Эксплуатация электрооборудования и устройств автоматики

В.А. ДАйнеко
е.П. ЗАбелло
е.М. ПрищеПоВА

эксплуатация  
электрооборудования 
и устройств  
автоматики

 
Минск 
Москва
 
«Новое знание» 
«ИНФРАМ»
2015

Допущено 
Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебного пособия для студентов учреждений  высшего образования 
по специальностям «Энергетическое обеспечение сельскохозяйственного 
производства», «Автоматизация сельскохозяйственного производства»

(соответствует направлению подготовки 35.03.06 Агроинженерия)

УДК [621.31+681.5](075.8) 
ББК 31.26я73 
 
Д14

Дайнеко, В.А.
Эксплуатация электрооборудования и устройств автоматики : учеб. пособие / В.А. Дайнеко, Е.П, Забелло, Е.М. Прищепова. — Минск : Новое знание ; М. : ИНФРА-М, 2015. — 333 с. : 
ил. — (Высшее образование).
ISBN 978-985-475-703-2 (Новое знание). 
ISBN 978-5-16-010296-2 (ИНФРА-М, print). 
ISBN 978-5-16-102236-8 (ИНФРА-М, online).

Книга содержит материал по эксплуатации электрооборудования и 
технических средств автоматики, используемых в сельскохозяйственных установках. Изложены вопросы организации эксплуатации электрооборудования, а также правила эксплуатации воздушных и кабельных линий, трансформаторных подстанций, электроприводов, электротехнического оборудования и средств автоматики.
Для студентов высших учебных заведений сельскохозяйственного 
профиля.

УДК [621.31+681.5](075.8) 
ББК 31.26я73 

Д14

 
© Дайнеко В.А., Забелло Е.П., 
Прищепова Е.М., 2014
 
© ООО «Новое знание», 2014

ISBN 978-985-475-703-2 (Новое знание).
ISBN 978-5-16-010296-2 (ИНФРА-М, print). 
ISBN 978-5-16-102236-8 (ИНФРА-М, online).

Р е ц е н з е н т ы:
кафедра «Электроснабжение» Белорусского национального технического 
университета (зав. кафедрой — кандидат технических наук, доцент В.Б. Козловская);
доцент кафедры автоматизации производственных процессов и электротехники Белорусского государственного технологического университета, кандидат технических наук, доцент В.К. Мороз

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 1 ст. 11

Оглавление

Предисловие..............................................................................................................................6

Глава 1. Теоретические основы эксплуатации электрооборудования 
и средств автоматики............................................................................................................7
1.1..Основные.понятия.и.определения.теории.эксплуатации................................7
1.2..Эксплуатационные.свойства.электрооборудования.........................................12
1.3..Оценка.эксплуатационных.свойств.электрооборудования...........................25

Глава 2. Организация эксплуатации электрооборудования 
и средств автоматики..........................................................................................................32
2.1..Цель.и.задачи.эксплуатации.электрооборудования.и.средств.
автоматики..Формы.эксплуатации.........................................................................32
2.2..Техническая.документация.электротехнической.службы..............................39
2.3..Приемка.в.эксплуатацию.электроустановок.......................................................42
2.4..Структура.электротехнической.службы.и.требования.к.персоналу..........45

Глава 3. Эксплуатация воздушных и кабельных линий.......................................52
3.1..Эксплуатация.воздушных.линий............................................................................52
3.1.1..Особенности.эксплуатации.воздушных.линий.......................................52
3.1.2..Профилактические.измерения.и.испытания.на.ВЛ.
в.процессе.эксплуатации.................................................................................54
3.1.3..Определение.мест.повреждения.на.воздушных.
электрических.линиях......................................................................................60
3.2..Эксплуатация.воздушных.линий.с.самонесущими.
изолированными.проводами.....................................................................................69
3.3..Эксплуатация.кабельных.линий..............................................................................78
3.4. Способы.определения.мест.повреждения.кабельных.линий........................88
3.5..Обнаружение.повреждений.кабельных.линий.на.трассе...............................99
3.6..Эксплуатация.внутренних.проводок................................................................... 109

Глава 4. Эксплуатация распределительных устройств 
и трансформаторных подстанций............................................................................... 113
4.1..Эксплуатация.распределительных.устройств.................................................. 113
4.2..Эксплуатация.трансформаторных.подстанций............................................... 127
4.2.1..Конструктивное.исполнение.трансформаторной.подстанции....... 127
4.2.2..Эксплуатация.силовых.трансформаторов............................................. 131
4.2.3..Испытания.трансформаторов..................................................................... 136
4.2.4..Испытание.главной.изоляции.повышенным.напряжением............ 139
4.2.5..Фазировка.трансформатора........................................................................ 146
4.2.6..Испытание.трансформаторного.масла.................................................... 147
4.2.7..Испытание.включением.толчком.на.номинальное..
напряжение........................................................................................................ 148

Оглавление
4

4.2.8..Тепловизионный.контроль.состояния.трансформаторов................ 149
4.2.9..Сушка.трансформаторов.............................................................................. 151
4.2.10..Эксплуатация.устройств.релейной.защиты,.
электроавтоматики,.телемеханики.и.вторичных.цепей................. 153
4.2.11..Прием.в.эксплуатацию.трансформаторных.подстанций............... 156

Глава 5. Эксплуатация заземляющих устройств.................................................. 158
5.1..Общие.сведения.......................................................................................................... 158
5.2..Режимы.нейтралей.распределительных.сетей................................................ 159
5.3..Режимы.заземления.нейтрали.в.электрических.сетях.
напряжением.6...35.кВ.............................................................................................. 161
5.4..Заземление.в.сетях.0,4.кВ....................................................................................... 165
5.5..Параметры.заземляющих.устройств................................................................... 169
5.6..Проверка.состояния.заземляющих.устройств................................................. 170
5.7..Измерение.сопротивления.ЗУ.подстанций.и.линий..
электропередачи......................................................................................................... 173
5.8..Проверка.цепи.фаза.—.нуль.в.электроустановках.до.1.кВ.
с.глухим.заземлением.нейтрали........................................................................... 175
5.9..Документация.на.ЗУ.электроустановки............................................................ 179
5.10..Меры.безопасности.при.контроле.ЗУ.............................................................. 179

Глава 6. Эксплуатация электроприводов................................................................. 181
6.1..Эксплуатация.электродвигателей........................................................................ 181
6.2..Влияние.условий.эксплуатации.и.режимов.работы.
электродвигателей.на.их.надежность................................................................. 191
6.3..Обеспечение.эксплуатационной.надежности.электродвигателей............ 195
6.4..Защита.электродвигателей.от.аварийных.режимов.работы....................... 197
6.5..Техническое.обслуживание.и.текущий.ремонт..
электродвигателей..................................................................................................... 200
6.6..Особенности.эксплуатации.погружных.электронасосов............................. 203
6.7..Сушка.изоляции.обмоток.электродвигателей................................................. 205
6.8..Эксплуатация.регулируемых.электроприводов.............................................. 207
6.9..Организация.обслуживания.преобразователей.частоты............................. 209

Глава 7. Эксплуатация пусковой и защитной аппаратуры 
электроустановок напряжением до 1000 В............................................................ 217
7.1..Объем.и.нормы.испытаний..................................................................................... 217
7.2..Эксплуатация.плавких.предохранителей.......................................................... 218
7.3..Эксплуатация.автоматических.выключателей................................................ 224
7.4..Эксплуатация.электромагнитных.пускателей.и.контакторов................... 228
7.5..Эксплуатация.устройств.встроенной.температурной.защиты.................. 233
7.6..Эксплуатация.устройств.защитного.отключения.......................................... 236
7.7..Эксплуатация.устройств.защиты.от.перенапряжений.
в.электроустановках.с.напряжением.до.1000.В............................................. 241

Оглавление
5

Глава 8. Эксплуатация осветительных и электротехнологических 
установок............................................................................................................................... 246
8.1..Эксплуатация.осветительных.и.облучательных.установок....................... 246
8.2..Эксплуатация.электросварочного.и.электротехнологического.
оборудования............................................................................................................... 251

Глава 9. Основы рационального выбора и использования 
электрооборудования и средств автоматики......................................................... 263
9.1..Выбор.электрооборудования.по.техническим.характеристикам............. 263
9.2..Выбор.электрооборудования.по.экономическим.критериям.................... 268
9.3..Расчет.резервного.фонда.электрооборудования............................................. 270
9.4..Учет.электроэнергии.................................................................................................. 273

Глава 10. Эксплуатация средств автоматики......................................................... 276
10.1..Контроль.за.состоянием.элементов.и.средств.автоматики...................... 276
10.2..Эксплуатация.типовых.элементов.автоматики............................................ 277
10.3..Эксплуатация.автоматических.регуляторов.
и.микропроцессорных.контроллеров............................................................... 280
10.4..Эксплуатация.устройств,.содержащих.элементы.силовой.
электроники.и.преобразовательной.техники................................................ 281
10.5..Защита.периферийного.оборудования.от.электромагнитных.
помех,.излучаемых.преобразователем.............................................................. 285
10.6..Общие.рекомендации.при.выборе.преобразователя.частоты................. 293

Глава 11. Элементы теории построения систем эксплуатационного 
обслуживания средств автоматики............................................................................ 298

Глава 12. Эксплуатация модулей и комплексов средств автоматики......... 311
12.1..Поиск.неисправностей............................................................................................ 311
12.2..Испытания.средств.автоматизированного.энергоучета............................. 318
12.3..Организация.эксплуатации.средств.измерения.и.учета..
электроэнергии.......................................................................................................... 326
12.4..Эксплуатация.автоматизированных.систем.управления.
электрохозяйством................................................................................................... 328

Список.использованных.источников.......................................................................... 331

Предисловие

От правильной эксплуатации электрооборудования и средств 
автоматики в условиях сельского хозяйства зависит эффективность производства, безопасность обслуживающего персонала, надежность электрифицированных объектов.
Особенности эксплуатации электрооборудования и средств автоматики в сельском хозяйстве связаны с условиями окружающей 
среды и режимами работы, недостатком квалифицированных специалистов, рассредоточенностью электроприемников, частыми 
перебоями в электроснабжении.
Для сохранения работоспособности электрооборудования 
и предотвращения влияния на него внешних факторов эксплуатировать его должен специально подготовленный инженернотехнический персонал в соответствии с действующими нормативными 
документами. 
Повышение 
уровня 
эксплуатации 
сельскохозяйственного электрооборудования и средств автоматики, правильный выбор современных технических средств управления и защиты обеспечит снижение интенсивности отказов основного оборудования, будет способствовать совершенствованию 
технологических процессов производства, переработки и хранения сельскохозяйственной продукции.
В данном учебном пособии, составленном на основе «Правил 
устройства электроустановок», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и других отраслевых документов, рассматриваются основные виды работ по техническому 
обслуживанию и ремонту сельскохозяйственных электроустановок и электрифицированных объектов. Оно охватывает все разделы действующей учебной программы. 
Данное издание дополнено разделами по эксплуатации 
частотно-регулируемых электроприводов, микропроцессорных 
контроллеров, технических средств АСКУЭ, инверторных сварочных аппаратов и энергосберегающих осветительных установок.
Представлен новый материал о тепловизионных методах диаг
ностирования электрооборудования.

Глава

1

ТеореТические основы эксплуаТации 
элекТрооборудования и средсТв 
авТомаТики

1.1. основные понятия и определения теории 
эксплуатации

Цель. эксплуатации. сельскохозяйственных. электроустановок. —. обеспечение. эффективной. работы. электрифицированных.
объектов. за. счет. поддержания. надежности. и. рационального. использования.электрооборудования.
В. соответствии. с. терминологией,. применяемой. в. «Правилах.
технической.эксплуатации.электроустановок.потребителей»,.эксплуатация — это.стадия.жизненного.цикла.изделия,.на.которой.
реализуется,. поддерживается. или. восстанавливается. его. качество.[5].
Различают.производственную.и.техническую.эксплуатацию.
Производственная эксплуатация — это.процесс.использования.
оборудования.по.своему.назначению.
Техническая эксплуатация —.это.комплекс.технических,.организационных.и.других.мероприятий,.обеспечивающих.поддержание.требуемого.состояния.электрооборудования.при.его.использовании.или.хранении..Электрооборудование.должно.эксплуатироваться. в. соответствии. с. требованиями. правил. технической. эксплуатации. с. соблюдением. правил. технической. безопасности.
(ПТБ),.ГОСТов.и.других.технических.нормативных.актов.

Глава 1. Теоретические основы эксплуатации
8

Основными.характеристиками.системы.технической.эксплуатации.электрооборудования.и.средств.автоматики.являются.принцип. технической. эксплуатации,. структура. ремонтного. цикла,..
периодичность. работ,. типовой. состав. операций. обслуживания.
и.ремонта,.трудоемкость.и.стоимость.работ.
Послеотказовый принцип эксплуатации. —. это. обслуживание.по.необходимости,.когда.восстановительные.работы.осуществляют.лишь.после.выхода.электрооборудования.из.строя;.плановые.профилактические.мероприятия.не.проводят.
Профилактический принцип эксплуатации. состоит. в. том,.
что. независимо. от. технического. состава. электрооборудования.
профилактические.мероприятия.проводят.в.плановые.сроки..Профилактические.мероприятия.могут.быть.календарными.или.регламентными.. Календарные. мероприятия. выполняют. в. определенные. сроки. независимо. от. режима. работы. электрооборудования,.
регламентные. —. после. регламентированной. наработки. изделия.
с.учетом.его.загрузки.
Послеосмотровой принцип эксплуатации —.это.обслуживание.по.состоянию.электрооборудования,.при.котором.в.плановом.
порядке.проводят.диагностику,.а.необходимые.профилактические.
или.восстановительные.работы.назначают.с.учетом.фактического.
состояния.оборудования.
Структура ремонтного цикла.—.это.совокупность.и.последовательность. работ,. выполняемых. при. технической. эксплуатации. электрооборудования.. Основными. эксплуатационными. работами. являются. техническое. обслуживание,. текущий. и. капитальный.ремонт.
Техническое обслуживание (ТО). —. это. комплекс. операций.
для.поддержания.исправности.или.работоспособности.оборудования.при.его.использовании.по.назначению..ТО.проводят.на.месте.
установки.оборудования.
Текущий ремонт (ТР). —. это. ремонт,. выполняемый. для. обеспечения. или. восстановления. работоспособности. изделия. и. состоящий.в.восстановлении.или.замене.отдельных.его.частей..ТР.
выполняют. на. месте. установки. электрооборудования. или. в. ремонтной.мастерской.
Капитальный ремонт (КР).—.это.ремонт,.выполняемый.для.
восстановления. исправности. изделия. и. полного. восстановления.

1.1. Основные понятия и определения теории эксплуатации
9

ресурса.всех.его.частей..Капитальный.ремонт.выполняют.специализированные.электроремонтные.предприятия.
Эксплуатация. характеризуется. временем. действия. и. местом.
и.охватывает.весь.период.существования.изделия.с.момента.приобретения. до. достижения. предельного. состояния,. при. котором.
дальнейшее. применение. его. недопустимо. или. нецелесообразно,.
а. восстановление. неоправданно.. Основные. этапы. эксплуатации:.
хранение,. транспортирование,. подготовка. к. применению,. применение.по.назначению,.техническое.обслуживание.и.ремонт.
Хранение электрооборудования.—.содержание.его.в.технически. исправном. состоянии. в. течение. установленного. срока. до.
реализации.
Транспортирование.—.перевозка.электрооборудования.в.условиях,.обеспечивающих.сохранение.его.работоспособности.
Подготовка электрооборудования к. применению. —. это. совокупность.работ.по.подготовке.изделий.к.нормальному.функционированию. в. соответствии. с. их. назначением. и. техническими..
условиями.
Применение электрооборудования по назначению.—.это.совокупность. работ,. обеспечивающих. нормальное. функционирование.
электроприемников.в.соответствии.с.техническими.условиями.
Техническое обслуживание.—.это.комплекс.работ.по.поддержанию. электрооборудования. в. исправном. или. работоспособном.
состоянии.при.подготовке.и.применении.по.назначению,.хранении.
и.транспортировании.
Ремонт. —. комплекс. операций. по. восстановлению. исправности.или.работоспособности.оборудования.
Применительно.к.электрооборудованию,.используемому.в.сель.ском. хозяйстве,. выполняются. текущий. и. капитальный. ремонты..
При.проведении.текущего.и.капитального.ремонтов.производится.
диагностирование. электрооборудования,. что. представляет. собой.
процесс.определения.его.технического.состояния.
Помимо. перечисленных. мероприятий. в. процессе. эксплуатации. проводятся:. доработки. электрооборудования,. его. списание,.
сбор,. обобщение. и. анализ. статистических. данных. по. эксплуатации,.материально-техническое.обеспечение.
Электрооборудование.в.условиях.сельского.хозяйства.подвергается.действию.различных.факторов..Условия эксплуатации.—.

Глава 1. Теоретические основы эксплуатации
10

это.совокупность.параметров,.действующих.на.электрооборудование.при.эксплуатации..К.ним.относятся:.климатические.условия,.
стабильность. параметров. электроэнергии,. механические. и. электрические. нагрузки,. квалификация. обслуживающего. персонала,.
обеспеченность.запасным.оборудованием.и.т.д.
Условия использования. характеризуют. зависимость. от. особенностей.технологического.объекта.
Условия окружающей среды.характеризуют.дестабилизирующие. воздействия. на. электрооборудование. в. периоды. работы.
и.простоя.
Условия электроснабжения. оценивают. влияние. источника.
электроэнергии.на.надежность.и.процессы.работы.электрооборудования.
Эксплуатационные свойства электрооборудования.—.объективные.особенности.или.признаки.качества,.которые.характеризуют,.в.какой.мере.то.или.иное.изделие.соответствует.требованиям.
эксплуатации.
Эксплуатация.предусматривает.наличие,.с.одной.стороны,.человека. (оператора),. с. другой. —. объекта. эксплуатации. (машины,.
аппарата),.над.которым.оператор.должен.совершать.определенные.
действия.для.получения.требуемых.результатов.
Использование. электрооборудования. оценивают,. сравнивая.
фактическое. полезное. потребление. или. преобразование. электроэнергии.Wф.с.потенциально.возможным.Wв.за.некоторый.период.
времени.(как.правило,.за.год):

.
k
W
W
и
ф

в
=
,.
(1.1)

где.kи.—.коэффициент.использования.электрооборудования.

Значение.коэффициента.зависит.от.многих.факторов..Их.взаимосвязь.может.быть.записана.в.следующем.виде:

.
k
k
k k

c
и
г
гот

п н к
= τ τ β

τ
,.
(1.2)

где.τc.—.продолжительность.использования.оборудования.за.сутки;. τг—. продолжительность. использования. оборудования. за. год;.
β —. загрузка. оборудования;. kгот. –. коэффициент. технической. го