12 Лекция. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)

12 Лекция. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)

Содержание лекции:

- компоновка и конструкция распределительных устройств.

       Цель лекции:

- знакомство с открытыми и закрытыми распределительными устройствами.

Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.

По конструктивному выполнению РУ делят на открытые и закрытые. Они могут быть комплектными (сборка на предприятии-изготовителе) или сборными (сборка частично или полностью на месте применения).

Открытое распределительное устройство (ОРУ) – распределительное устройство, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе; закрытое распределительное устройство (ЗРУ) – устройство, оборудование которого расположено в здании.

ОРУ сооружается на напряжение 35 кВ и выше. Применение ОРУ снижает стоимость и сокращает сроки установки, замены и демонтажа электрооборудования подстанции, но обслуживание ОРУ несколько сложнее, чем закрытых, и для них требуется более дорогое оборудование. Наиболее рациональной компоновкой ОРУ  является расположение оборудования в одной плоскости  (на нулевой отметке) и соединенных шин в один или несколько ярусов. Оборудование одного присоединения занимает полосу, которую называют ячейкой.

Существуют некоторые общие требования, определяющие компоновку ОРУ или ЗРУ (установку каждого изделия и конструкцию сооружения) и рег­ламентируемые ПУЭ. Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния необходимо выбирать и устанавливать таким образом, чтобы были соблюдены следующие условия:

- вызываемые усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствую­щие работе явления (искрение, выброс газов и т. п.) не смогут привести к по­вреждению оборудования и возникновению КЗ или замыкания на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу;

- при нарушении нормальных условий работы электроустановки обеспечивается необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;

- при снятом напряжении с какой-либо цепи, относящиеся к ней аппара­ты  токоведущие части и конструкции можно подвергать безопасному осмот­ру, замене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних цепей;

- обеспечение возможности удобного транспортирования оборудования.

Во всех цепях РУ следует предусматривать установку разъединяющих уст­ройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, отделителей, предохранителей, трансформато­ров тока трансформаторов напряжения и т. п.) каждой цепи от сборных шин, а также от других источников напряжения.

Указанное требование не распространяется на шкафы КРУ и КРУН с выкатными тележками,  высокочастотные заградители  и  конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, разряд­ники, устанавливаемые на выводах трансформаторов и на отходящих линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными вводами.

Для территории ОРУ и подстанций, на которых в нормальных условиях эксплуатации могут иметь место утечки масла (аппаратная маслохозяйства, склады масла, машинные помещения, а также трансформаторы и выключатели при ремонтных и других работах), должны предусматриваться устройства для его сбора и удаления в целях исключения возможности попадания в водоемы.

Подстанции 35-110 кВ следует преимущественно проектировать комплектными, заводского изготовления, блочной конструкции. Распредели­тельные устройства 35-750 кВ рекомендуется выполнять открытого типа. Распределительные устройства 6-10 кВ можно выполнять в виде комплект­ных шкафов наружной установки (КРУН). Распределительные устройства 6-10 кВ закрытого типа следует применять: в районах, где по климатическим условиям не могут быть применены КРУН; в районах с загрязненной атмо­сферой и районах со снежными и пыльными бурями; при числе шкафов более 25; при наличии технико-экономического обоснования (по требованиям заказчика).

Компоновку и конструкцию ОРУ разрабатывают для принятых номиналь­ного напряжения, схемы электрических соединений, количества присоединя­емых линий, трансформаторов и автотрансформаторов, выбранных парамет­ров и типов высоковольтной коммутационной и измерительной аппаратуры (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения) и оши­новки. При этом должны быть учтены местные условия размещения площад­ки, отведенной для проектируемого ОРУ: рельеф, грунты, размеры площадки, направления линий (коридоры для ввода и вывода линий), примыкание же­лезнодорожных путей и автомобильных дорог. Должны быть также учтены ме­стные климатические условия. Собственно ОРУ может быть выполнено ши­роким и коротким, либо узким и длинным. ОРУ может быть с гибкой, жесткой и смешанной (и гибкой, и жесткой) ошиновкой, что отразится на конструкциях для установки (подвески) этой ошиновки и на размерах этих конструкций (пролетах порталов, высоте колонн, их количестве и массе, ко­личестве опорных и подвесных изоляторов).

На подстанциях 35-330 кВ с упрощенными схемами на стороне высшего напряжения с минимальным количеством аппаратуры, разметаемых в райо­нах с загрязненной атмосферой, рекомендуется использовать открытую уста­новку оборудования высокого напряжения и трансформаторы с усиленной внешней изоляцией.

На рисунке 25 приведены план и разрез ГПП 110/6-10 кВ с трансформаторами 25-40 МВА.

Закрытые распределительные устройства 35-220 кВ следует применять в районах: с загрязненной атмосферой (где применение открытых распредели­тельных устройств с усиленной изоляцией или аппаратурой следующего клас­са напряжения, с учетом ее обмыва, неэффективно, а удаление подстанции от источника загрязнения экономически нецелесообразно, как и требование об установке специального оборудования); со стесненной городской и промыш­ленной застройкой; с сильными снегозаносами и снегопадом (а также в суро­вых климатических условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании). Здание ЗРУ должно быть без окон, и его допускается выпол­нять как отдельно стоящее, так и сблокированное со зданиями общеподстанционных пунктов управления, в том числе и по вертикали.

а – план; б – разрез; 1 – ЗРУ 6-10 кВ; 2 – трансформатор; 3 – ОРУ 110 кВ; 4 – ВЛ 110 кВ; 5 – ремонтная площадка;  6 – молниеотвод; 7 – защитный трос; 8 - разъединитель; 9 – отделитель; 10 – короткозамыкатель; 11 - разрядник; 12 – железнодорожный путь; 13 – выводы от расщепленных обмоток трансформатора.

Рисунок 25 – План и разрез ГПП 110/6-10 кВ

Герметизированные комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ)  напряжением 110 кВ и выше применяют при стесненных условиях в крупных городах и на промышленных предприятиях, а также в районах с за­грязненной атмосферой.

В условиях интенсивного загрязнения в блочных схемах трансформатор — линия рекомендуется применять трансформаторы со специальными кабель­ными вводами на стороне 110-220 кВ и шинными выводами в закрытых ко­робах на стороне 6-10 кВ.

Закрытую установку трансформаторов 35-220 кВ используют, если усиле­ние изоляции не дает должного эффекта; в атмосфере содержатся вещества, вызывающие коррозию, а применение средств зашиты нерационально; при необходимости снижения уровня шума у границ жилой застройки.

ЗРУ комплектуют ячейками КРУ внутренней установки (КРУ, КСО), открытые (ОРУ) – ячейками КРУН наружной установки.

РУ напряжением 6-10 кВ получает электроэнергию непосредственно от трансформаторов или по линиям U=6-10 кВ с шин подстанции. Количество секций шин зависит от числа ячеек отходящих линий и от наличия резкопеременных нагрузок, которые необходимо подключать на отдельные секции РУ.

Каждую отходящую от СШ РУ линию подключают к шинам через ячейку. Ячейки бывают разного вида и назначения. Все оборудование ячейки комплектуется в шкафу. Применяют ячейки КСО – комплектные стационарные одностороннего обслуживания, КРУ – выключатель не закреплен стационарно, а установлен на тележке и выкатывается из своего шкафа (на ремонт, обслуживание, осмотр).

Каждое КРУ состоит из ячеек различных присоединений: питающих вводов, отходящих КЛ и ВЛ, секционных связей, шинных ТН, разрядников, ТСН.

В зависимости от требуемой электрической схемы подбираются нужные шкафы и комплектуется РУ.

В закрытых распределительных устройствах б-10 кВ следует применять шкафы КРУ заводского изготовления. Шкафы КРУ, конструкция которых предусматривает обслуживание с одной стороны, устанавливают вплотную к стене, без прохода с задней стороны. Ширина коридора обслуживания долж­на обеспечивать передвижение тележек КРУ: для их хранения и ремонта в за­крытых распределительных устройствах необходимо предусматривать специ­альное место. Каждое из решений имеет свои достоинства и недостатки; задача проектировщика состоит в том, чтобы выбрать для местных условий наиболее целесообразное, обеспечивающее надежность, удобные условия для эксплуатации и экономичность по сравнению с другими вариантами.

Объемы шкафов КСО в 1,5-2 раза больше, чем КРУ. КРУ с масляными выключателями стоят дороже, чем КСО с ВНП.  Поэтому в целях экономии средств рекомендуется применять ячейки с ВНП там, где они проходят по техническим характеристикам, а именно: на отходящих от шин РУ линиях, питающих: ТП мощностью до 1600 кВА, БК мощностью до 400 квар, ЭД мощностью до 1500 кВт – при условии, что за весь период времени между ремонтами производится не более 100 включений-отключений.

Конструкции шкафов КРУ и КСО разнообразны. Сетка только выкатных КРУ имеет свыше 50 разновидностей в зависимости от назначения, вида аппаратов, типа вводов, способа передачи энергии  (кабель, шины, ВЛ). КСО также имеют несколько десятков модификаций. Внутри шкафы делятся на отсеки сплошными стальными перегородками.

Для большей безопасности ремонта шины расположены в одном отсеке, выключатель – в другом, разъединитель, ТТ и кабельный вывод – в другом, аппараты измерений и реле – в четвертом отсеке.

В настоящее время большинство ЗРУ 6-10 кВ при отсутствии реакторов на отходящих линиях собирается из ячеек КРУ.

Из КРУ внутренней установки чаще применяют шкафы серии КРУ2-10, КРУ2-10/2750, К-XII, К-XV, КР10/500. КРУН  U = 6-10 кВ  комплектуют из шкафов серии К-37, К-33, К-XIII, К-VI и др. Они рассчитаны на различные силы тока.

В последние годы все большее распротранение получают комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией на напряжении 110-500 кВ. Применение КРУЭ открывает новые перспективы индустриализации сроительства подстанции, позволяет уменьшить время монтажа по сравнению с традиционными РУ в 4-5 раз, улучшить условие эксплуатации и надежности работы, сокротить необходимую для подстанции площадь в 7 – 40 раз (в зависимости от напряжения).

Однако высокая стоймость ячеек КРУЭ делает их применение более оправданным в случаях, когда рещающим является размер пощадки (например, для подстанций глубоких вводов на территории промышленных предприятий или в крупных жилых массивах).

Закрытые подстанции 6-10 кВ, выполненные как РУ 10 кВ или как ЗРУ 10 кВ ГПП, по компоновке различаются мало. Распределительные устройства выполняют с однорядным или двухрядным расположением ячеек.