Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Серия основана в 2001 году




Ю.Д. СИБИКИН
М.Ю. СИБИКИН
МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И УСТАНОВОК

           УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

2-е издание, стереотипное


                         Рекомендовано экспертным советом по профессиональному образованию Министерства образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для учащихся среднего профессионального образования


znanium.com
электронно-библиотечная система
Москва
ИНФРА-М


2023

УДК 621.31(075.32)
ББК 31.16я723

     С34






     Рецензенты:
        Мельниченко Е.Ф., инженер;
        Вельк О.Д., кандидат технических наук



      Сибикин Ю.Д.
С34 Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок : учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. — 2-е изд., стер. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 464 с. — (Среднее профессиональное образование). — DOI 10.12737/1872623.

         ISBN 978-5-16-017754-0 (print)
         ISBN 978-5-16-110523-8 (online)

         В учебном пособии приведены общие сведения о материалах, инструменте, приспособлениях и механизмах, используемых электромонтажниками и электромонтерами в процессе работ. Даны некоторые технические характеристики важнейших электроустановок. Рассмотрены способы и приемы монтажа, эксплуатации, ремонта электрооборудования и электрических сетей промышленных предприятий.
         Для учащихся учреждений среднего профессионального образования по специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)». Может быть полезно при переподготовке и повышении квалификации профильных специалистов, мастерам производственного обучения, рабочим на производстве.

УДК 621.31(075.32)
ББК 31.16я723


ISBN 978-5-16-017754-0 (print)
ISBN 978-5-16-110523-8 (online)

© Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю., 2013, 2022

ПРЕДИСЛОВИЕ


   Структурные преобразования в экономике России, планируемые правительством в долгосрочной концепции, предусматривают не только ее стабилизацию, но и существенное развитие, в первую очередь за счет производства новых видов материалов, комплектующих изделий, высокопроизводительного специального технологического оборудования для выпуска конкурентоспособной продукции.
   Реализация намеченных правительством программ возможна только при условии технического перевооружения предприятий, успешного проведения конверсии оборонно-промышленного комплекса, восстановления научно-технического и технологического паритетов России на мировом рынке достижений науки и техники. Все это позволит преодолеть кризисные явления и дополнительно создать новые рабочие места.
   В этих условиях большое значение приобретает выпуск технической литературы, освещающей основные вопросы монтажа, эксплуатации и ремонта современных электроустановок. В такой комплексности заключается основное отличие данной книги от других известных трудов в этой области, что расширяет круг ее возможных читателей.
   В настоящем пособии обобщены нормативные материалы и практические рекомендации по прогрессивным технологиям электромонтажных работ, обслуживанию и ремонту основных видов электротехнических установок, используемых в схемах электроснабжения, силовом и осветительном электрооборудовании.
   Материал книги поможет электромонтерам повысить квалификацию без отрыва от производства, а учащимся учреждений среднего профессионального образования — приобрести глубокие знания по широкому кругу технологических вопросов ведения монтажных работ, техническому обслуживанию и ремонту электрооборудования. Состав и объем сведений, сконцентрированные в данном пособии, соответствуют требованиям подготовки электромонтеров по монтажу электрооборудования и сетей промышленных предприятий, а также программе слушателей электротехнических учреждений среднего профессионального образования по специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)».

РАЗДЕЛ 1. МОНТАЖ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И СЕТЕЙ





ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

§ 1. РОЛЬ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ В РАЗВИТИИ РОССИИ

   Важную роль в развитии отечественной электротехники сыграли труды русских ученых и изобретателей П.Н. Яблочкова, А.Н. Лодыгина, М.О. Доливо-Добровольского и др. Приоритет в создании и применении трехфазной системы переменного тока принадлежит М.О. Доливо-Добровольскому, который в 1891 г. осуществил передачу электрической энергии мощностью около 150 кВт при напряжении 15 кВ на расстоянии 175 км. Им же были созданы синхронный генератор, трехфазный трансформатор и асинхронный двигатель.
   Электрификация является стержнем строительства экономики нашей страны. В 1920 г. Всероссийский съезд Советов утвердил Государственный план электрификации России (ГОЭЛРО), который предусматривал в течение 10—15 лет строительство тридцати новых районных электростанций, производящих до 8,8 млрд кВт • ч электроэнергии в год. Этот план был выполнен за 10 лет. С 1930 г. крупные городские районные тепловые электростанции (ГРЭС) стали постепенно объединять в энергетические системы, которые и в настоящее время остаются главными производителями электроэнергии для подавляющего большинства предприятий.
   Принципом развития энергосистемы РФ является производство электроэнергии на крупных электростанциях, объединяемых в Единую энергосистему страны общей высоковольтной сетью 500—1150 кВ.
   Единая энергетическая система России представляет собой уникальный электроэнергетический комплекс, объединяющий 65 энергосистем (всего их в стране 75) около 450 электростанций (из 700 по стране) с суммарной установленной мощностью примерно 194 млн кВт (из 216 млн кВт), а также более 2,2 млн км электрических сетей всех классов напряжения (из 2,5 млн км), в том числе около 400 тыс. км (из 440 тыс. км) линий электропередачи напряжением ПО, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, трансформаторные подстанции общей мощностью почти 470 млн кВА (из 530 млн кВА). В составе генерирующих мощностей тепловые электростанции (ТЭС) составляют примерно 70 %, доля гидроэлектростанций (ГЭС) — 20 % и атомных электростанций (АЭС) — около 10 %.
   До 1960 г. мощность крупных генераторов тепловых электро-4

станций (ТЭС) составляла 100 МВт. На одной электростанции устанавливали шесть — восемь генераторов. Поэтому мощность крупных ТЭС составляла 600—800 МВт. После освоения блоков 150—200 МВт мощность крупнейших электростанций повысилась до 1200 МВт, а после освоения блоков 300 МВт — до 2400 МВт.
   В настоящее время вводят тепловые электростанции мощностью 6000 МВт с блоками 500—800 МВт.
   Эффективность объединения энергосистем обусловлена экономией суммарной установленной мощности генераторов за счет совмещения максимумов нагрузки энергосистем, сдвинутых во времени в различных географических поясах; уменьшения необходимой мощности аварийного и ремонтного резерва в энергообъединении по сравнению с разрозненными системами; укрупнения электростанций и улучшения режима их работы благодаря взаимопомощи объединенных общей сетью энергосистем при отклонениях от плановых балансов выработки и потребления электроэнергии.
   Получаемый эффект существенно превышает затраты на строительство и эксплуатацию межсистемных линий электропередачи. В 2020 г. производство электроэнергии в РФ приблизится к 1240 млрд кВт ■ ч., а в 2000 г. оно составило 879 млрд кВт • ч.
   Из общего количества вырабатываемой в стране электроэнергии более 50% преобразуется в механическую энергию с помощью электропривода.
   Электропривод является наиболее энергоемким потребителем электроэнергии, определяющим экономическую эффективность производственных процессов и темпы повышения производительности труда.
   Основной технико-экономической тенденцией развития электропривода до 2020 г. является расширение областей применения электроприводов переменного тока. Отсутствие коллектора, присущего двигателям постоянного тока, снимает ограничения по мощности привода и позволяет повышать его перегрузочную способность. Реальными стали разработки регулируемых электроприводов практически неограниченной мощности. В настоящее время выполняют заказы на такие электроприводы мощностью до 100 МВт. Освоение производства силовых транзисторов обеспечивает возможность создания высокодинамичных глубокорегулируемых электроприводов для станкостроения и робототехники.
   Увеличение электропотребления на душу населения все более остро ставит задачу необходимости создания принципиально новых эффективных методов потребления огромных количеств электроэнергии. Достижения физики твердого тела, улучшение характеристики магнитных металлов, исследование сверхпроводимости, достижения химии и т. д. позволят в ближайшие годы существенно изменить конструкции двигателей, преобразователей, высоко- и

5

низковольтной аппаратуры, электронного оборудования и информационной техники.
   Электротехнической промышленностью России освоена широкая номенклатура электрифицированных товаров народного потребления, в том числе кухонных процессоров, гладильных автоматов, микроволновых печей, многофункциональных пылесосов, посудомоечных и бельесушильных машин холодильников и др.
   Электрификация прочно вошла во все сферы народного хозяйства. От ее успешного развития во многом зависят экономика страны и благополучие народа.



§ 2. НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНИКА

   Нормативные документы устанавливают правила, обязательные при проектировании, инженерных изысканиях, выполнении строительных и монтажных работ при строительстве новых, реконструкции, расширении и техническом перевооружении действующих предприятий, зданий и сооружений, а также при производстве строительных конструкций, изделий и материалов. Соблюдение требований правил и норм обеспечивает технический уровень, качество, экономичность, надежность, долговечность и удобство в эксплуатации сооружений и способствует сокращению сроков строительства. Нарушение правил и норм может привести к поражению электрическим током людей, авариям, пожарам, взрывам.
   Документация на строительство предприятий, зданий и сооружений разрабатывается в соответствии с требованиями СНиП 11-01-95 и СП 11-101-95.
   Электромонтажники особенно хорошо должны знать и соблюдать правила организации и производства работ по монтажу и наладке электротехнических устройств СНиП 3.05.06—85 «Электротехнические устройства», правила устройства электроустановок (ПУЭ) 1998 г. издания.
   Нормативные документы СН и ПУЭ являются общероссийскими. Они обязательны для исполнения всеми министерствами и ведомствами, а также организациями, учреждениями и предприятиями независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.
   Обозначение СНиП 3.05.06—85 расшифровывается так: СНиП — строительные нормы и правила; цифра 3— часть 3 СНиП «Организация, производство и приемка работ»; цифра 05— группа 5-й части 3 СНиП; цифра 06— порядковый номер данного документа в группе 5-й части 3 СНиП; цифры 85, последние цифры года утверждения документа —1985.


6

   При производстве работ электромонтажники должны также соблюдать требования ведомственных (отраслевых) строительных норм по монтажу отдельных видов электроустановок и требования, приведенные в технической документации предприятий — изготовителей электрооборудования.
   Безопасность труда электромонтажника во многом зависит от соблюдения им требований, изложенных в «Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок» и ГОСТ 12.3.032—84 «Работы электромонтажные. Общие требования безопасности». В данном случае 12— шифр системы стандартов безопасности труда (ССБТ); 3— шифр подсистемы; 032— порядковый номер в подсистеме; 84— год утверждения стандарта.



§ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ И ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

   Совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с помещениями и сооружениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электроэнергии или преобразования ее в другой вид энергии, называют электроустановкой.
   По условиям электробезопасности электроустановки в соответствии с ПУЭ разделяют на электроустановки напряжением до 1 и выше 1 кВ.
   Электропомещениями называют помещения или ограждаемые, например, сетками части помещений, доступные только для обслуживающего персонала, в которых эксплуатируемое оборудование установлено для производства, преобразования или распределения электроэнергии.
   Все помещения в зависимости от условий окружающей среды, проводимости полов, а также размещения электрооборудования и соединенных с землей металлических конструкций делят по степени опасности поражения током на три класса: с повышенной опасностью, особо опасные и без повышенной опасности.
   При определении класса помещения в зависимости от наличия признака опасности в нем следует руководствоваться указаниями, приведенными в табл. 1 и 2.
   Выпускаемые электротехнической промышленностью России изделия и оборудование, согласно требованиям системы стандартов безопасности труда (ССБТ), относят к различным классам по способу защиты человека от поражения электрическим током и различным степеням защиты от соприкосновения с токоведущими или движущимися частями и от попадания внутрь оболочки посторонних твердых тел и воды. Характеристики изделий, степеней защиты и их условные обозначения, нанесенные на таблички с паспортными данными, приведены в табл. 3—5:

7

Таблица 1. Классификация помещений по степени опасности поражения людей электрическим током

        Класс                           Характеристика                  
С повышенной опасно-   Характеризуются наличием в помещениях одного     
стью                   из следующих условий, создающих повышенную       
                       опасность: сырости; токопроводящей пыли; токопро                       водящих полов (металлических, земляных, железобе                       тонных, кирпичных и т.д.); высокой температуры;  
                       возможности одновременного прикосновения чело-   
                       века к имеющим соединения с землей металлоконст- 
                       рукциям зданий, технологическим аппаратам,       
                       механизмам, с одной стороны, и металлическим кор                       пусам электрооборудования, --- с другой          
Особо опасные          Характеризуются наличием одного из следующих     
                       условий, создающих особую опасность: особой сыро                       сти; химически активной среды; одновременно двух 
                       или более условий повышенной опасности           
Без повышенной опасно- Характеризуются отсутствием условий, создающих   
сти                    повышенную или особую опасность                  

Таблица 2. Классификация помещений по характеру окружающей среды

       Класс         Характеристика (признаки)                         
Нормальное           Сухое помещение, в котором отсутствуют призна-    
                     ки, свойственные жарким, пыльным помещениям и     
                     помещениям с химически активной средой            
Сухое                Относительная влажность воздуха в помещении не    
                     превышает 60 %                                    
Влажное              Пары или конденсирующаяся влага выделяются в      
                     помещении временно и в небольших количествах;     
                     относительная влажность воздуха в нем более 60, но
                     не более 75 %                                     
Сырое                Относительная влажность воздуха в помещении       
                     длительное время превышает 75 %                   
Особо сырое          То же, около 100 % (потолок, стены, пол и предме- 
                     ты, находящиеся в помещении, покрыты влагой)      
Жаркое               Температура воздуха в помещении длительное вре-   
                     мя превышает 30°С                                 
Пыльное              По условиям производства технологическая пыль     
                     в помещении выделяется в таком количестве, что    
                     может оседать на проводах, проникать внутрь машин,
                     аппаратов и т.д. Пыльные помещения подразделяют-  
                     ся на помещения с проводящей и непроводящей       
                     пылью                                             
С химически активной По условиям производства в помещении содержат-    
средой               ся (постоянно или длительно) пары или образуются  
                     отложения, разрушающе действующие на изоляцию     
                     и токоведущие части электрооборудования           

8

Таблица 3. Классы электротехнических изделий по способу защиты человека от поражения электрическим током

№ п/п Класс                         Характеристика                        
1     0     Изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию и не      
            имеющие элементов для заземления, если эти изделия не отнесены
            к классам II и III                                            
2     0,1   Изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию, элемен-  
            ты для заземления и провод без заземляющей жилы для присоеди- 
            нения к источнику питания                                     
3     I     Изделия ^имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию и элемент 
            заземления                                                    
4     II    Изделия, имеющие двойную или усиленную изоляцию и не име-     
            ющие элементов для заземления                                 
5     III   Изделия, не имеющие ни внутренних, ни внешних электрических   
            цепей с напряжением свыше 42 В**                              

      В случае, если изделие класса 1 имеет провод для присоединения к источнику питания, этот провод должен иметь заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом.

       Изделия, получающие питание от внешнего источника, могут быть отнесены к классу III в том случае, если они предназначены для присоединения непосредственно к источнику питания напряжением не выше 42 В. При использовании в качестве источника питания трансформатора или преобразователя его входная и выходная обмотки не должны быть электрически связаны; между ними должна быть двойная или усиленная изоляция.




Таблица 4. Характеристика степеней защиты персонала и электрооборудования

Условное                            Степень защиты                            
обозначе-                                                                     
   ние                                                                        
          Персонала от соприкосновения с    Оборудования от проникновения    
          токоведущими или движущимися      воды внутрь оболочки             
          частями оборудования от попада-   Защита отсутствует               
          ния внутрь оболочки посторонних   Защита от капель сконденсиро-    
          твердых тел                       вавшейся воды. Капли сконденси-  
          Защита отсутствует                ровавшейся воды, вертикально     
          Зашита от случайного соприкос-    падающие на оболочку, не должны  
0         новения большого участка поверх-  оказывать воздействия на оборудо1         ности тела человека с токоведущи- вание, помещенное в оболочку     
          ми или движущимися частями                                         
          внутри оболочки. Отсутствует за-                                   
          щита от преднамеренного доступа к                                  
          этим частям.                                                       
          Защита оборудования от попада-                                     
          ния посторонних крупных твердых                                    
          тел диаметром не менее 50,0 мм                                     

9

Продолжение табл. 4

Условное обозначение

Степень защиты

2

4

5

  Защита от возможности соприкосновения пальцев с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями. Защита оборудования от попадания посторонних твердых тел диаметром не менее 12,0 мм
  Защита от соприкосновения инструмента, проволоки или других подобных предметов, толщина которых превышает 2,5 мм, с токоведущими или движущимися частями внутри оболочки. Защита оборудования от попадания посторонних тел диаметром не менее 2,5 мм
  То же, толщина которых превышает 1 мм, с токоведущими частями внутри оболочки. Защита оборудования от попадания посторонних мелких твердых тел толщиной не менее 1 мм
  Полная защита персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися частями, находящимися внутри оболочки. Защита оборудования от вредных отложений пыли



6

  То же, полная защита оборудования от попадания пыли

  Защита от капель воды. Капли воды, падающие на оболочку, наклоненную под углом не более 15 к вертикали, не должны оказывать воздействия на оборудование, помещенное в оболочку

  Защита от дождя. Дождь, падающий на оболочку, наклоненную под утлом не более 60° к вертикали, не должен воздействовать на оборудование, помещенное в оболочку




  Зашита от брызг. Брызги воды любого направления, попадающие на оболочку, не должны воздействовать на оборудование, помещенное в оболочку

  Защита от воздушных струй. Вода, выбрасываемая через наконечник на оболочку в любом направлении при условиях, указанных в стандартах или ТУ на отдельные виды электрооборудования, не должна оказывать воздействие на оборудование, помещенное в оболочку
  Зашита от воздействий, характерных для палубы корабля (включая оборудование). При захлестывании морской волной не должна попадать в оболочку при условиях, указанных в стандартах или ТУ на отдельные виды электрооборудования
  Защита при погружении в воду. Вода не должна проникать в оболочку при давлении в течение времени, указанного в стандартах или ТУ на отдельные виды электрооборудования
  Защита при неограниченно длительном погружении в воду при давлении, указанном в стандарте или ТУ на отдельные виды электрооборудования. Вода не должна проникать внутрь оболочки


10