Учебники 80375

секционного разъединителя СР. В ячейках кроме высоковольтного оборудования размещены шкафы с аппаратурой вспомогательных цепей. Ячейки КРУН унифицированы и независимо от схем имеют аналогичную конструкцию и одинаковые размеры.

Вкачестве примера на рис. 2.11 приведена ячейка отходящей линии КРУН серии К-

59.Основанием ячейки служит рама с направляющими для выкатных тележек. Высоковольтная часть ячейки с помощью стенок и панелей разделена на три отсека: ввода (вывода) 2, сборных шин 1, выкатной тележки 18. С задней стороны отсеки ввода и сборных шин закрыты съемными стенками. В стенке отсека ввода предусмотрена дверь с предохранительной перегородкой для осмотра оборудования без снятия напряжения.

Рис. 2.11. Ячейка отходящей линии РУ напряжением 10 кВ серии К-59:

1 — отсек сборных шин; 2— отсек ввода; 3 — вентилятор; 4 — дверь; 5 — трансформатор тока; 6 - заземляющий разъединитель; 7 — проходной изолятор; 8 - кронштейн линии; 9— опорные линейные изоляторы; 10 — шкаф релейный; 11 — разгрузочные клапаны; 12 — привод механизма заземления; 13 — устройство блокировки; 14 — отсек выкатной тележки; 15— шторка; 16 — выключатель напряжением 10 кВ; 17— узел фиксации выкатной тележки; 18— выкатная тележка; 19 — нагревательный элемент; 20 — проходные изоляторы с неподвижными разъединяющими контактами

Для безопасного проведения осмотров и регламентных работ можно оперировать заземляющим разъединителем 6 с помощью ручного привода. Доступ к приводу возможен, когда выкатные тележки находятся в ремонтном положении. В отсеке 14 выкатной тележки кроме выключателя смонтированы: привод заземляющего разъединителя, клапан 11, обеспечивающий уменьшение разрушающего воздействия избыточного давления газов при к.з. внутри ячеек, проходные изоляторы 20 с неподвижной частью разъединяющих контактов главных цепей. Подвижная часть этих контактов жестко связана с выключателем так, что при выкатывании тележки с выключателем контакты размыкаются, обеспечивая видимый разрыв, т. е. выполняя роль разъединителя.

41

Безопасная работа обеспечивается защитными шторками, которые при выкатывании тележки автоматически закрываются. Предусмотрена также блокировка для предотвращения вкатывания или выкатывания тележки при включенном выключателе, а сама тележка заземлена с помощью скользящих самоустанавливающихся элементов (контактов). В коридоре управления имеются общее освещение и аварийная вентиляция.

Трансформатор собственных нужд при мощности до 63 кВ·А включительно размещают в ячейке КРУ, при больших мощностях устанавливают на отдельном фундаменте между КРУ и силовым трансформатором (см. рис. 2.10). К той же конструкции (с выкатными тележками) относят КРУН серии КНВ -10. Примером конструкции со стационарной установкой основного оборудования может служить КРУН серии КРН-IV-10. Принципиально конструкция ячеек КРН-IV-10 схожа с компоновкой ячеек КСО. Основным отличием является возможность двухстороннего обслуживания.

КРУ С ЭЛЕГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Применение элегаза SF6 в качестве изоляции позволяет создать КРУ на очень высокие напряжения. В России в настоящее время серийно производит КРУ с элегазовой изоляцией (КРУЭ) на напряжение 110 и 220 кВ (серия ЯЭ) ОАО «Энергомеханический завод» в городе Санкт Петербурге. Как известно элегаз обладает высокими электроизоляционными и дугогасительными свойствами, не токсичен, не горит, не образует взрывоопасных смесей. Электрические аппараты с элегазовой изоляцией имеют значительно меньшие габариты, чем такие же аппараты с масляной или фарфоровой изоляцией. Каждый элемент в КРУЭ заключают в металлический герметичный заземлённый кожух, заполненный элегазом под избыточным давлением. Отдельные элементы (блоки) соединяют с помощью газоплотных фланцев, а электрические соединения выполняют стержневыми шинами, размещёнными в металлических корпусах с элегазом, и втычными контактами розеточного типа. Деление КРУЭ на блоки позволяет при замене одного из них сохранить газовое заполнение в остальной части. Ячейки КРУЭ серии ЯЭ разработаны для схем с одной и двумя системами сборных шин. По функциональному назначению ячейки КРУЭ могут быть линейные, шиносоединительные, трансформаторов напряжения и секционные. На рис. 2.12 показана линейная ячейка

Рис.2.12. Ячейка линейная ЯЭ-110Л-23У4 КРУЭ 110 кВ:

1 – шкаф управления; 2, 6 – заземлители; 3 – токопровод; 4 – линейный разъединитель; 5 – сборные шины; 7- кабельные вводы; 8 – шинные разъединители; 9 – выключатель; 10 – трансформатор тока

42

ЯЭ-110Л-23У4 – ячейка элегазовая, на 110 кВ, линейная 2 – для схемы с двумя системами шин; 3 – разноимённые фазы в ряду; У – для умеренного климата; 4 – размещение в закрытом отапливаемом помещении. Три фазы сборных шин 5 находятся в одном общем металлическом кожухе, что позволяет уменьшить габариты. Ответвления от сборных шин входят в блок шинных разъединителей 8, которые соединены стержневым проводником. Последний может быть заземлён с помощью заземлителя 6. Далее следует блок трансформатора тока 10 и выключатель 9. Начиная с шинных разъединителей, фазы ячейки разделены. При выходе из выключателя установлен ещё один блок трансформаторов тока 10. Через переходные блоки токоведущие части подходят к линейному разъединителю 4 с двумя заземлителями 2. Ячейка присоединяется к кабельному вводу 7. Для каждого полюса предусмотрен шкаф управления 1, в котором находятся ключи управления разъединителями, электроконтактные манометры, ряды контактных зажимов всех вторичных цепей полюса, контакторы, аппаратура дистанционного привода, блокировок и др. Избыточное давление элегаза в выключателе составляет 0,6 МПа, в отсеке трансформатора напряжения – 0,4 МПа, в других элементах – 0,25 МПа.

КРУЭ имеют следующие достоинства:

-уменьшение требуемой площади в 10 – 15 раз;

-увеличение межремонтных периодов;

-полная автоматизация обслуживания;

-полная пожаро - и взрывобезопасность;

-экологическая безопасность (отсутствие электрических и магнитных полей, низкий уровень шума, отсутствие радиопомех).

Недостатками являются относительно высокая стоимость элегаза, ограничение нижних рабочих температур окружающего воздуха (не ниже -5 °С), что приводит к необходимости установки КРУЭ в закрытых помещениях или под землёй. Причиной ограничения нижних температур является сжижение элегаза при – 30 °С, а следовательно ухудшение его изоляционных и дугогасительных свойств.

Применение КРУЭ позволяет выполнить компактные городские понижающие подстанции 220/110/10 кВ в центре нагрузок, что очень важно в застройках большой плотности и на промышленных предприятиях. Помимо этого строительство подстанций с КРУЭ даёт экономию строительно-монтажных работ, в 7 – 8 раз сокращает расход металлоконструкций. Таким образом, применение КРУЭ имеет большие перспективы.

Помимо рассмотренных отечественных КРУЭ на российском электроэнергетическом рынке широко представлены и зарубежные разработки таких фирм как АВВ, Areva, Siemens, Hyundai Heavy Industries и др. Данные производители предлагают оборудование с элегазовой изоляцией для распределительных устройств на напряжение 35 – 800 кВ.

КОНСТРУКЦИИ ЗАКРЫТЫХ РУ 35 - 220 кВ

В особых условиях (ограниченность площади, загрязнённая атмосфера, суровые климатические условия) распределительные устройства 35 – 220 кВ сооружаются закрытыми. ЗРУ 35 – 220 кВ дороже ОРУ на тоже напряжение, так как стоимость здания значительно больше стоимости металлоконструкций и фундаментов, необходимых для открытой установки аппаратуры. В ЗРУ современных конструкций применяют вакуумные или элегазовые выключатели.

На рис. 2.13 показано ЗРУ с двумя рабочими и обходной системой шин. Здание зального типа высотой 10,2 м, одноэтажное. Сборные шины выполнены гибкими проводами и закреплены на гирляндах изоляторов (фазы А, В) и стержневых опорных изоляторах (фаза С). Обслуживание изоляторов, ошиновки, шинных разъединителей производится с помощью передвижных телескопических подъёмников.

43

44

ТРЕБОВАНИЯ К РУ. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ

Основные требования к РУ: надежность, удобство и безопасность обслуживания и ремонта, пожарная безопасность, экономичность, простота расширения.

Надежность обеспечивает бесперебойное электроснабжение в нормальных условиях работы, при ремонтах и авариях. Надежность конструкций достигается высоким качеством проекта, строительных и монтажных работ, квалифицированной эксплуатацией.

При проектировании конструкций РУ, например, сборных шин, для выполнения требований надежности приводятся следующие рекомендации.

Сборные шины или отдельные фазы не должны располагаться друг над другом; ошиновка присоединений не должна располагаться над сборными шинами, особенно на ОРУ; выполнять коммутацию надо при минимальном числе изоляторов и соединений токоведущих частей; из зоны сборных шин желательно исключить такие элементы, как трансформаторы напряжения, разрядники и заземлители, и т. д.

Вообще в идеальной компоновке ошиновка не должна требовать промежуточных креплений и дополнительных изоляторов и конструкций при одновременном соблюдении прочности конструкции для расчетных условий нагрузки.

Желательно не применять оборудования, содержащего трансформаторное масло и другие воспламеняющиеся материалы.

Для удобства эксплуатации, т. е. для удобства осмотров, проверки, чистки, замены оборудования, а также его ремонта без нарушения нормальной работы соседних цепей, оборудование располагается рядами в камерах или ячейках, а вдоль фронта камер или оборудования с обеих сторон или с одной предусматриваются коридоры, проходы или проезды, достаточные как для ремонтных работ, так и для транспортировки оборудования, передвижения монтажно-ремонтных механизмов и аппаратуры лабораторий.

При компоновке конструкций РУ необходимо предусматривать ремонтные зоны около выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов, сборных шин вместе с шинными разъединителями, аппаратов подключаемых линий.

Ремонтные зоны нужны для удобства ремонтных работ, они должны быть надежно отделены от находящихся под напряжением соседних участков коммутации. Для отделения от соседних участков либо выдерживаются ремонтные расстояния, либо устанавливаются заземленные защитные ограждения.

Ремонтные защитные расстояния, как на поверхности земли, так и на вспомогательных площадках предусматриваются главным образом для ОРУ при напряжениях 110 кВ и выше. Заземленные защитные ограждения применяются чаще всего для ЗРУ при напряжениях ниже 110 кВ.

Ремонтные расстояния, как на горизонтальной плоскости, так и по вертикали предусматриваются при проектировании, расстановка временных переносных заземленных защитных ограждений определяется эксплуатационными инструкциями.

Следует иметь в виду, что заземленные защитные ограждения позволяют сокращать ремонтные расстояния, габариты зданий и стоимость сооружения РУ.

Внутри камер или ячеек электрические аппараты устанавливаются по возможности одинаково и на легкодоступных расстояниях от проходов и на доступной высоте. Из коридоров осмотра, проходов и проездов должны быть ясно видны все детали конструкций, соединения и крепления. Контролируются также наиболее часто повреждающиеся места на аппаратах и на коммутации: открытые контактные соединения, стыки шин, защиты кабельные воронки и муфты, кинематика механизмов приводов.

Приводы выключателей, рукоятки приводов разъединителей, реле, сигнальные лампы, панели аппаратов управления, зажимы оперативного тока и другие элементы располагаются в ЗРУ на полу и на стенках ячеек в центральном коридоре управления, на ОРУ в специальных металлических шкафах ячеек, причем обязательно одинаково у всех камер или ячеек РУ.

45

Для безопасности эксплуатации предусматриваются нормированные расстояния от проходов до оголенных токоведущих частей, постоянные защитные сплошные или смешанные ограждения, перила, сетки и т. п. При длине коридоров или проходов более 7 м должно быть обязательно два выхода. На полу ЗРУ укладываются деревянные решетки, резиновые коврики. Применяются блокировки безопасности, окраска шин. В помещениях ЗРУ размещаются переносные заземлители, индикаторы напряжения, нагрева контактов, специальная система замковой блокировки, сигнализации безопасности, устанавливается порядок пользования самозапирающимися дверными замками.

Для ЗРУ и ОРУ составляются расписание осмотров, инструкции по обслуживанию, ремонтам, правила поведения в аварийной ситуации и ликвидации аварий, вывешиваются плакаты техники безопасности.

С целью взрывной и пожарной, безопасности строительная часть как ЗРУ, так и ОРУ выполняется из несгораемых материалов: металла, кирпича, железобетона, шлакоблоков. Здания и помещения ЗРУ сооружаются преимущественно без оконных проемов. Двери металлические, открываются наружу. Предпочтительны типовые, стандартные сборные и комплектные железобетонные строительные конструкции, допускающие быструю механизированную сборку, разборку и замену поврежденных частей конструкций.

Для защиты от взрывной волны рекомендуются здания каркасного типа. Наружные стены имеют более легкую конструкцию, чем внутренние стены и перекрытия, обеспечивающие устойчивость здания. Рекомендуется отношение прочности внутренних и наружных стен 2:1. На каждом объекте должны приниматься решения, которые одновременно удовлетворяли бы требования и прочности и экономичности.

Нормируются расстояния между корпусами станции, сооружениями, между площадкой ОРУ и зданиями вспомогательных служб.

Между трансформаторами, установленными на открытом воздухе, предусматриваются разделительные стенки, под трансформаторами - маслосборные ямы, перекрытые решетками с гравийной засыпкой, или бетонированные маслоприемники с маслоотводной трубой в аварийный резервуар для сбора сливающегося масла.

Малогабаритное взрыво- и пожароопасное оборудование и аппараты, как то: масляные трансформаторы собственных нужд, баковые масляные выключатели и т. п. — устанавливаются в изолированных от соседних камер (ячеек) взрывных камерах, в которых предусматривается выход наружу с металлической дверью. В полу взрывных камер также предусматриваются устройства для гашения и удаления пролившегося масла.

Проемы в полу, по которым проходят кабели, заделываются асбестом или цементом, вентиляционные отверстия закрываются густыми металлическими сетками.

Рекомендуется вместо трансформаторного масла применять негорючие, взрывобезопасные, самопогашающиеся материалы, диэлектрики, такие, как стекловолокно, эпоксидные и фенольные смолы и изоляционные невоспламеняющиеся жидкости, основанные на фтористых и хлористых элементах,

В помещениях и на открытом воздухе предусматриваются пожарные гидранты, портативные ручные огнетушители, противопожарный инвентарь, ящики с песком, извещатели, реагирующие на дым. Вывешиваются необходимые инструкции и правила пользования огнетушителями и инвентарем. За рубежом для пожарной безопасности неизменно применяется и автоматическая система гашения углекислым газом.

Требование возможности расширения удовлетворяется не только тем, что предусматриваются свободный торец здания РУ и свободный участок территории для расширения открытой площадки. При увеличении числа станций и мощности объединяемых энергосистем увеличиваются токи короткого замыкания и мощности отключения при разрыве цепей. Следовательно, расширение должно предусматривать замену оборудования на более мощное, имеющее большие размеры, замену токопроводов (кабелей, шин, комплектных устройств) на токопроводы более крупных сечений и более мощных конструкций.

46

Иногда (чаще для подстанций напряжением 110 кВ и выше) при увеличении числа ячеек и цепей ЛЭП приходится переходить на другую схему электрических соединений, более рациональную для новых условий работы.

Таким образом, проектируя объект с перспективой расширения, при выборе размеров камер ЗРУ, шага ячеек и компоновки ОРУ необходимо учитывать не только последующую замену оборудования и токопроводов, но и переход на другую схему соединений, которая в новых условиях окажется более целесообразной.

Однако увеличение габаритов ячеек и зданий, увеличение территории, выбор более мощного оборудования с учетом перспективы развития системы и тем более переход на новую схему электрических соединений следует строго обосновать, чтобы не допускать неоправданного завышения размеров и стоимости сооружения.

ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И РАЗМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ РУ

Самое существенное значение для создания конструкций РУ имеют нормированные и рекомендуемые расстояния для прокладки неизолированных токоведущих частей.

В табл. 2.2 сведены минимальные допустимые изоляционные расстояния (в сантиметрах) в свету на воздухе в закрытых помещениях между неизолированными фазами и между фазами и заземленными частями конструкций, установленные действующими правилами.

Таблица 2.2

Приведенные в табл. 2.2 рекомендуемые расстояния являются только ориентиром, так как в конкретных условиях на эти расстояния влияют сечение токопроводов, способ крепления, длина пролета, переходные процессы при коротких замыканиях и воздействие их

47

на токопроводы, на крепления токопроводов, окружающие конструкции и т. п. Здесь же представлены применяемые в ЗРУ наименьшие расстояния (в сантиметрах) в свету от токоведущих частей до различных элементов конструкции и частей здания, установленные ПУЭ.

В табл. 2.3 сведены тоже установленные действующими ПУЭ для жесткой коммутации минимальные допустимые изоляционные расстояния (в сантиметрах) в свету на воздухе открытых установок между неизолированными проводами разных фаз, между токоведущими частями или элементами изоляции, находящимися под напряжением, и заземленными частями конструкций.

Таблица 2.3

Изоляция линейных выводов и опорных изоляторов наружных открытых токопроводов при напряжениях 6-15 кВ должна выбираться на номинальное напряжение 20 кВ.

Рекомендуемые расстояния при открытой установке зависят и от климатических условий района сооружения.

При гибкой ошиновке возможны отклонения и разброс проводов. Здесь минимальные допускаемые расстояния как между проводами разных фаз, так и от токоведущих частей до заземленных конструкций по ПУЭ должны быть увеличены на размер а, где α = f·sin(a); f — стрела провеса провода, м, при t = 15 °С; α = аrсtg (Р/Q); Р — сила давления ветра на 1 м провода, Н/м; Q = mg — вес (сила тяжести) 1 м провода, Н/м; т — масса 1 м провода, кг/м; g= 9,81 м/с2. При этом скорость ветра принимается равной 60 % скорости, выбранной при расчете строительных конструкций.

Принимаемые в конструкциях ОРУ наименьшие расстояния (в сантиметрах) в свету от токоведущих частей до внутренних ограждений, до транспортируемого оборудования и другие расстояния также сведены в табл. 2.3.

В табл.2.4 приведены практически рекомендуемые расстояния между осями разных фаз в ЗРУ, между осями фаз ОРУ при жесткой и гибкой коммутации, а также основные размеры (в метрах) подстанций, полезные для предварительного определения габаритов ОРУ 35—1150 кВ при схемах с двумя системами сборных шин с однорядным расположением выключателей и горизонтальной установкой разъединителей. Полная ширина подстанции с учетом размеров до ограды ориентировочно определяется как произведение шага ячейки и увеличенного на единицу числа ячеек на подстанции.

Таблица 2.4

Окончательные размеры ОРУ устанавливаются после тщательной проверки всех расстояний, ремонтных зон, доступа к оборудованию, после выбора лучшего места для приводов, после размещения шкафов вторичных устройств, кабельных каналов, приборов освещения, ограждений.

В действующих ПУЭ обусловлено выполнение всех видов электроустановок, относящихся к производству, передаче, преобразованию, распределению и потреблению

49

электрической энергии, а именно всех первичных и вторичных устройств основного и вспомогательного оборудования. Правилами также нормируется учет энергии, измерения, электрическое освещение, заземление и защитные меры безопасности.

КАБЕЛЬНЫЕ КОММУНИКАЦИИ И СООРУЖЕНИЯ

На электрических станциях и подстанциях применяются кабельные сети различного назначения. Прокладываются силовые кабели напряжением 6, 10, 20 кВ, отходящие от распределительных устройств станции за пределы территории, служащие для электроснабжения потребителей местного района; силовые кабели сетей собственных нужд напряжением 6 и 3 кВ и 600, 380, 380/220, 220 В, включая сети освещения; силовые кабели постоянного тока от щита постоянного тока ко всем потребителям оперативного тока на напряжение 220, реже 110 В; контрольные кабели вторичных устройств электрической станции (систем управления, автоматики, защиты, контроля, сигнализации, блокировок и пр.); слаботочные кабели всех видов связи и сигнализации.

В зависимости от напряжения, числа жил, заземления нейтралей, условий и способа прокладки выбираются кабели разных марок, различающиеся материалом и конструкцией жил, изоляцией, защитными покровами.

На мощных станциях, особенно ГЭС, для выдачи энергии на напряжениях 110—500 кВ от трансформаторов (автотрансформаторов), расположенных под землей или в сложных условиях разводки на поверхности земли, применяются маслонаполненные кабели среднего и высокого давления.

Прокладка одиночных кабелей производится в траншеях в грунте на мягкой подготовке, с защитой сверху слоем кирпичей, а в местах пересечений, под дорогами, при проходе через фундаменты зданий, выходе на поверхность земли прокладка производится в трубах. На поверхности земли предусматривается охранная зона шириной 2 м, по 1 м в сторону от проложенных кабелей.

Впомещениях здания станции, распределительных устройств и вспомогательных служб кабели различного назначения группируются по блокам и ячейкам в потоки. Для прокладки этих кабелей предусматриваются специальные кронштейны по стенам, подвесы под потолком, кабельные каналы, лотки, блоки, галереи, коридоры, подвалы. Все кабельные сооружения выполняются из несгораемых материалов.

Впомещениях и внутри всех кабельных сооружений прокладываемые кабели не должны поверх брони (или поверх металлических оболочек) иметь джутовую или другую волокнистую оплетку, опасную в пожарном отношении.

Имея в виду многочисленные случаи выхода из строя на длительное время оборудования электростанций из-за пожаров в кабельных сооружениях, следует обеспечивать повышенную пожарную безопасность в этих сооружениях.

Часто вместе с кабелями прокладываются и трубопроводы теплофикации, водопровода и канализации, воздуховоды пневматических приводов электрооборудования. Прокладка воздухопроводов иного назначения и маслопроводов запрещается. Рекомендуемое взаимное расположение различных коммуникаций в сечении туннеля показано на рис. 2.14.

На площадках ОРУ и по территории станций потоки многочисленных кабелей прокладываются в кабельных каналах или лотках, которые по мере приближения к посту управления увеличиваются в сечении или даже (для кабелей более 20—30) переходят в кабельные туннели. Для вертикальных прокладок кабельные туннели переходят в шахты тех же сечений.

Для вертикальных и крутонаклонных участков трассы выбираются кабели с обедненной изоляцией или с не стекающей пропиточной массой, причем установка кабельных муфт на таких участках не рекомендуется.

50