Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования

МОНТАЖ, НАЛАДКА 
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ 
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Н.В. ГРУНТОВИЧ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия 
для учебных заведений, реализующих программу среднего 
профессионального образования по укрупненной группе 
специальностей 13.02.00 «Электро- и теплоэнергетика» 
(протокол № 12 от 24.06.2019)

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

2021

Минск
«Новое знание»
Москва
«ИНФРА-М»

УДК 621.313(075.32)
ББК 31.26я723
 
Г90

Грунтович Н.В.
Г90 
 
Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования : учебное пособие / Н.В. Грунтович. — Минск : Новое знание ; Москва : ИНФРА-М, 
2021. — 271 с. — (Среднее профессиональное образование). 

ISBN 978-5-16-015611-8 (print)
ISBN 978-5-16-109053-4 (online)
Изложены основные понятия теории технической диагностики электрооборудования, системы его технического обслуживания и ремонта. Рассмотрены приборы и методы технического диагностирования электрических машин, трансформаторов и кабелей. Описаны способы и организация 
ремонта электрических машин, трансформаторов, монтажа и эксплуатации коммутационной аппаратуры, воздушных линий электропередачи.
Для студентов энергетических специальностей учреждений среднего 
профессионального образования (13.02.00). Может быть полезно специалистам-энергетикам, занимающимся эксплуатацией и ремонтом электрооборудования.

УДК 621.313(075.32)
ББК 31.26я723

Р е ц е н з е н т ы:
кафедра «Электроснабжение» Белорусского национального технического университета;
Селиванов В.А., кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» БелорусскоРоссийского университета

ISBN 978-5-16-015611-8 (print)
ISBN 978-5-16-109053-4 (online)
© Грунтович Н.В., 2020
© ООО «Новое знание», 2020

Оглавление

Предисловие .............................................................................................................................7

Список основных сокращений ..........................................................................................9

Глава 1. Основные понятия и определения ..............................................................10
1.1. Жизненный цикл электрооборудования предприятий .................................10
1.2. Надежность в технике ................................................................................................12
1.3. Факторы, влияющие на количество отказов оборудования после 
ремонта .............................................................................................................................17
1.4. Организация и производство электромонтажных работ ..............................20
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................21

Глава 2. Система технического обслуживания и ремонта 
электрооборудования .........................................................................................................22
2.1. Общие положения .......................................................................................................22
2.2. Виды и методы технического обслуживания и ремонта ...............................23
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................25

Глава 3. Виды обеспечения СТОиР оборудования ...............................................26
3.1. Информационное обеспечение ...............................................................................26
3.2. Материально-техническое обеспечение ТО и ремонта .................................27
3.3. Функционирование СТОиР изделий ...................................................................28
3.4. Структура службы главного энергетика .............................................................31
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................32

Глава 4. Монтаж воздушных линий электропередачи .........................................33
4.1. Подготовительные работы по монтажу воздушных линий .........................33
4.2. Раскатка и соединение проводов и тросов .........................................................36
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................40

Глава 5. Система технического диагностирования электрооборудования .41
5.1. Виды старения оборудования .................................................................................41
5.2. Общие понятия и определения...............................................................................42
5.3. Задачи технического диагностирования в СТОиР .........................................44
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................49

Глава 6. Физические основы вибрации ......................................................................50
6.1. Основные параметры вибрации .............................................................................50
6.2. Относительные единицы вибрации ......................................................................52
6.3. Характеристики спектра вибрации .......................................................................53
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................55

Оглавление
4

Глава 7. Магнитная вибрация электрических машин ...........................................56
7.1. Эксплуатационные причины увеличения магнитных вибраций 
асинхронных двигателей ...........................................................................................56
7.2. Магнитные поля и силы в асинхронных машинах  
при эксцентриситете ...................................................................................................57
7.3. Влияние магнитного насыщения на вибрацию ................................................63
7.4. Магнитная вибрация при несимметрии на стороне статора .......................66
7.5. Магнитная вибрация при несимметрии на стороне ротора.........................75
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................80

Глава 8. Приборы вибродиагностирования ..............................................................81
8.1. Аналоговые виброанализаторы ...............................................................................81
8.2. Виброанализаторы на основе микропроцессорных устройств ...................83
8.3. Компьютерные системы вибродиагностирования ...........................................87
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................91

Глава 9. Приборы технического диагностирования изоляции 
электрооборудования .........................................................................................................92
9.1. Приборы диагностирования изоляции обмоток статора электрических 
машин ...............................................................................................................................92
9.2. Диагностирование дефектов ротора электрических машин ........................98
Вопросы и задания для самоконтроля ...........................................................................99

Глава 10. Вибродиагностирование электрических машин .............................. 100
10.1. Типовые дефекты подшипников качения ...................................................... 100
10.2. Вычисление частот вибрации подшипников качения .............................. 102
10.3. Обозначение подшипников качения ................................................................ 107
10.4. Выбор предельного уровня вибрации оборудования ................................ 108
Вопросы и задания для самоконтроля ........................................................................ 111

Глава 11. Ремонт электрических машин ................................................................. 112
11.1. Дефектация электрических машин на основе комплексного 
диагностирования ................................................................................................... 112
11.2. Технологический процесс ремонта электрических машин ..................... 115
11.3. Организация замены и ремонт подшипников качения ............................ 118
11.4. Ремонт подшипников скольжения ................................................................... 120
11.5. Ремонт обмотки статора ....................................................................................... 122
11.6. Сушка изоляции электрических машин ........................................................ 125
11.7. Ремонт обмотки ротора и коллектора ............................................................. 127
11.8. Ремонт коробки выводов ..................................................................................... 130
11.9. Испытание электрических машин после ремонта ...................................... 131
11.10. Конструкционные материалы .......................................................................... 133
Вопросы и задания для самоконтроля ........................................................................ 138

Оглавление
5

Глава 12. Монтаж и эксплуатация кабелей ........................................................... 139
12.1. Монтаж кабельных линий напряжением до 10 кВ .................................... 139
12.2. Способы прогрева и прокладки кабелей ........................................................ 140
12.3. Классификация и область применения кабельных муфт и заделок ... 143
12.4. Прокладка кабеля внутри зданий ..................................................................... 145
12.5. Монтаж муфт и концевых заделок................................................................... 147
12.6. Методы испытания изоляции кабелей ........................................................... 159
Вопросы и задания для самоконтроля ........................................................................ 164

Глава 13. Техническое диагностирование кабелей ............................................. 165
13.1. Планово-профилактические испытания ........................................................ 165
13.2. Метод измерения и локации частичных разрядов  
в кабельных линиях ............................................................................................... 167
13.3. Метод измерения и анализа возвратного напряжения в изоляции 
кабелей ........................................................................................................................ 171
13.4. Методы определения мест повреждений кабельных линий ................... 176
13.5. Профилактические испытания кабельных линий ...................................... 179
Вопросы и задания для самоконтроля ........................................................................ 180

Глава 14. Монтаж внутренних электрических сетей электропроводки 
в трубах ................................................................................................................................. 181
14.1. Области применения и выбор труб ................................................................. 181
14.2. Общие правила монтажа труб для электропроводок ................................ 184
14.3. Технология монтажа стальных труб и электропроводок в трубах ....... 190
Вопросы и задания для самоконтроля ........................................................................ 195

Глава 15. Эксплуатация и ремонт трансформаторов......................................... 196
15.1. Экспертная система технического диагностирования трансформаторов 
на напряжение 110–330 кВ ................................................................................. 196
15.2. Монтаж электрооборудования трансформаторных подстанций .......... 205
15.3. Ревизия оборудования комплектных трансформаторных  
подстанций ................................................................................................................. 207
15.4. Технология строительно-монтажных работ .................................................. 209
15.5. Технология испытаний трансформаторов после монтажа ...................... 213
15.6. Эксплуатация трансформаторных подстанций ........................................... 218
15.7. Сушка трансформаторов ...................................................................................... 225
Вопросы и задания для самоконтроля ........................................................................ 230

Глава 16. Монтаж коммутационных и грозозащитных аппаратов, 
разрядников и проходных изоляторов .................................................................... 231
16.1. Монтаж разъединителей ....................................................................................... 231
16.2. Монтаж выключателей нагрузки ...................................................................... 233
16.3. Монтаж масляных выключателей ..................................................................... 234

Оглавление
6

16.4. Монтаж опорных и проходных изоляторов .................................................. 235
16.5. Монтаж шин .............................................................................................................. 235
16.6. Монтаж токоограничивающих и грозозащитных аппаратов ................. 238
16.7. Монтаж разрядников ............................................................................................. 240
16.8. Ремонт пускорегулирующей аппаратуры ...................................................... 241
Вопросы и задания для самоконтроля ........................................................................ 251

Глава 17. Эксплуатация воздушных линий электропередачи ........................ 252
17.1. Эксплуатация воздушных линий электропередачи напряжением  
до 10 кВ ....................................................................................................................... 252
17.2. Осмотр воздушных линий ................................................................................... 253
17.3. Эксплуатация воздушных линий напряжением 0,38 кВ 
с самонесущими изолированными проводами ............................................ 255
17.4. Профилактические испытания воздушных линий .................................... 257
17.5. Конструкция, защита и заземление воздушных линий  
электропередачи с изолированными проводами ......................................... 259
Вопросы и заданиядля самоконтроля ......................................................................... 261

Заключение .......................................................................................................................... 262

Приложение. Арматура для крепления проводов и тросов ВЛ ........................ 263

Рекомендуемая литература ............................................................................................ 270

Посвящается дорогому 
мне человеку — сыну Василию

Предисловие

За прошедшие полвека усилия целой плеяды ученых и инженеров 
были направлены на совершенствование системы технического обслуживания и ремонта (СТОиР) различного оборудования. С развитием теории 
надежности [11] одновременно решалась задача применения теории вероятности для технического диагностирования различных систем [7, 14]. 
В 1970—1980-е годы были проведены масштабные исследования в США 
и Швеции, которые показали, что только для 8–23 % отказов их интенсивность растет с наработкой. Стало очевидно, что для 77–92 % отказов 
бессмысленно определять время ремонта по величине наработки [6]. 
До сих пор на большинстве промышленных предприятий текущий и капитальный ремонты проводятся по регламенту согласно наработке оборудования. В книге И. А. Рябинина «Надежность и безопасность структурно-сложных систем» [10] отмечается, что для обеспечения надежности 
и безопасности функционирования сложных систем необходимо развивать научные основы новых методов и технических средств комплексной 
оперативной диагностики аварийных ситуаций. Автор данного учебного 
пособия более 40 лет занимался теорией и практикой технической диагностики электрических машин, трансформаторов, кабелей, насосов, редукторов, компрессоров. После анализа статистических отказов подшипников качения и разработки диагностической модели в 90-е годы 
прошлого века была создана компьютерная программа для технического 
диагностирования подшипников перед установкой на механизм. Потребовалось более 10 лет для релизации данной идеи на отдельных предприятиях нашей республики с применением российского оборудования. 
Одновременно была разработана методика оценки степени износа изоляции высоковольтного оборудования по изменению тангенса угла диэлектрических потерь, интенсивности частичных разрядов в изоляции, 
коэффициента микропористости. Следует отметить, что на многих предприятиях по-прежнему проводят высоковольтные испытания для оценки 
степени износа изоляции. Известно, что каждое высоковольтное испытание сокращает срок службы изоляции. По этой причине МЭК запрещает 
проводить испытание изоляции постоянным током из-за возникновения 
частичных разрядов, которые весьма опасны для электрической изоляции. Многолетний опыт в области технической диагностики позволил 
автору сформулировать методологические принципы управления старе

Предисловие
8

нием энергооборудования на основе технического диагностирования 
и современных методов ремонта.
Целью изучения дисциплины «Монтаж, наладка и эксплуатация 
электрооборудования» является теоретическая и практическая подготовка студентов к самостоятельной творческой деятельности по техническому обслуживанию и ремонту электро оборудования на базе современных 
технологий.
В основу организации ремонта положены методы технической диагностики электрических машин, трансформаторов и кабелей. Это позволит 
выпускникам университетов в своей практической деятельности обес печить ремонт электрооборудования по фактическому состоянию. Активное использование технического диагностирования в процессе эксплуатации дает возможность минимизировать затраты на ремонт, обеспечить 
высокую надежность и энергоэффективность электрооборудования.
Большой износ оборудования, увеличение нагрузок, повышение 
«цены отказа», возросшие требования по обеспечению безопасности эксплуатации электроустановок, проблемы квалификации обслуживающего 
персонала значительно увеличили значимость технической диагностики.
Создание системы технического обслуживания и ремонта на основе 
технического диагностирования связано с решением ряда взаимосвязанных задач:
изучение объектов с целью определения диагностических параметров;
составление диагностической модели;
разработка алгоритмов определения технического состояния;
выбор средств измерений.
Порядок изложения материала учебного пособия соответствует указанной последовательности.
Автор выражает признательность рецензентам — кандидату технических наук, доценту В.А. Се ливанову, кандидату технических наук, доценту 
Г.С. Леневскому (Белорусско-Российский университет, г. Могилев), кандидату технических наук, доценту В.Б. Козловской, кандидату технических наук, доценту А.А. Гончар, кандидату технических наук А.В. Горностай (БНУ, г. Минск), а также О.Д. Морозовой, оказавшей большую 
помощь в компьютерной обработке материала. Особую благодарность 
автор выражает кандидату технических наук, доценту К.П. Путилину за 
содействие в написании гл. 7.
Автор с благодарностью примет все замечания и предложения, которые просит направлять на адрес издательства.

В основу организации ремонта положены методы технической диагностики электрических машин, трансформаторов и кабелей. Это позволит 
выпускникам в своей практической деятельности обеспечить ремонт 
электрооборудования по фактическому состоянию. Активное использование технического диагностирования в процессе эксплуатации дает возможность минимизировать затраты на ремонт, обеспечить высокую надежность и энергоэффективность электрооборудования.

Список основных сокращений

 
АД — асинхронный двигатель
 
АРМ — автоматизированное рабочее место
 
БД — банк данных
 
ВЛ — воздушная линия электропередачи
 
ВЛИ — воздушная линия электропередачи с изолированными проводами
 
ВН — высокое напряжение
 
ГПП — главная понижающая подстанция
 
ЕСКД — Единая система конструкторской документации
 
ЕСППР — Единая система планово-предупредительных ремонтов
 
ЕСТД — Единая система технологической документации
 
КЛ — кабельная линия электропередачи
 
КПД — коэффициент полезного действия
 
КТП — комплектная трансформаторная подстанция
 
ЛАТР — линейный автоматический трансформатор
 
МДС — магнитодвижущая сила
 
МТО — материально-техническое обеспечение
 
МЭЗ — мастерская электромонтажных заготовок
 
МЭК — Международная электротехническая комиссия
 
НН — низкое напряжение
 
НТД — нормативно-техническая документация
 
ОПН — ограничитель перенапряжения
 
ПТБ — Правила техники безопасности
 
ПТЭ — Правила технической эксплуатации
 
ПУЭ — Правила устройства и эксплуатации
 
РПН — регулятор под напряжением
 
РУ — распределительное устройство
 
СГЭ — служба главного энергетика
 
СИП — самонесущий изолированный провод
 
СН — среднее напряжение
 
СНиП — Строительные нормы и правила
 
СПУ — статическое преобразовательное устройство
 
СТОиР — Система технического обслуживания и ремонта
 
ТО — техническое обслуживание
 
ТП — трансформаторная подстанция
 
ТЭР — топливно-энергетические ресурсы
 
ЧР — частичный разряд

ГЛАВА

1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Жизненный цикл электрооборудования 
предприятий

Эксплуатация электрооборудования имеет свои жизненные 
циклы (рис. 1.1, 1.2):
применение оборудования по прямому назначению согласно 
технологическому регламенту;
планово-предупредительные осмотры и ремонты (ежесменные, ежесуточные, ежемесячные и трехмесячные);
текущий ремонт согласно системе технического обслуживания и ремонта (СТОиР);
капитальный ремонт согласно СТОиР.
Поскольку на многих предприятиях интенсивно проводится 
модернизация, то электрооборудование должно закупаться с учетом следующих характеристик: энергетическая эффективность, 
живучесть и безопасность.

Наладка нового оборудования
или оборудования после капитального ремонта

Эксплуатация

Монтаж нового оборудования 
или оборудования после капитального ремонта

Рис. 1.1. Жизненный цикл электрооборудования

1.1. Жизненный цикл электрооборудования предприятий
11

Рис. 1.2. Жизненный цикл электрооборудования во время эксплуатации

Техническое обслуживание

Периодическое
По наработке или через заданное
время без контроля технического
состояния

С периодическим контролем
диагностических параметров,
а ремонт — согласно 
техническому состоянию
а ремонт — согласно 
техническому состоянию

С непрерывным контролем
диагностических параметров,

По техническому состоянию
начало ремонта и объем согласно
техническому состоянию

Плановый
(не рекомендуется)
Неплановый
(аварийный)

Текущий
ремонт

Капитальный
ремонт

Акты на списание оборудования