6.2. Классификация распределительных устройств
Распределительные устройства делятся на следующие категории:
по напряжению: до 1000 и выше 1000 В;
по месту расположения основного оборудования – открытые (ОРУ), в которых электрооборудование находится на открытом воздухе, и закрытые распределительные устройства (ЗРУ), в которых все оборудование находится внутри здания;
по типу компоновки – комплектные распределительные устройства (КРУ) и сборные.
В РУ напряжением до 1000 В провода, шины, аппараты, приборы и конструкции выбирают как по нормальным условиям работы (напряжению, току, классу точности), так и при термических и динамических воздействиях т.к.з. или предельно допустимых значениях отключаемой мощности. Необходимо, чтобы вибрация, появляющаяся во время работы аппаратов, а также сотрясения от внешних воздействий не влияли на работу распределительных устройств, не нарушали контактных соединений и не вызывали разрегулировки аппаратов и приборов. Неподвижно установленные фазы аппаратов следует монтировать на расстоянии не менее 20 мм по поверхности изоляции и 12 мм по воздуху от неизолированных токоведущих частей разных фаз, а также от неизолированных нетоковедущих металлических частей. Не допускается применение гигроскопических изоляционных материалов, таких, как асбестоцемент, картон, мрамор и другие, в открытых установках и в устройствах, устанавливаемых в сырых и особо сырых помещениях.
В распределительных устройствах напряжением выше 1000 В расстояния между электрооборудованием, аппаратами, токоведущими частями, изоляторами, ограждениями, конструкциями и т. п. устанавливаются таким образом, чтобы при нормальном режиме работы электроустановки возникающие физические явления (усилия, нагрев, электрическая дуга, искрение, выброс газов и др.) не могли привести к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания.
На рис. 6.1, 6.2 представлены два типа конструктивного выполнения РУ высшего напряжения подстанции 110 кВ.
Рис. 6.1. ЗРУ подстанции 110 кВ
Рис. 6.2. ОРУ подстанции 110 кВ
Закрытыми выполняются распределительные устройства любых классов напряжения – от 0,4 кВ до 500 кВ (750-1150 кВ).
Конструкция ЗРУ определяется величиной напряжения и особенностями используемых коммутационных и других электрических аппаратов.
Для РУ до 1000 В, в которых в качестве коммутационных аппаратов применяют рубильники, плавкие вставки, контакторы, наибольшее распространение получило выполнение РУ в виде распределительных щитов простейшей конструкции.
Для РУ напряжением 3-20(35) кВ, в которых в качестве отключающих аппаратов используются силовые выключатели, выключатели нагрузки, плавкие предохранители, разъединители, наилучшей конструкцией является выполнение РУ из отдельных камер (ячеек) или шкафов с воздушной или элегазовой изоляцией.
Современные ЗРУ высоких, сверхвысоких и ультравысоких классов напряжения (выше 110 кВ) выполняются в виде комплектных герметичных ячеек с элегазовой изоляцией.
ЗРУ обладают следующими преимуществами: удобство обслуживания при низких температурах и неблагоприятных погодных условиях; сокращение занимаемой площади РУ; аппараты неподвержены воздействию окружающей среды (загрязнению, запылению, колебаниям температуры и ветра).
Недостатками ЗРУ можно считать: увеличение объема строительных работ; сложность выполнения расширения и реконструкции; значительные капиталовложения.
Открытыми выполняют распределительные устройства при напряжении от 35 кВ до 500 кВ (750–1150 кВ) включительно. При таких напряжениях ОРУ по сравнению со ЗРУ обладают следующими преимуществами: меньший объем строительных работ; экономичность; снижение уровня опасности распространения повреждений вследствие больших расстояний между аппаратами смежных цепей; высокая скорость возведения; доступность оборудования для осмотра и контроля; возможность расширения.
Недостатки ОРУ: трудности в обслуживании, связанные с работой персонала на открытом воздухе при любых погодных условиях; большая площадь сооружения; подверженность аппаратов резкому изменению температуры окружающей среды, отсутствие защиты от загрязнения, запыления и т.д. Все выше перечисленное усложняет эксплуатацию ОРУ и вынуждает применять аппараты специальных конструкций (для наружной установки), что увеличивает капиталовложения. При установке электрооборудования распределительных устройств на открытом воздухе в шкафах предусматривается местный подогрев для обеспечения нормальной работы аппаратов, оборудования, реле и измерительных приборов.
Область применения ЗРУ
РУ 10(6) кВ выполняют закрытыми в следующих случаях: в районах, где по климатическим условиям, условиям загрязнения атмосферы или наличия снежных заносов и пыльных уносов, невозможно применение КРУН; при числе шкафов более 15 шт.; на подстанциях с высшим классом напряжения 330-750 кВ; при наличии технико-экономического обоснования.
ЗРУ 35-220 (500) кВ применяются в районах:
с загрязненной атмосферой, где применение ОРУ с усиленной изоляцией или аппаратурой следующего класса напряжения с учетом ее обмыва не эффективно, а удаление ПС от источника загрязнения экономически нецелесообразно;
требующих установки оборудования исполнения ХЛ при отсутствии аппаратов такого исполнения;
стесненной городской и промышленной застройки;
с сильными снегозаносами и снегопадами, а также в особо суровых климатических условиях и при стесненных площадках при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Классификация РУ по способу компоновки
По способу компоновки (вне зависимости от места расположения основного оборудования) современные РУ подразделяются на комплектные и сборные.
Сборные распределительные устройства выполняют из отдельных элементов и узлов (шкафы, ячейки, панели, аппараты и т.п.), изготовленных и укомплектованных на заводах или в мастерских.
Комплектные распределительные устройства (КРУ) полностью изготавливают на заводах, на месте устанавливают их укрупненные элементы.
В сборных РУ все или почти все составные элементы собираются отдельно друг от друга. КРУ состоят из шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами измерения, защиты и автоматики и соединительных элементов, поставляемых в собранном или подготовленном к сборке виде.
Ячейки комплектных распределительных устройств классифицируются следующим образом:
ячейки КРУ, предназначенные для установки в зданиях и помещениях;
ячейки КРУЭ (комплектных элегазовых распределительных устройств), все элементы которых заключены в оболочки, заполненные элегазом. Элегаз (SF6) выполняет функцию изолирующей и/или дугогасящей среды;
КСО – камеры сборные одностороннего обслуживания;
ячейки КРУН (комплектных распределительных устройств наружного исполнения), предназначенные для установки вне зданий и помещений.
Комплектные устройства по сравнению с обычными конструкциями электротехнических установок обладают следующими основными преимуществами:
значительное уменьшение объема строительно-монтажных работ и сокращение сроков их выполнения;
большая экономия трудозатрат;
улучшение качества электроустановок, увеличение надежности и безопасности их обслуживания и сокращение эксплуатационных расходов;
обеспечение удобства и быстроты при расширении и реконструкции;
упрощение комплектации и снабжения при производстве строительно-монтажных работ;
сокращение объемов и сроков проектирования.
Главный недостаток КРУ (особенно КРУЭ) – высокая стоимость.
Применение комплектных устройств является основой индустриализации строительно-монтажных работ при сооружении электрических станций, подстанций и электроустановок промышленных предприятий.