книги / Электрические аппараты. Общий курс

Сравнение стоимости делителя и каскадных транс­ форматоров показывает, что делители целесообразно применять при напряжениях выше ПО кВ.

Делитель обеспечивает равномерное распределение напряжения в верхней ступени благодаря относительно большой емкости входящих в него конденсаторов.

В трансформаторах напряжения этот вопрос усложняется

сростом номинального напряжения, когда количество элементов возрастает.

При напряжениях 400 кВ и выше стоимость делителя

примерно в 2 раза ниже стоимости трансформатора напряжения. При напряжении ниже ПО кВ использова­ ние делителя не дает ощутимого эффекта.

Недостатком емкостных делителей является склон­ ность к перенапряжениям, появляющимся вследствие феррорезонансных явлений. Дело в том, что наличие кон­ денсаторов и нелинейной индуктивности создает возмож­ ность появления резонанса не только на основной частоте, но и на низших частотах, субгармониках. Это опасно с точки зрения прочности изоляции, а также соз­ дает искажения, которые ведут к ложному срабатыванию защиты. Возможно даже повреждение присоединяемых приборов.

В настоящее время разработано много схем, эффек­ тивно ограничивающих эти перенапряжения.

Работа делителя зависит также от изменения частоты измеряемого напряжения, так как возможны нарушения условия резонанса реакторд и конденсаторов.

Глава д в а д ц а ть п ятая

КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫ Е УСТРОЙСТВА (КРУ) И КОМПЛЕКТНЫЕ СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ (КСУ)

25-1. Общие сведения

До 40-х годов нашего столетия распределительные устройства (РУ) создавались следующим образом. Вна­ чале проектировалась электрическая часть в соответст­ вии с номинальным напряжением, номинальным током и мощностью отключения и выбирались необходимая электрическая аппаратура и установочные изделия. Пос­ ле того проектировалась строительная часть здания. Для

обеспечения надежности и безопасности обслуживания электрическое оборудование размещалось в прочных же­ лезобетонных ячейках. Основным оборудованием в те годы являлись баковые масляные выключатели, масля­ ные трансформаторы напряжения, поэтому механичес­ кая прочность ячеек рассчитывалась на то, что повреж­ дение и взрыв аппарата в одной ячейке не должны вызы­ вать повреждение оборудования в соседних ячейках.

Установка оборудования и монтаж производились на месте. Все три основные стадии (проектирование, выпол­ нение строительных работ и монтаж) требуют большой затратыквалифицированного труда и времени. Особо трудоемкими являются монтаж, наладка оборудования и подготовка к включению. На этом этапе приходится выполнять много работы по подгонке отдельных узлов друг к другу.

Бурное развитие энергётики, широкая электрифика­

лейная защита и измерительные приборы), смонтирован­ ных на заводе в условиях серийного или даже массового производства.

Для ограничения количества необходимых исполне­ ний проектные институты проводят типизацию схем пер­ вичной (высоковольтной) и вторичной (низковольтной) коммутации. По разработанным схемам завод создает конструкцию КРУ, разрабатывает технологию произ­ водства.

По сравнению со сборными устройствами КРУ обла­ дает следующими преимуществами:

1.Производство КРУ ведется индустриальным мето­ дом с широким применением машин. Операции по изго­ товлению разбиваются на простейшие, что делает воз­ можным внедрение автоматизации. Это позволит сни­ зить стоимость КРУ.

2.Заводское изготовление распределительных уст­ ройств повышает их качество, дает возможность широко внедрять новейшие достижения в области конструирова­ ния и технологии электроаппаратостроения, увеличивает надежность энергоснабжения.

Применение аппаратуры, специально предназначен­ ной для КРУ, изолированных шин и удачной компонов­ ки позволяет значительно уменьшить размеры ячейки и всего КРУ в целом.

3.Время, необходимое для монтажа КРУ, составляет всего 14% времени монтажа сборного РУ. Изготовлен­ ные, собранные и испытанные на заводе ячейки КРУ ус­ танавливаются на фундаменте в построенном здании, производится присоединение входных и выходных цепей первичной коммутации и цепей управления, после чего КРУ включаются в работу. Таким образом, резко сокра­ щается количество необходимой квалифицированной ра­ бочей силы при монтаже [Л. 25-1].

4.Здание, в котором размещается КРУ, имеет более простую конструкцию (нет железобетонных ячеек) и меньший объем благодаря уменьшению размера КРУ по сравнению со сборным РУ. Это удешевляет строитель­ ную часть. Применение КРУ позволяет на 20% сокра­ тить расходы металла [Л.25-1].

5.В КРУ повышаются надежность и безопасность эксплуатации. Специальные блокировки обеспечивают полную безопасность ремонта и обслуживания КРУ.

6.Наиболее подверженная износу часть КРУ — вы­

ключатели при ремонте легко заменяются на резервные, что позволяет сократить перерыв в энергоснабжении.

7. Значительно упрощается проектирование распредустройства. Оно сводится к выбору типовых ячеек КРУ, выпускаемых заводами.

В настоящее время изготовляются КРУ, которые ус­ танавливаются на открытой подстанции (КРУН) и во­ обще не требуют строительства зданий.

При строительстве новых электрических станций и распределительных устройств КРУ находят самое широ­ кое применение благодаря своим преимуществам. Малые габариты КРУ, высокая надежность позволяют делать глубокий ввод высокого напряжения.

25-2. Комплектное распределительное устройство высокого напряжения

Типовая ячейка КРУ показана на рис. 25-1. Электри­ ческая схема цепи высокого напряжения ясна из этого же рисунка. Основой КРУ является стальной сварной каркас, к которому крепятся оборудование и стенки.

Внутри ячейка разбита на отсеки, в которых находят­ ся элементы КРУ.

Вотсеке А устанавливаются сборные шины КРУ, за ­ крепленные на опорных изоляторах.

Вотсеке Б располагается выключатель Î с приводом

2.Отсек В содержит измерительный трансформатор то­ ка 4 и выходной кабель с концевой разделкой 5.

Присоединение выключателя 1 к сборным шинам и

трансформатору тока производится с помощью втычных

разъединителей 3 с розеточным или пальцевым кон­ тактом.

В отсеке Д располагаются кабели управления, а в от­ секе Г — релейные аппараты и приборы для измерений.

Разбивка объема на ячейки диктуется тем, что воз­ можные повреждения отдельных элементов должны быть строго локализованы, иначе при аварии возможен выход из строя не только всей ячейки, но и повреждение всего КРУ.

При возникновении дуги между шинами появляется электродинамическая сила, которая со скоростью в сот­ ни метров в секунду перемещает дугу, при этом дуга причиняет большие разрушения. Для того чтобы воспре­ пятствовать движению дуги, в настоящее время начина­ ет применяться ошиновка с твердой изоляцией в виде стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой. При нали­ чии такой изоляции дуга не может перемещаться вдоль шин.

Одним из основных элементов ячейки является вы­ ключатель. Ввиду того что перегородки между ячейками изготовлены из листовой стали и имеют небольшую прочность, взрыв выключателя может привести к разру­ шению не только ячейки, но и всего КРУ. Поэтому в КРУ рекомендуется применять пожаробезопасные маг­ нитные и воздушные выключатели. При небольшом ко­ личестве масла возможно применение маломасляных выключателей. На рис. 25-1 применен выключатель ВМП-6.

Газы, выходящие из выключателя при отключении, должны иметь свободный выход из ячейки во избежание возможного взрыва. (Искра, вызывающая взрыв, может появиться из-за плохого контакта в ошиновке).

При большой мощности отключения выхлопные газы должны выбрасываться в атмосферу с помощью специ­ альных газопроводов. Для уменьшения опасности взры­ ва необходимо, чтобы блок-контакты схемы управления выключателем были вынесены в другой отсек, так как возможно воспламенение газа от искры, возникающей при разрыве цепи отключающей или включающей ка­ тушки привода.

Стенки КРУ имеют небольшую толщину и большую поверхность. Деформация их возможна даже при не­ больших избыточных давлениях внутри ячейки. Поэто­ му желательны подпружиненные клапаны сброса дав­ ления.

При мощностях отключения до 350 МВ-А рациональ­ ным является пружинный привод, встроенный в меха­ низм самого выключателя. Ввиду малой мощности дви­ гателя такого привода (100 Вт) отпадает необходимость применения мощного автономного источника питания (аккумулятора).

Во всех современных КРУ выключатель монтируется на тележке, которая позволяет выкатывать выключа­ тель вместе с приводом из КРУ для ревизии и ремонта. Компоновка выключателя с втычными разъединителями позволяет легко осуществить их блокировку и безопас­ ные условия работы. Механизм выкатывания сблокиро­ ван с механизмом выключателя. Выкатывание возмож­ но только тогда, когда включатель отключен.

Тележка выключателя имеет три фиксированных по­ ложения: рабочее, когда разъединители включены, про­ межуточное, когда разъединители отключены, но цепи вторичной коммутации и управления приводом остаются включенными, и третье, когда все цепи отключены и вы­ ключатель может быть выкачен из ячейки полностью и направлен на ремонт. Вместо него может быть установ­ лен резервный выключатель на те же параметры.

При переводе тележки из рабочего положения в про­ межуточное металлические шторы 6 (рис. 25-1) закрыва­ ют отверстия в перегородке ячейки и отделяют отсек Б выключателя от отсеков А и 5, которые могут находить­ ся под высоким напряжением.

При вкатывании выключателя эти шторы открыва­ ются.

Впромежуточном положении ячейки механизм вы­ ключателя может быть испытан, так как цепи управле­ ния остаются включенными.

Времонтном положении цепи управления отключа­ ются. Наиболее надежным контактом для этих целей цо­ ка следует считать применение штепсельных разъемов, которые расположены на концах гибких кабелей управ­ ления.

Вместо обычных рубящих разъединителей в КРУ нашли применение втычные разъединители. Подвижные пальцевые контакты 3 укреплены на жестких шинах, свя­ занных с выводами выключателя. Неподвижные контак­ ты в виде массивных шин укреплены на специальных опорных изоляторах. При вкатывании тележки пальцы подвижных контактов охватывают неподвижные и созда­

ют надежный контакт. Эта конструкция обеспечивает пропускание номинальных токов до 3000 А.

Трансформаторы тока 4 применяются с литой изоля­ цией.

В ячейке измерения напряжения устанавливаются пока масляные трансформаторы серий НОМ, НТМ и др. Эти трансформаторы пожароопасны, занимают много места и требуют специальной ячейки для их размещения. Перспективным является применение трансформаторов с твердой литой изоляцией типа НОК, которые столь на­ дежны, что можно будет отказаться от предохранителей, которые обычно ставятся с трансформаторами НОМ.

Аппаратура релейной защиты и измерительные при­ боры монтируются на откидной передней крышке отсека Г. При ревизии и ремонте эта крышка открывается и все приборы становятся легкодоступными. Соединение при­ боров с остальной схемой вторичной коммутации осуще­ ствляется многожильным гибким кабелем.

Высокое напряжение подается в КРУ через проход­ ные изоляторы, устанавливаемые на крыше.

Развитие заводского метода изготовления РУ приве­

ма, преобразования и распределения электрической энер­ гии. Все элементы подстанции: силовой понижающий трансформатор, коммутационная и защитная аппарату­ ра высокого и низкого напряжения, измерительные при­ боры — комплектуются в единую установку в заводских условиях, что дает большой экономический эффект, по­ вышает надежность энергоснабжения и ускоряет ввод новых мощностей.

Большие преимущества КТП привели к широкому распространению таких установок на напряжения вплоть до 110 кВ.

25-3. Герметизированные элегазовые распределительные устройства (ГРУ)

В связи с ростом городов и укрупнением промышлен­ ных предприятий, автоматизацией производственных про­ цессов резко возрастает потребление электроэнергии. Возникает большая необходимость глубокого ввода ли­ ний ПО, 220, 330 кВ для питания потребителей, Создание распределительных устройств открытого типа (аппара­

ты находятся на открытом воздухе) и закрытого типа (аппараты находятся внутри зданий) -затруднено, так как расстояние между токоведущими частями в воздухе при этих напряжениях велико и требуются колоссальные площади и помещения для размещения таких РУ. Кро­ ме того, существующие РУ создают большие радиопоме­ хи, повышают уровень шумов, вызываемых работой воз­ душных выключателей. Особенно остро стоит вопрос при размещении РУ под землей (ГЭС, РУ в высокогорных районах). Единственным выходом из создавшегося поло­ жения является РУ, в которых изоляция осуществляется твердыми, жидкими изоляционными материалами или газами под повышенным давлением. Твердая изоляция распространения не получила — трудно обеспечить на­ дежную изоляцию при переходе от одного элемента РУ к другому. Минеральное масло из-за пожаро- и взрыво­ опасности не применяется. Другие (негорючие хлориро­ ванные масла) жидкости дороги, выделяют хлор. Поэто­ му наиболее подходящими являются газы — воздух и элегаз. Первый требует высокого давления, а- следова­ тельно, большой прочности оболочек. Поэтому элегаз на­ шел преимущественное применение. Свойства элегаза рассмотрены в § 19-7. Элегазовые РУ (ГРУ) требуют на порядок меньшую площадь, чем обычные РУ, и имеют небольшие размеры по высоте.

На рис. 25-2, б и в представлены два возможных ва­ рианта ГРУ для схемы рис. 25-2, а. На этих рисунках: 1 — сборные шины, 2 — автоматический заземлитель, 3 —

трансформатор тока. В первом варианте каждая фаза имеет свою изоляцию и расположена в отдельной обо­ лочке (рис. 25-2,6), во втором все три фазы шинопрово­

кания, снижаются электродинамические усилия. Несмот­ ря на большую стоимость и больший габарит этому ва­ рианту отдается предпочтение. По соображениям удобст­ ва изготовления, эксплуатации и ремонта каждый элемент ГРУ (выключатель, разъединитель, шины) пред­ ставляют собой самостоятельную единицу, которая гер­ метизируется ц испытывается отдельно. Внутренние

объемы элементов объединяются в блоки с общей конт­ рольно-измерительной газовой аппаратурой. Следует от­ метить, что питающие ГРУ кабельные линии и кабель­ ные линии, отходящие к потребителю, также имеют элегазовую изоляцию.

Подробные сведения о конструкции ГРУ, устройству отдельных элементов приведены в [Л. 19:9].

25-4. Комплектные распределительные устройства низкого напряжения

Ячейка КРУ на напряжение 380—500 В показана на рис. 25-3. Электрическая схема показана в левом ниж­ нем углу рисунка. Отходящие кабельные линии присое-

Ш