Исследование контактных систем низковольтных аппаратов
САЕТГАРАЕВА С.А., КГЭУ, г. Казань
Науч. рук. д-р техн. наук, профессор ГРАЧЁВА Е.И.
Цель данной работы заключается в исследовании прогнозирования и оценки качества функционирования низковольтных аппаратов.
Более 60 % причин всех отказов низковольтных аппаратов относят к контактным системам. Многие причины отказов возникают из-за ослабления упругости контактных пружин, а также износа поверхностей контактов и появления на них загрязнений. Также отказы случаются из-за старения и нарушения изоляционных материалов между контактами.
Существенной характеристикой контактных соединений является переходное сопротивление. И на сопротивление контактов аппаратов влияют особенности и параметры нагрузки, тока, силы сжатия, качество материала контактов, проявления среды. Чтобы определить сопротивление контактов воспользуемся выражением Хольма:
а в соответствии с теорией Чельчлина:
где ε – коэффициент, учитывающий физические свойства материала контактов и состояние контактной поверхности; Рк – статическое нажатие контактов; m – коэффициент формы контактов; R0 – коэффициент, учитывающий сопротивление тела контактов. Рабочая температура контактов зависит от тока и сопротивления.
При прохождении через контакты постоянного тока от источника питания с напряжением 2–5 В измеряют падение напряжения и контролируют сопротивление контактного соединения. Здесь надо учитывать то, что при измерении сопротивления номинальный ток должен совпадать с испытательным.
Многочисленные наблюдения за низковольтными аппаратами показали, что наибольшие отказы случаются из-за износов контактов. При износе контактов уменьшается толщина контакта или контактной напайки, а также это приводит к потере формы поверхности контактирования. Это все обусловливает повышение температуры контактов и снижение контактирования, так как при уменьшении толщины контактов происходит ослабление силы сжатия контактов. Одна из наиболее значимых причин износа контактов низковольтных аппаратов – это провал контактов. Провал контактов с определенной степенью точности в заданный момент времени можно вычислить по выражению:
где П0 – начальное значение провала, мм; ϑ – скорость изменения провала, мм/тыс. ч или мм/тыс. циклов; t – наработка, тыс. ч или тыс. циклов.
Измерения и вычисления выявляют, что уменьшение провала контактов, которое характеризует уровень их износа, непременно сопровождает уменьшение конечного нажатия, кроме этого, происходит увеличение скорости износа контактов. Уменьшение провала контактов на небольшую величину при значительном уменьшении конечного нажатия указывает на потерю упругих свойств контактных пружин.
Литература
1. Акимов Е.Г. Выбор и применение низковольтных электрических аппаратов распределения, управления и автоматики / Е.Г. Акимов, Ю.С. Коробков, В.П. Соколов и др. – М.: МЭИ, 2009. – 344 с.
УДК 621.316.1.05
Реконструкция систем электроснабжения дачных кооперативов с использованием сип
СИЧЕВСКИЙ А.С., КОВАЛЕНКО В.А., КузГТУ, г. Кемерово
Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ДОЛГОПОЛ Т.Л.
Самонесущие изолированные провода (СИП) – это сравнительно новый вид продукции, который используется для воздушных линий электропередач (ЛЭП) как низкого, так и высокого напряжения. СИП обладают рядом преимуществ по сравнению с голыми проводами:
– повышение уровня электробезопасности и надежности систем электроснабжения (СЭС);
– уменьшение величины технологических потерь;
– снижение эксплуатационных затрат.
Эффективность использования СИП в системах электроснабжения сельских потребителей и частного сектора городов давно доказана. Малые сроки окупаемости воздушных линий с изолированными проводами обусловлены значительным уменьшением величины коммерческих потерь.
Однако практически отсутствуют примеры использования изолированных проводов в СЭС садоводческих товариществ. В связи с этим в данной работе была поставлена цель: доказать рациональность применения изолированных воздушных линий (ВЛИ) в дачных кооперативах.
Современное общество проявляет все больший интерес к приобретению земельных участков и натуральному хозяйству, поскольку продукция растительного происхождения не только с каждым годом увеличивается в цене, но все большее сомнение вызывает ее качество. На фоне дезурбанизации населения наблюдается рост числа дачных кооперативов. Только в Кемеровской области на данный момент зарегистрировано 1300 дачных сообществ.
Перед членами садоводческих кооперативов встает задача по организации качественного и сравнительно недорогого электроснабжения дачных домов в связи с тем, что приобретение электрооборудования, его монтаж и обслуживание осуществляются за счет взносов собственников земельных участков.
В качестве объекта для оценки эффективности использования изолированных проводов в СЭС дачных участков был выбран садоводческий кооператив «Октябрьский», расположенный в районе г. Березовский Кемеровской области. Садоводческий кооператив был зарегистрирован в 2015 году и на данный момент включает в себя 34 земельных участка, расположенных вдоль двух улиц.
В качестве источника питания дачных участков с учетом увеличения нагрузки за счет расширения садоводческого кооператива был выбран трансформатор ТМ-160/10. Для повышения надежности и увеличения срока эксплуатации ЛЭП вместо традиционных деревянных были установлены 35 железобетонных опор СВ 95-2.
В настоящее время электроснабжение существующих объектов дачного кооператива осуществляется по двум воздушным линиям. С учетом максимальной токовой нагрузки для ВЛ по допустимому нагреву были выбраны провода марок А-35 и СИП-2 3×35+1×50 для оценки эффективности изолированных проводов.
Для корректного сравнения вариантов были учтены затраты не только на приобретение проводов, но и стоимость всех конструктивных элементов ВЛ и ВЛИ: изоляторов и арматуры для крепления проводов на опорах.
Использование изолированных проводов в СЭС рассматриваемого дачного кооператива потребует инвестиционных вложений в размере 157 526,39 руб., что почти на 21 % превышает капитальные затраты на голые провода и их монтаж (124 661,68 руб.).
В силу конструктивных особенностей потери электрической энергии в СИП меньше, чем в голых проводах аналогичного сечения. Экономия электрической энергии за дачный сезон составит 6 613 кВт·ч при условии максимальной нагрузки. Согласно действующему тарифу на электро-энергию, экономия в денежном эквиваленте (20 103 руб.) приведет к тому, что разница затрат на приобретение и монтаж СИП и голого провода окупится в течение двух лет с учетом продолжительности дачного сезона.
Таким образом, проведенный анализ показал, что использование самонесущих изолированных проводов в СЭС дачных кооперативов полностью оправдывает себя. К тому же надежность воздушных линий с изолированными проводами повышается до уровня надежности подземных кабельных линий при сравнительно небольшом повышении затрат по сравнению с традиционными ВЛ с голыми проводами – на 31,6 руб. на каждый метр ее длины.
УДК 621.791