МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Кафедра: «Электрооборудование

и энергосбережение»

А.Н. Качанов

Изучение компоновок высоковольтных распределительных устройств открытого типа

Методические указания

по выполнению лабораторной работы № 2

Дисциплина – «Электрические станции и сети

систем электроснабжения»

Специальность – 181300 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

Печатается по решению УМК факультета НТиАП

Орел 2004

Автор: доктор технических наук, профессор А.Н. Качанов

Рецензент: доктор технических наук, профессор В.И. Загрядцкий

Методическое указание содержит программу выполнения лабораторной работы «Изучение компоновок высоковольтных распределительных устройств открытого типа», описание комплектующего оборудования ОРУ и контрольные вопросы. Указания предназначены для студентов очной формы обучения специальности 181300 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» по дисциплине «Электрические станции и сети систем электроснабжения». (Продолжительность лабораторного занятия 4 часа. Домашняя работа – 2 часа)

Редактор Ионочкин Д.А.

Технический редактор Прокудин А.В.

Орловский государственный технический университет

Лицензия ИД №00670 от 05.01.2000 г.

Подписано к печати. Формат 60x84 1/16.

Печать офсетная. Уч. изд. л. ___. Усл. печ. л. ___. Тираж 50 экз.

Заказ № ________

Отпечатано с готового оригинал-макета

на полиграфической базе ОрелГТУ,

302030, Г. Орел, ул. Московская, 65.

© ОрелГТУ, 2004

© Качанов А.Н., 2004

Лабораторная работа № 2 Изучение компоновок высоковольтных распределительных устройств зарытого и открытого типов

1. Цель работы

Целью работы является изучение компоновок и комплектующего оборудования высоковольтных распределительных устройств открытого типа.

2. Краткие теоретические сведения и постановка задачи исследований

2.1. Общие сведения

Распределительное устройство является сооружением, оборудо­ванным электрическими аппаратами и необходимыми вспомогатель­ными устройствами и предназначенным для приема и распределения электроэнергии. Электрические станции и понижающие подстанции обычно имеют несколько распределительных устройств разных на­пряжений.

По конструктивному выполнению подразделяют распределитель­ные устройства на закрытые (ЗРУ), в которых все электрообо­рудование размещено внутри здания, и открытые (ОРУ), в ко­торых все электрооборудование расположено на открытом воз­духе. Первые сооружают в установках напряжением до 20 кВ вклю­чительно, а вторые строят в установках с напряжением 35 кВ и выше. Широко распро­странены также простейшие ОРУ небольшой мощности с первичным напряжением 6–35 кВ для электрификации сельскохозяй­ственных и загородных районов, промышленных поселков и неболь­ших городов.

Распределительные устройства должны отвечать следующим наиболее важным требованиям: надежность работы, удобство и безопасность обслуживания, пожарная безопас­ность и экономичность эксплуатации.

Надежная работа распределительных устройств обеспечивается правильным выбором и правильной установкой электрооборудова­ния (электрических аппаратов, токоведущих частей и изоляторов), а также хорошей локализацией аварий с электрооборудованием в слу­чае их возникновения. Надежность работы РУ зависит от качества выполнения строительных и электромонтажных работ.

При проектировании РУ стремятся укомплектовать их укрупненными строительными конструкциями и электротехническим оборудованием. В последующем это дает возможность значительно сократить сроки строительных, а также ремонтно-восстановительных работ.

Применяемые в настоящее время распределительные устройства можно подразделить на сборные и комплектные.

Сборные распределительные устройства выполняют из отдельных элементов и узлов (шкафы, панели и т. п.), изготовленных и укомплектованных на заводах или в мас­терских.

Комплектные распределительные устрой­ства полностью изготовляют на заводах; на месте их установки укрупненные элементы лишь монтируют.

2.2. Открытые распределительные устройства (ору)

ОРУ наибольшее применение имеют при напряжениях 35–750 кВ и выше, так как при этих напряжениях открытые распределитель­ные устройства по сравнению с закрытыми обладают следующими основными преимуществами:

1. меньший объем строительных работ;

2. существенная экономия строительных материалов (стали, бетона);

3. меньшие капитальные затраты;

4. меньшая опасность распростра­нения повреждений вследствие больших расстояний между аппаратами смежных цепей;

5. меньшие сроки сооружения;

6. хорошая обозреваемость;

7. удобство расширения и легкость замены оборудо­вания другим с меньшими или с большими габаритами, а также возможность быстрого демонтажа старого и монтажа нового обору­дования.

Недостатки открытых распределительных устройств по сравнению с закрытыми:

1. менее удобное обслуживание, так как переключение разъединителей и наблюдение за аппаратами производятся на воздухе при любой погоде;

2. большая площадь сооружения;

3. подверженность аппаратов резкому изменению температуры окружающего воздуха, незащищенность их от загрязнения, запыления и т. д., что услож­няет их эксплуатацию и принуждает применять аппараты специаль­ной конструкции (для наружной установки), более дорогие.

В настоящее время в большинстве случаев применяют открытые распределительные устройства так называемого низкого типа, при котором все аппараты располагаются в одной горизонтальной плос­кости и устанавливаются на специальных основаниях сравнительно небольшой высоты; сборные шины укрепляют на опорах также сравни­тельно небольшой высоты.

В открытых распределительных устройствах применяют гибкие жесткие шины. Первые выполняют голыми сталеалюминевыми много­проволочными проводами, а вторые – стальными и алюминиевыми трубами или алюминиевыми прямоугольными полосами (при напря­жениях до 35 кВ включительно). Гибкие провода при помощи натяж­ных гирлянд изоляторов крепят на опорах (Жесткие шины монтируют на опорных изоляторах. Жесткие трубчатые шины при­меняют реже, чем гибкие провода.

Опоры открытых распределительных устройств выполняют из дерева, стали или железобетона. Деревянные опоры дешевле, но недолговечны, так как подвержены гниению и опасны в пожарном отношении. В связи с этим деревянные опоры применяют только для трансформаторных подстанций с первичным напряжением 6–10, 35 кВ и вторичным напряжением до 1000 В. Стальные опоры выполняют из профильной стали решетчатыми, сварной конструкции. Опоры укрепляют в железобетонных фундаментах. Стальные опоры долговечны, обладают большой механической прочностью, могут быть изготовлены для любых нагрузок и любых размеров, удобны для креп­ления оборудования и перевозки с завода на место установки.

Железобетонные опоры выполняют труб­чатого сечения из центрифугированного железобетона. Железобетонные опоры требуют меньше металла, чем стальные, дешевле последних, долговечны.

Многообъемные масляные выключатели и силовые трансформаторы устанавливают на железобетонных фундаментах. Во избежание растрескивания и горения масла в случае повреждения кожуха трансформатора или взрыва масляного выключателя (напряжением 110 кВ и выше), площадки под ними (при количестве масла в аппарате более 1000 кг) засыпают слоем гравия или непористого щебня толщиной не менее 25 см. Ширина засыпки должна выходить за габарит аппарата, не менее чем на 0,6–1 м.

Выключатели с малым объемом масла, воздушные выключатели, разъединители, трансформаторы напряжения и трансформаторы тока (опорного типа) устанавливают на специальных основаниях — стульях, которые выполняют из того же материала, что и опоры РУ.

Вентильные разрядники, так же как и разъединители, устанавливают на специальных основаниях — стульях или на невысоких железобетонных основаниях (высо­той около 100 мм). При этом для безопасности обслуживания вокруг разрядников предусматривают ограждение.

Кабели силовые, отходящие от силовых трансформаторов, а также контрольные кабели прокладывают по территории распределитель­ного устройства в туннелях или каналах, закрытых сверху съемными плитами. Туннели, а также каналы и их покрытия выполняют из несго­раемых материалов.

Для перевозки выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения, вентильных разрядников, а также силовых трансформаторов сравнительно небольшой мощности при их установке, смене или ремонтах на территории распределительного устройства предусматривают автодороги. Для перевозки мощных трансформаторов предусматривают рельсовый путь.

В ОРУ токоведущие части располагают над уровнем планировки на высоте, безопасной для прохода человека под проводами. В связи с этим в ОРУ токоведущие части, а также аппараты, устанавливаемые на их территории не ограждают. К ограждению их прибегают только в тех случаях, когда нижняя кромка фарфора изоляторов аппарата расположена над уровнем планировки на высо­те менее 2,5 м. Ограждение выполняют постоянным смешанным или сетчатым высотой 2 м.

Кроме ограждений отдельных аппаратов предусматривают также внешнее ограждение всей территории распределительного устройства забором из несгораемых материалов. Высоту ограждения принимают равной 2,4 м.

На рис. 1 приведено ОРУ 110 кВ с двумя системами сборных шин и с обходной системой: а – разрез по ячейки линии; б – разрез по ячейке силового трансформатора; в – разрез по ячейке обходного выключателя; г – разрез по ячейке шиносоединительного выключателя.