5.2. Комплектні розподільчі пристрої (кру)

КРУ складаються із шаф (чарунок), у яких змонтовані комутаційні, захисні і вимірювальні пристрої з ланцюгами первинної і вторинної комутації. Випускаються стаціонарні КРУ і викатні типи і кількість чарунок визначають по сітці даної серії залежно від призначення: ввідні, секційні і фідерні.

На підстанціях збагачувальних фабрик і кар'єрів застосовуються КРУ з викотним візком серій КРУ-2-10Э и К-ХП і стаціонарного виконання КСО-266, КСО-272 і КС0-366.

На шахтних підстанціях влаштовуються КРУВ-6 у вибухобезпечному виконанні на потужність відключення 100 МВА з електромагнітним повітряним вимикачем ВЭВ-6 на 200 МВА.

КРУВ-6 забезпечує ручне і дистанційне включення і відключення, максимальний і мінімальний захист, автоматичне однократне включення АПВ і АВР, сигналізацію і ряд інших функцій.

Для шахт, не небезпечних по газу і пилу, застосовуються пристрої серії КРУРН-6. Електрична схема (мал. 7.2) його забезпечує ті ж функції, що і схема КРУВ-6. Основні технічні дані ідентичні: U= 6 кв; I_н= 100,160,200,320,400,600 А; I_отк = 9,6 кА; S_откл = 100 мВА.

Маса і габаритні розміри КРУВ-6 1250 кг і 1350x1000x1420 мм і відповідно КРУРН-6 890 кг і 1400x800x180 мм.

5.3. Трансформаторні розподільчі і пересувні підстанції

Комплектні трансформаторні підстанції (КТП) зовнішньої і внутрішньої установки розраховані на приєднання до повітряних або кабельних мереж напругою 6/10 кВ.

Пересувні комплектні трансформаторні підстанції (ПКТП) (мал.7.3) потужністю 400 кВА призначені для живлення бурових верстатів, освітлювальних установок, насосів водовідливу і інших низьковольтних споживачів кар'єрів напругою 380/660 В.

У вугільних і рудних шахтах широко застосовують пересувні підстанції

Рис 6.1. Масляні вимикачі:

Рис 6.2. Електрична

а – бакові ВМЕ-6 схема распредустройства

б – горшкові ВМП-10 КРУРН-6 і КРУВ-6

(1 - рухливий контакт;

2 - нерухомий контакт;

3 - дугогасильна камера)

Рис 6.3. Електрична схема пересувної кар'єрної підстанції серії ПКТП-400/6

серії ТСВП на потужність 100, 160, 250, 400 і 630 ква. Підстанція (МАЛ 7.4) складається із силового трансформатора розподільчих пристроїв вищої (РУВН) і нижчої (РУНН) напруги і ходової частини.

На гірничорудних підприємствах дільничні трансформаторні підстанції частот улаштовуються стаціонарними. На стороні високої напруги розміщаються чарунки КРУРН-6, на стороні низької напруги розподільчі пристрої серії ЩРДУ-0,4. У ЩРДУ-0,4 змонтована апаратури що дозволяє здійснювати централізований контроль за роботою підстанцій, диспетчерське керування ними, телевимірювання опору ізоляції мереж, захисне відключення при витоку струму і коротких замикань, а також АПВ ліній.

Питання для самоконтролю

1. Які особливості конструкції і принципу роботи апаратів високої напруги?

2. З яких елементів складається комплектний розподільний пристрій?

3. У чому принципова різниця трансформаторних підстанцій для збагачувальних фабрик, кар'єрів і шахт?

4. Якими захистами забезпечуються ТСВП?

Лабораторна робота № 7

Вивчення конструктивного виконання відкритого розподільного пристрою

вищої напруги

Ціль роботи: Вивчити конструктивне виконання й керування відкритим розподільним пристроєм напругою 110-35/10 кв головної підстанції промислового підприємства (ГПП).

1. Краткие теоретические сведения

Для напруги 35 кв і вище звичайно споруджуються відкриті розподільні пристрої (ВРП). Конструкції ВРП різноманітні й залежать від вищої й нижчої напруг, прийнятої схеми електричних з'єднань, наявності на стороні вищої напруги (ВН) вимикачів або коротковмикачів і віддільників, що їх замінюють, і їхнього розміщення стосовно повітряної лінії електропередачі (ЛЕП) і трансформатора.

Застосування ВРП зменшує вартість і термін спорудження підстанції, але вимагає більш дорогого електроустаткування й ускладнює обслуговування.

Опори ліній електропередачі є конструкціями для підвіски проводів і грозозахисних тросів повітряних ліній електропередачі (ЛЕП). Розрізняють анкерні й проміжні опори. Жорстка й міцна конструкція анкерних опор витримує значні зусилля від натягу проводів; анкерні опори встановлюють на початку й наприкінці ЛЕП, на поворотах, при переходах через водні перешкоди й у горах. Проміжні опори мають менш міцну конструкцію; вони служать, головним чином, для підтримки проводів і тросів на прямих ділянках траси ЛЕП.

Основними конструктивними елементами є: стояки, фундаменти, траверси й відтягнення. Для опорних конструкцій у ВИП використовується залізобетон або метал, ошиновка виконується частіше гнучким проводом, що за допомогою гірлянд ізоляторів кріпиться до опор. Контактні з'єднання здійснюються зварюванням або на затискачах, що пресуються.

Ізолятор електричний є пристроєм для електричної ізоляції й механічного зв'язку частин електричного пристрою, що перебувають під різними електричними потенціалами. Ізолятор складається з діелектрика (власне ізолятор) і деталей для його кріплення (арматури). Найбільше часто ізолятори виготовляють із порцеляни й стекла. В ізоляторах ліній електропередачі й відкритих розподільних пристроїв електричних станцій і підстанцій для збільшення напруги перекриття (електричного розряду по поверхні) зовнішня поверхня робиться складної форми, що подовжує шлях перекриття.

Для ВЛ застосовують наступні типи ізоляторів:

при напрузі 6-10 кВ - штирові порцелянові й скляні;

при напрузі 20-35 кВ - штирові порцелянові;

при напрузі від 35 кВ і вище - підвісні порцелянові ізолятори.

Гірлянди підвісних ізоляторів бувають підтримуючі й натяжні. Підтримуючі гірлянди розташовуються вертикально на проміжних опорах. Натяжні гірлянди розміщаються на анкерних опорах майже горизонтально.

Кількість ізоляторів у гірлянді залежить від номінальної напруги й необхідного рівня ізоляції. На дерев'яних опорах при напрузі 35 кВ ставлять два підвісні ізолятори в гірлянді; на металевих опорах - на один - два ізолятори більше.

На повітряних лініях напругою вище 220 кВ для захисту гірлянд від ушкоджень при виникненні дуги к.з. застосовують захисні роги й кільця.

У відкритих розподільних пристроях для кріплення ошиновок або установки апаратів, що перебувають під напругою, звичайно, використають опорні ізолятори штирового типу, які при дуже високих напругах (до 220 кВ) збирають у колонки, установлюючи один на іншій.

Роз'єднувач – це високовольтний комутаційний апарат, призначений для роз'єднання й перемикання окремих ділянок електричних ланцюгів при відсутності в них струму; створює видимий (безпосередньо) розрив електричного кола. Роз'єднувачі застосовують у високовольтних розподільних пристроях, головним чином, для забезпечення безпеки профілактичних і ремонтних робіт на відключених ділянках. В окремих випадках за допомогою роз'єднувачів відключають невеликі струми (наприклад, струми намагнічування трансформаторів невеликої потужності або струми ненавантажених ліній невеликої довжини). Роз'єднувачі застосовують також для секціонування шин і перемикання електричних ліній з однієї системи шин розподільного пристрою на іншу.

Роз'єднувач складається з рухливих і нерухомих контактів, укріплених на ізоляторах. Для приведення в дію рухливого контакту використають ізолятор, за допомогою якого він зчленовується із приводом. Роз'єднувачі розрізняють:

по роду установки (внутрішні, зовнішні);

по числу полюсів (однополюсні, триполюсні й ін.);

по способу керування (ручні, дистанційні).

Для зовнішньої установки широко використовуються роз'єднувачі поворотного типу РНД. На рисунку 1 представлений роз'єднувач типу РНДЗ-1 на напругу 220 кВ і номінальний струм 2 кА.

На рамі 1 змонтовані нерухомі ізолятори 2 і рухливі ізолятори 3, які можуть обертатися навколо своєї вертикальної осі. З рухливим ізолятором зв'язані контакти роз'єднувача у вигляді ножів 5, що обертаються в горизонтальній площині. Місця зчленування рухливих деталей захищені кожухом 4. Для розмикання ножів 5 повертається правий ізолятор 3, що за допомогою тяги 8 повертає лівий ізолятор 3. При необхідності правий ніж у положенні «відключене» може бути заземлений за допомогою додаткового ножа 7, що обертається у вертикальній площині й замикається з контактом 6. Завдяки механічному блокуванню заземлення можливо тільки при відключеному положенні ножів 5. Роз'єднувачі такого типу застосовуються при напрузі до 750 кВ.

Рисунок 1 - Роз'єднувач типу РНДЗ-1

Короткозамикач - це швидкодіючий контактний апарат, за допомогою якого по сигналі релейного захисту створюється штучне КЗ мережі. На рисунку 2 представлений короткозамикач КЗ-110 на напругу 110 кв.

На сталевій коробці 1 установлений опорний ізолятор 2. Угорі опорного ізолятора розташований нерухомий контакт 3, що перебуває під високою напругою. Рухливий заземлений контакт - ніж 4 укріплений на валу 5 привода короткозамикача. Для створення необхідної міцності ніж 4 має ребро жорсткості 6. Основа 1 ізольована від землі й приєднується до одного кінця первинної обмотки трансформатора струму, другий кінець якої заземлений. На вал 5 діє пружина привода, що заводиться у відключеному стані. Для вмикання подається команда на електромагніт привода, що звільняє засувку механізму. Під дією пружини ніж переміщається у вертикальній площині нагору, і заземлює контакт 3. Час вмикання такого короткозамикача 0,15-0,25 с.

Рисунок 2 - Короткозамикач КЗ-110 (а) та віддільника ОД-110У (б)

Керування короткозамикача здійснюється приводом ШПКМ, який виконується із двома реле максимального струму й котушкою відключення. Короткозамикач включається автоматично під дією пружинного механізму при спрацьовуванні приводу від релейного захисту.

Віддільник являє собою роз'єднувач, що швидко відключає знеструмлений ланцюг після подачі команди на його привід. Якщо в звичайному роз'єднувачі швидкість відключення мала, то у віддільнику процес відключення триває 0,5-1 с.

В основу конструкції віддільника ОД-110У на 110 кВ покладений роз'єднувач з обертанням ножів 1 у горизонтальній площині (рис.2). Надавання руху колонок 2 здійснюється пружинним приводом 3 з електромагнітним керуванням. У включеному положенні пружини привода заведені. При подачі команди пружина звільняється, і контакти розходяться за час 0,4-0,5 с.

Застосування віддільників (одних або в сполученні з короткозамикачами) дозволяє спростити схеми перемикальних пунктів і трансформаторних підстанцій, і обійтися без дорогих високовольтних вимикачів (рис.3).

П

Рисунок 3 – Схема застосування віддільників в сполученні з короткозамикачами

ри ушкодженнях окремих ділянок мережі спочатку спрацьовують вимикачі, а потім віддільники автоматично відключають ушкоджена ділянка, після чого вимикачі знову замикаються, і відновляється електропостачання інших споживачів, підключених до цієї мережі. Допустимо, внаслідок погіршення ізоляції трансформатора Т1 усередині нього виникають електричні розряди, які приводять до розкладання масла, і виділенню газу. Газові пухирці, піднімаючись нагору, приводять до спрацьовування газового реле. По сигналу цього реле включається короткозамикач і в ланцюзі виникає штучне КЗ. Під дією струму КЗ спрацьовує вимикач захисту QF1, і обидві групи Т1 і Т2 знеструмлюються. За допомогою релейного захисту трансформатора Т1 відключається також вимикач QF2, після чого з деякою витримкою відключається віддільник Q1. Потім, тому що режим штучного КЗ виявився відключеним, знову включається вимикач QF1, Якщо до аварії вимикач QF4 був відключений, те після включення вимикача QF1 він може бути включений. При цьому буде відновлене живлення споживачів на шинах 10 кВ першої трансформаторної групи.

Таким чином, у цій схемі можна не ставити вимикачі на стороні 220 кВ трансформаторів Т1 і Т2. Однак для надійної роботи необхідна чітка послідовність у роботі короткозамикач, вимикачів і віддільників. Інакше можливі такі важкі аварійні випадки, як відключення струму КЗ віддільниками й ін.

Ефективність такої схеми тим вище, чим більше номінальна напруга мережі. Зазначений ефект досягається за рахунок відсутності вимикачів на стороні 35-220 кВ, а також акумуляторних батарей і компресорних установок. Зменшується площа підстанції. Створюється можливість наближення напруги 35-220 кВ безпосередньо до споживачів.

Віддільники використають також для оперативного відключення ненавантажених трансформаторів і ділянок ЛЕП, а також для їхнього оперативного включення.

Р еактори. Високовольтний електричний апарат, призначений для обмеження струму короткого замикання (КЗ) і підтримки достатньої напруги на шинах РУ при КЗ у мережі. Являє собою котушку індуктивності, на якій відбувається основне спадання напруги при КЗ. Також реактор використають як споживач реактивної потужності для підвищення пропускної здатності ЛЕП.

Н

Рисунок 4 – Реактор

айпоширені бетонні реактори. На рисунку 4 представлений трифазний комплект таких реакторів. З багатожильного проводу 1 відповідного перетину намотані котушки реакторів А, В, С. Заливанням у спеціальні форми виходять бетонні вертикальні стійки - колони 2, які скріплюють між собою окремі витки котушки. Торці колон мають шпильки з ізоляторами 3, 4.

Розрядник. Пристрій для замикання електричних ланцюгів за допомогою електричного розряду в газі, вакуумі або (рідше) твердому діелектрику; містить два (або більше) електроди, розділених (відповідно одним або більше) розрядним проміжком, провідність якого різко міняється, коли різниця потенціалів між електродами стає рівної деякої певної за даних умов величині - напрузі пробою.

Розрядники служать для захисту електричних кіл і приладів від перенапруг. Є два види розрядників: захисні (дозволяють запобігати надмірній напрузі внаслідок пробою) і керуючі (застосовуються для з'єднання в певній послідовності різних елементів генераторів імпульсної напруги, для приєднання навантаження до потужних імпульсних джерел струму).

Трансформатори напруги. При напрузі до 35 кВ конструкції ТН і силових трансформаторів аналогічні. При цьому індукція магнитопровода значно менше ніж у силових трансформаторів. Це знижує погрішність, дозволяє в деяких випадках проводити випробування індукованою напругою.

Д ля випробування ТН на виводи вторинної обмотки подається подвоєна напруга частотою 50 Гц. На первинній обмотці з'являється також подвоєна напруга. Індукція не повинна перевищувати індукцію насичення.

При експлуатації можливі випадки, коли

п

Рисунок 5 – Трансформатори напруги

ервинна обмотка, розрахована на роботу при фазній напрузі, потрапляє під лінійну напругу замість фазного. При цьому магнитопровод не повинен насичуватися.

Для напруг до 35 кВ випускаються однофазні ТН, у яких обоє або один з виводів обмотки високої напруги ізольовані від землі (другий вивід заземлений). На рисунку 5 показаний однофазний ТН на напругу 6 кВ із масляною ізоляцією. Обидва виводи первинної обмотки ізольовані від корпуса.

Перспективним є відмова від масляної ізоляції. У цьому випадку застосовується заливання ТН епоксидним компаундом. Поряд із різким скороченням маси й габаритів спрощується експлуатація, робиться непотрібний догляд за маслом. Трансформатори з литою пластмасовою ізоляцією є вогненебезпечні, зручні в пересувних установках і КРУ. Для порівняння, на малюнку показані трансформатори напруги з однаковими параметрами при масляній і литій ізоляції. Габарити ТН у значній мірі визначаються наявністю ізоляції, тому там, де можливо, ТН включаються між фазою мережі й землею, що виключає необхідність в ізоляції заземленого виводу первинної обмотки. Лінійна напруга виходить шляхом з'єднання в зірку вторинних обмоток таких ТН. Такі способи дозволяють зменшити габарити, масу й вартість ТН.