Инновационное развитие корпусной техники для устройств защиты и автоматики

При анализе надёжности сети принято рассматривать надёжность её основных компонентов, прежде всего первичного оборудования, релейной защиты, аппаратуры автоматики и управления. В то же время на надёжность объектов энергетики оказывают большое влияние всевозможные вспомогательные и конструктивные элементы, в том числе корпуса и оболочки, в которых устанавливается аппаратура управления.

Известно большое число ситуаций, когда реальные инциденты были вызваны качеством оболочек. Некачественные уплотнения шкафов наружного исполнения, ненадёжное питание установленных в них устройств подогрева приводят к отказу находящегося в них оборудования. Ненадёжные встроенные вентиляционные системы могут вызвать катастрофические отказы при перегреве систем связи, АСУ ТП. То же может произойти при отказе климатической установки ОПУ.

Известно также широко распространённое требование служб релейной защиты не применять встроенные вентиляторы в шкафах РЗА, в том числе из-за низкой надёжности последних. В итоге шкафы конструируются с невысокой плотностью заполнения аппаратурой, что приводит к росту их количества, удлинению кабельных связей и увеличению числа переходных зажимов. В результате всё-таки происходит снижение надёжности системы РЗА.

Кроме того, на качество эксплуатации прямое влияние оказывает эстетичность и эргономичность оборудования, в том числе его внешний вид и качество исполнения тех узлов, с которыми персонал соприкасается непосредственно.

При переходе к новым технологиям требования к шкафам возрастают:
• для надёжного функционирования цифровых устройств, предназначенных для установки вне здания ОПУ, например, концентраторов (merging unit), устройств диагностики, потребуется устанавливать их в шкафах повышенной надёжности в пылевлагозащищённом исполнении и с климатическим обеспечением;
• необходимость повышать надёжность цифровых устройств подстанции, устанавливаемых в ОПУ, обуславливает целесообразность обеспечения заданного температурного диапазона внутри шкафа и его высокой пыле- и влагозащищённости;
• необходимо переходить к компактным конструкциям, более эффективному использованию внутришкафного пространства. Это особенно актуально для аппаратуры, выполненной в стандарте IEC 61850, так как отсутствие необходимости встраивать в шкаф большое число клеммных зажимов открывает возможность установки значительно большего числа аппаратов;
• все шире будут применяться системы «внеподстанционной» автоматизации и связи. Для примера можно привести системы мониторинга состояния ВЛ, автоматизацию секционирующих пунктов, приборы учёта, телемеханики и связи современных ТП среднего напряжения. Для таких устройств потребуются надёжные, вандалоустойчивые оболочки (шкафы) с климатическими установками (фильтры, принудительная вентиляция, активное охлаждение).

По требованиям энергетиков для большинства видов первичного оборудования устанавливается срок службы 30 лет, а для цифровой аппаратуры — 15—20 лет. Применение шкафных конструкций со сроком службы 30—40 лет и с изначально заложенной способностью поддерживать ожидаемый полный переход на «цифру» позволяет планировать реконструкцию систем РЗА без замены шкафов и щитов путём установки в них новых терминальных устройств. Это значительно удешевит реконструкцию.

Продукция Rittall — пример инновационного развития промышленной техники.

Достижение соответствующих показателей возможно при условии применения современных технологий массового производства и при непрерывном совершенствовании конструкций. Такой подход характерен для шкафной продукции компании Rittal — лидера российского рынка в производстве корпусной техники для энергетики.

Производство Rittal в Германии располагает большим количеством лабораторных стендов и соответствующим инженерным персоналом. Продукция постоянно совершенствуется и подвергается процедурам контроля качества. Например, наиболее широко применяемый шкаф TS8 (рис. 1) имеет множество сертификатов: ГОСТ Р; Российский Морской Регистр; Российский Речной Регистр; Стандарты МЭК; Lloyd’s Register of Shipping и другие российские и международные сертификаты.

Совершенство характеристик шкафов Rittal достигается применяемыми компанией технологиями производства и контроля качества. Рассмотрим данный вопрос более детально. Жёсткость корпусов и вандалоустойчивость обеспечиваются применением уникального патентованного замкнутого четырёхнаправленного сварного профиля и сваркой несущей конструкции (рамы) на заводском конвейере. Кроме того, шкафы изготовлены из 1,5—2-миллиметровой стали.

Жёсткая конструкция шкафа позволяет выдерживать большую статическую нагрузку (до 1500 кг). Благодаря указанным особенностям снижается воздействие вибрационных нагрузок на установленную в шкафах аппаратуру, а шкафы обладают эталонной стабильностью и точностью габаритных и установочных размеров.

Долговечность и надёжность покрытий. Для обеспечения длительного срока эксплуатации применяется тройная обработка поверхности металла: слой нанокерамики, грунтовка погружением, нанесение порошковой краски. Покрытие устойчиво против ряда воздействующих факторов: слабые растворы кислот и щелочей, минеральные масла, смазочные материалы, обрабатывающие эмульсии, чистящие средства. Данная технология позволяет с большим запасом обеспечить 30-летний срок службы, в том числе в условиях воздействия слабоагрессивных сред.

Точность выполнения размеров. Высочайшая точность габаритных и установочных размеров позволяет также решать вопросы реконструкции без разборки щита с сохранением мест крепления и без дополнительных зазоров.

Надёжность конструкций подвижных механических узлов. 50-летний опыт компании Rittal и, без всякого преувеличения, десятки миллионов произведённых шкафов гарантируют высокую надёжность и соот ветствие заявленным характеристикам подвижных соединений: замков, петель и других узлов (рис. 2).

Ситуации, когда из-за низкого качества петель и уплотнений дверь шкафа неплотно прилегает к корпусу или когда дверь не закрывают вовсе из-за проблем с замком, практически невозможны.

Возможность применения единой конструктивной базы при широком разнообразии типоисполнений и дополнительных элементов. Как правило, руководители энергокомпаний стремятся сохранить единство технологической базы применяемого оборудования на объектах. В то же время аппаратура различных подсистем — РЗА, АСУ ТП, телемеханики, связи, оперативного тока, собственных нужд и других — обладает конструктивными особенностями, не позволяющими использовать единый тип шкафа. Rittal обеспечивает широкий спектр конструктивных технических решений — шкафов различной конфигурации, дверей, элементов для установки и крепления аппаратуры, — позволяющих сохранить единую технологическую основу, общие характеристики, возможность сочленения (установки в ряд, в глубину и даже в высоту), унификации комплектующих и запчастей. Так, например, навеска двери легко может быть изменена на месте установки шкафа. Перфорированный профиль рамы с шагом 25 мм обеспечивает универсальность внутреннего монтажа. Литая уплотнительная прокладка, специальная форма прилегающей кромки и проверенная жёсткость используемой конструкции (в первую очередь — дверей) гарантируют соответствие заявленным в каталоге степеням IP. Шкафы поставляются в разных исполнениях по степени защиты оболочек — от IP54 до IP66, в зависимости от требований при заказе.

Специальные исполнения. Rittal производит широкий спектр шкафов специального исполнения: сейсмостойкие, вандалоустойчивые, покрытые полимерами, взрывобезопасные, морские (NEMA) и так далее.

Защита аппаратуры от воздействия окружающей среды. Компания Rittal является лидирующим мировым разработчиком встроенных устройств поддержки параметров окружающей среды внутри шкафа. Уже в 1983 году Rittal начал разрабатывать и производить холодильные агрегаты для шкафов. Это стало началом но вой эпохи в развитии компании. На основе опыта более 25 лет в области контроля микроклимата были созданы продукты, ориентированные на максимальное повышение энергоэффективности.

В 1988 г. Rittal был не только первым производителем, предложившим холодильный агрегат с микроконтроллерным управлением, но и пионером в области бесфреонного охлаждения. В 1992 году Rittal стал первым крупным поставщиком, предложившим под маркой «ProOzon» бесфреонный холодильный агрегат с экологически чистым хладагентом. Уже десять лет в серийном производстве находятся энергоэффективные и не требующие обслуживания агрегаты — TopTherm.

В настоящее время накоплен большой опыт применения различных систем охлаждения на воздухе, фреоне и воде как с применением чиллеров, так и непосредственно в виде теплообменников или холодильных агрегатов в самых различных отраслях промышленности: от ЦОДов до горячих цехов в металлургии (рис. 3).

Вентиляторы и термостаты с очень высокими показателями надёжности используются как стандартное бюджетное решение, которое при необходимости может предусматривать дублирующий вентилятор с соответствующей автоматикой.

ВЫВОДЫ
1. Развитие систем автоматизации электрических сетей должно предусматривать применение современных, высоконадёжных оболочек.
2. Положительный опыт применения в различных отраслях промышленности шкафов Rittal со встроенными устройствами поддержания параметров окружающей среды показывает возможность их использования в энергетике.
3. Решение вопросов применения встроенных в шкафы систем вентиляции, фильтрации, нагрева и охлаждения должно базироваться на объективных оценках расчётных показателей совокупной надёжности систем автоматизации и РЗА и их энергопоторебления.