КЗ — короткая аббревиатура, но практически всегда несущая в себе чрезвычайно длинные последствия. Короткое замыкание — явление также и в какой-то степени краткосрочное, но вот возникающие после него проблемы быстро не решишь, как ни старайся. Обычно, все, кто трудится в «электрической» сфере, знают, что лучше не доводить до беды и внимательно следить за состоянием всего «подведомственного» энергокомплекса. Однако как ни старайся, но неожиданности могут подстерегать даже там, где, казалось бы, ничего произойти не должно. Вот об одном таком весьма неординарном случае, а также о возможных последствиях, которых (слава великому энергетику!) удалось избежать, и поведает нам Александр Ярошенко, практикующий электрик и электротехник, автор блога «СамЭлектрик. ру».
«Кто-нибудь, сделайте что-нибудь! Кто-нибудь, позвоните кому-нибудь!» — возникли в моем мозгу фразы из фильма «Семь», когда я увидел эту картину.
На «острых» концах вводного рубильника висела металлическая гайка. Меня прошибло потом, когда я представил, что может произойти в любое мгновение. И сколько эта гайка там висела — с прошлого обхода, или же открутилась секунду назад, во время открытия двери шкафа (как устроена наша энергослужба, и как проводится техобслуживание и обходы оборудования, я писал ранее)?
При этом производственная линия, о которой идёт речь, ехала на всех парах. Линия такова, что её обслуживает более 10 человек, а подобных вводов с подключением от шинопровода — несколько. Поскольку сильная вибрация в этом месте — обычное дело, эта металлическая гайка, открутившаяся с вводной муфты, в любую секунду могла соскочить вниз, сдвинуться на пару миллиметров, и тогда… Что тогда — поговорим далее.
Я писал много об этом оборудовании в своих статьях: например, про то, как обжатые наконечниками провода, вставленные в слаботочные клеммы, могут работать как полупроводник. И про то, как я не мог «раскочегарить агрегат» два дня и две ночи, хотя проблема была простейшей. И про то, почему сгорел двигатель на низких оборотах.
Условия возникновения КЗ
Чтобы полнее ощутить проблему, про которую мы будем говорить, почитайте мою недавнюю статью — что такое ток короткого замыкания — его причины, разновидности, измерение и т. д.
Что мы имеем? Линия питания в данном случае имеет такое строение: источник напряжения — КТП (комплектная трансформаторная подстанция) с трансформатором 10/0,4 кВ, мощностью 1000 кВА.
В составе КТП — автоматический выключатель выкатного типа АВМ-20, сделанный ещё при Брежневе, с неизвестными уставками по сверхтоку (перегрузке и короткому замыканию). С него напряжение поступает на шинопровод ШРА-73 с алюминиевыми шинами. Номинальный ток — 630 А. Длина — около 70 м.
К шинопроводу подключены питающие провода типа КГ сечением 95 мм2. Длина этого участка — 15 м.
Наконечники алюмомедные, место опрессовки мы заматываем белой изолентой. Почему не белой термоусадкой? Потому что белая изолента под рукой всегда, а белая термоусадка с феном нет. А почему именно белой? Ответ здесь.
Через кабельные муфты провода вводятся в силовой шкаф на клеммы рубильника АВВ с номинальным током 630 А.
Данные питаемого оборудования:
Из приведенных данных можно судить, что ток КЗ в точке предполагаемого КЗ должен быть огромным — десятки килоампер. А последствия — феерическими!
Какие могли быть последствия КЗ?
Электрики — люди, которые всегда думают о самом плохом. Конечно, это не означает, что они пессимисты. Они думают про самые плохие исходы событий — про максимально допустимый ток в цепи (из этого выбирают защитный автоматический выключатель) или про то, что большинство людей, вытаскивая вилку из розетки, думают совсем не о надежности крепления розетки в стене, поэтому нужно дополнительно крепить розетку саморезами, не надеясь на обычные «лапки».
Что могло быть? Это не то короткое замыкание, которое произойдёт при замыкании в розетке! При этом инциденте могли произойти последствия гораздо хуже! Вот что пришло мне на ум, когда я немного успокоился:
- В результате КЗ через гайку эта гайка просто-напросто сгорела бы, защита могла не сработать, и никто ничего бы не заметил до следующего обхода. Это самый лёгкий исход.
- Мог выбить автомат на КТП, питающий данную линию. Выключение по КЗ — это всегда если не авария, то предельные режимы и перегрузки для всех элементов системы, особенно с такими токами. Кроме того, внезапная нештатная остановка линии приводит к материальным и временным потерям. А нервные клетки, говорят, вообще не восстанавливаются.
- Если бы автомат не сработал, при КЗ могла возникнуть дуга, которую прекратить не так-то просто. Дуга — это фактически мощное открытое пламя, которое легко приводит к пожару. Ток дуги меньше, чем ток КЗ, и автомат окажется не при делах. Хорошо, что шкаф закрыт и герметичен, воздушное охлаждение имеет замкнутый контур, с охлаждением от контура с холодной водой.
- КЗ и дуга — это мощная электромагнитная помеха, которая очень негативно влияет даже на силовые цепи, не говоря про цепи управления и коммуникаций. В том же шкафу расположены два преобразователя частоты, которые управляют синхронными двигателями 1,5 кВт с резольверами, и драйвер двигателя постоянного тока на 75 кВт. Управление — через сеть ProfiBus, которая также идет на другие частотники и контроллеры. Всё это могло весело и со спецэффектами навернуться, введя оборудование в длительный простой. Почитайте, что произошло с ПЧ в результате КЗ на его силовом входе.
Как устранили неисправность
Конечно, первая мысль после того, как остановили линию и обесточили шинопровод: кто виноват и что делать?
Если вы читали статью про устройство энергослужбы на нашем предприятии, то знаете, кто виноват. Кроме того, монтажникам тоже минус — он не предусмотрели вероятность откручивания гайки. Нужно было садить её на фиксатор резьбы, а между полюсами устанавливать пластиковые перегородки, которые обычно идут в монтажном комплекте к силовым автоматам и рубильникам. На фото выше видно, что пазы для установки таких перегородок в рубильнике есть. Халатность.
Кстати, монтировали линию немецкие специалисты! Мы лишь помогали тянуть кабели. Не отрицаю, есть и наш грех — никому доверять нельзя, весь монтаж нужно проверять.
Что делать? Как раз пришел момент менять данный рубильник. На этой линии уже меняли подобный рубильник ABB — у них слабые силуминовые кулачки, которые перемещают контакты. Ну или наши операторы слишком сильные.
В общем, было принято решение поставить автоматический выключатель от IEK типа ВА88-37. Тем, кто скривился и подумал «не комильфо, ABB менять на IEK!», отвечу — однажды мы заказывали рубильник ABB, он приехал через пол года. Цена ИЕК — в несколько раз ниже, а купить его можно за пол часа. Кроме того, автомат обеспечивает дополнительно защиту от сверхтока, чего нет в рубильнике.
Автомат имеет номинальный ток 315 А, ток электромагнитного расцепителя 10 In, отключающая способность Ics=Icu=35 кА. Впоследствии я установил выносную ручку на дверь и механизм дистанционного выключения (стальной стержень). Но это уже совсем другая история