вводах от силовых трансформаторов или питающих линий. Позволяет полностью снять напряжение с секции шин для ремонта.
- Секционный кран (Q0): Связывает две секции распределительных шин. Позволяет разделить или соединить секции, обеспечивая резервирование питания.
- Обходной (байпасный) кран: Используется в схемах с обходными системами шин для перевода присоединения с рабочей системы шин на обходную без прерывания питания.
- Кран для трансформаторов собственных нужд (ТСН): Коммутирует цепь 6/10 кВ, питающую ТСН подстанции.
- Коммутация разрешена только под нагрузкой, не превышающей номинальный ток отключения. Запрещено отключать токи короткого замыкания.
- Операции должны проводиться плавно, без рывков, чтобы избежать возникновения недопустимых коммутационных перенапряжений.
- Положение ножей должно четко соответствовать указателям на лицевой панели привода.
- Внешний осмотр: Проверка состояния изоляторов, отсутствия трещин, сколов, загрязнений.
- Контроль контактной системы: Проверка степени обжатия контактов (динамометрическим ключом или по усилию вытягивания), отсутствие следов перегрева (оксидирования, оплавления), измерение переходного сопротивления контактов (микроомметром). Нормы сопротивления – десятки микроом.
- Проверка механизма: Легкость хода, четкость фиксации положений, состояние смазки в трущихся узлах, исправность механических и электрических блокировок.
- Проверка изоляции: Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2500 В. Норма – не менее 1000 МОм.
Основные технические характеристики и параметры
Технические параметры кранов КШ.Ц.М регламентируются ГОСТом и заводскими ТУ. Ключевые характеристики приведены в таблице.
| Параметр | Типовые значения | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, кВ | 6; 10 | Наибольшее рабочее напряжение – 12 кВ. |
| Номинальный ток, А | 400, 630, 1000 | Встречаются исполнения на 2000 А и более. |
| Номинальный ток отключения, А | На уровне номинального тока (400, 630) | Способность разрыва нагрузки, а не тока КЗ. |
| Номинальный сквозной ток КЗ (действующее значение), кА | 20; 31.5; 40 | Динамическая стойкость. |
| Номинальный ток термической стойкости, кА | 20; 31.5; 40 | В течение 3-4 секунд. |
| Допустимое количество операций под нагрузкой | 100-200 циклов | Зависит от величины коммутируемого тока. |
| Климатическое исполнение | УХЛ1, У1 | Для умеренного и холодного климата. |
| Степень защиты корпуса (IP) | IP2X (для отсека КРУ) | Защита от прикосновения пальцами и попадания твердых тел >12.5 мм. |
Классификация и область применения
Краны классифицируются по нескольким признакам:
Основные схемы применения в распределительных устройствах:
Эксплуатация, техническое обслуживание и диагностика
Эксплуатация кранов КШ.Ц.М регламентируется ПУЭ, ПТЭЭП и заводскими инструкциями. Основные требования:
Техническое обслуживание (ТО) включает в себя:
Периодичность ТО устанавливается местными инструкциями, но, как правило, составляет не реже одного раза в год, а также после каждого значительного числа операций (50-100) или отключения тока, близкого к номинальному.
Преимущества и недостатки по сравнению с другими коммутационными аппаратами
| Тип аппарата | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|
| Кран КШ.Ц.М | Простота конструкции, высокая надежность, низкие эксплуатационные затраты, видимый разрыв цепи, не требует оперативного тока, высокая ремонтопригодность. | Невозможность отключения токов КЗ, ограниченный коммутационный ресурс под нагрузкой, большие габариты, ручное управление (невозможность дистанционного включения в АСУ ТП), необходимость обслуживания контактов. |
| Вакуумный выключатель (ВВ) | Высокая отключающая способность, долгий механический и коммутационный ресурс, малое время отключения, взрывобезопасность, возможность частых коммутаций, компактность, дистанционное управление. | Высокая стоимость, риск возникновения коммутационных перенапряжений (особенно при отключении малых индуктивных токов), необходимость контроля вакуума в дугогасительных камерах, более сложный ремонт. |
| Элегазовый выключатель (ЭВ) | Высокие номинальные параметры, стойкость к внешним воздействиям, возможность работы при низких температурах, хорошее дугогашение. | Очень высокая стоимость, необходимость контроля давления и герметичности элегаза, сложность утилизации SF6, экологические риски. |
| Масляный выключатель (ВМ) | Простота, хорошая отключающая способность, самосмазываемость контактов. | Пожароопасность, необходимость регулярного контроля и замены масла, большие габариты, необходимость масляного хозяйства, высокие эксплуатационные затраты. |
Тенденции развития и аналоги
Несмотря на моральное устаревание концепции, краны КШ.Ц.М продолжают массово эксплуатироваться в сетях 6-10 кВ благодаря своей надежности и низкой стоимости владения. Однако в новых проектах их применение ограничено. Им на смену приходят комплектные распределительные устройства с вакуумными выключателями, которые обеспечивают полную автоматизацию и защиту. Современные аналоги – это, как правило, не прямые замены, а иные технические решения: выкатные тележки с ВВ, стационарные ВВ с разъединителями. Тем не менее, для ряда применений (ввод/секционирование на небольших подстанциях, цепи СН) производство и модернизация кранов КШ.Ц.М продолжаются. Современные версии могут иметь улучшенные контактные системы с серебряным покрытием, модернизированные приводы с возможностью дистанционной сигнализации положения и блокировками с электроприводом.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кран КШ.Ц.М от разъединителя?
Кран КШ.Ц.М предназначен для операций под нагрузкой (в пределах номинального тока отключения). Разъединитель (РЛНД, РВ) предназначен исключительно для создания видимого разрыва в цепи, уже отключенной выключателем, и его операции под нагрузкой категорически запрещены ПУЭ. Конструкция крана рассчитана на гашение небольшой дуги, возникающей при разрыве нагрузочного тока.
Можно ли использовать кран для отключения тока короткого замыкания?
Абсолютно нет. Кран не имеет дугогасительной камеры, рассчитанной на отключение больших токов КЗ. Попытка такого отключения приведет к устойчивой дуге, сильному разрушению контактов, взрыву и пожару внутри ячейки КРУ. Для отключения токов КЗ в цепи должен быть установлен выключатель (вакуумный, элегазовый).
Как часто нужно обслуживать контакты крана?
Периодичность ТО контактной системы – не реже 1 раза в год. После отключений, близких к номинальному току, рекомендуется внеплановый осмотр. Критерием необходимости обслуживания является превышение норм переходного сопротивления или визуальные признаки перегрева (изменение цвета меди, оплавление).
Что означает «биметаллическое исполнение» контактов?
Это исполнение, при котором контактная стойка или нож состоит из двух прочно соединенных металлов: меди (для обеспечения высокой электропроводности) и стали (для обеспечения механической прочности и пружинящих свойств). Это повышает надежность и долговечность узла.
Каков порядок операций с краном при выводе секции шин в ремонт?
1. Отключить все фидерные выключатели, питающиеся от данной секции.
2. Отключить вводной выключатель (ВВ), питающий секцию.
3. Убедиться в отключенном положении вводного выключателя.
4. Отключить вводной кран КШ.Ц.М данной секции (снять напряжение с шин).
5. Включить заземляющие ножи крана (заземлить секцию шин).
6. Вывесить предупреждающие плакаты и приступить к работам.
Важно: Все операции должны выполняться в строгой последовательности, предусмотренной местной инструкцией и с использованием блокировок.
Существуют ли краны КШ.Ц.М на напряжение 35 кВ?
Нет, классические краны КШ.Ц.М производятся на номинальное напряжение 6 и 10 кВ. Для сетей 35 кВ применяются другие аппараты: разъединители наружной установки или, для коммутации под нагрузкой, специальные нагрузочные выключатели.
Можно ли установить электропривод на кран КШ.Ц.М?
Стандартные краны имеют только ручной привод. Однако существуют модификации и сторонние решения, позволяющие установить мотор-редуктор для дистанционного управления. Но такая модернизация должна быть тщательно просчитана, чтобы не нарушить механические характеристики (скорость и усилие коммутации) и блокировки аппарата.