23. Комплектные устройства, их назначение и виды. [23]

Распределительное устройство (РУ) представляет со­бой совокупность соединенных между собой электрических аппаратов, предназначенных для приема и распределения электрической энергии. В функции РУ входит также за­щита сети и обслуживающих ее электрических аппаратов от КЗ и ненормальных режимов. Различают сборные и комплектные РУ (КРУ). Сборные РУ на напряжение 6—35 кВ монтируются в специально построенных кирпичных или железобетонных капитальных зданиях. Масляные выклю­чатели монтируются в железобетонных ячейках, рассчитанных на возможность взрыва.

Сборные РУ на напряжение выше 35 кВ строятся от­крытого типа (ОРУ) и не требуют строительства капиталь­ных зданий. Отдельные электрические аппараты поступают с заводов, монтируются и налаживаются на месте уста­новки. Значительного улучшения технических, эксплуата­ционных и экономических характеристик можно достигнуть применением КРУ. Все входящие в КРУ электрические ап­параты (коммутационные аппараты, измерительные трансформаторы, аппараты управления, устройства релейной защиты и автоматики и т. п.) монтируются заводом-изго­товителем вместе со всеми электрическими соединениями на общем металлическом основании.

Различают КРУ, предназначенные для работы в закры­том помещении и для наружной установки на открытом воздухе (КРУН). В конструкции КРУН предусматривается защита электрических аппаратов и всех электрических со­единений от воздействия окружающей среды (дождя, сне­га, тумана, пыли, ветра).

По сравнению со сборными КРУ имеются следующие преимущества:

Значительно уменьшается трудоемкость проектиро­вания и строительно-монтажных работ.

Улучшается качество электроустановок, увеличива­ется надежность их работы, безопасность обслуживания и сокращаются эксплуатационные расходы. Обеспечивается возможность модернизации и рекон­струкции.

Изготовление КРУ ведется индустриальным методом с широким применением механизированного труда. Технологические операции разбиваются на простейшие, что поз­воляет автоматизировать изготовление и контроль качества.

КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НА НАПРЯЖЕНИЕ 6—35 кВ

С целью уменьшения размеров, улучшения эксплуата­ционных характеристик и повышения надежности к элект­рическим аппаратам КРУ предъявляются следующие требования:

В ыключатели должны обладать малыми габаритами и встроенным приводом, высокой износостойкостью, пожаро- и взрывобезопасностью. Они должны снабжаться розеточными или пальцевыми контактами. С учетом этих тре­бований в КРУ применяются маломасляные, электромаг­нитные, элегазовые и вакуумные выключатели.

Трансформаторы тока и напряжения применяются с литой изоляцией, обладающей высокой электрической и механической прочностью. Такие трансформаторы не тре­буют ухода в эксплуатации.

Разъединители должны быть механически связаны с выключателем и обеспечивать электробезопасность при выкатывании выключателя, смонтированного на тележке. Монтаж выключателя с приводом на выкатных тележках позволяет легко производить ревизию и профилактические работы. Подвижные контакты разъединителя выполняются в виде розетки или пальцевых контактов, устанавливаемых на выводах выключателя. Неподвижные контакты в виде штыря или шины крепятся на специальных опорных изо­ляторах. При выкатывании тележки из КРУ контакты разъединителя размыкаются, а на концы выходного сило­вого кабеля накладывается заземление с помощью заземлителя, привод которого сблокирован с механизмом тележки выключателя. При вкатывании тележки пальцы под­вижных контактов разъединителя охватывают неподвиж­ные и создают надежный контакт. Эта конструкция обес­печивает пропускание номинальных токов до 3000 А.

Разрядники и предохранители должны иметь малые габаритные размеры и требовать минимального ухода в эксплуатации. Для защиты от перенапряжений используются вентильные разрядники типов РВО, РВРД. Предо­хранители устанавливаются для защиты КРУ от повреж­дений в измерительных ТН и трансформаторах собственных нужд, которые питаются через КРУ. Применяются пре­дохранители с кварцевым наполнением серий ПКТН и ПК. Типовая ячейка КРУ с маломасляным выключателем по­казана на рис. 24,1,6. Электрическая схема цепи высоко­го напряжения приведена на рис. 24.1, а. Сборные шины 1 соединяются с неподвижным контактом 2 верхнего разры­ва разъединителя. Подвижный контакт 3 расположен на верхнем выводе выключателя 4. Нижний вывод выключа­теля соединяется с подвижным контактом 5 нижнего раз­рыва разъединителя. Неподвижный контакт 6 соединяется с ТТ 7. Второй вывод ТТ связан с жилой высоковольтного кабеля 8.

Основой ячейки является стальной сварной каркас, к которому крепится входящее в нее оборудование. Внутри ячейка разбита на отсеки. Разбиение объема КРУ на ячей­ки, а ячеек на отсеки диктуется тем, что возможные по­вреждения отдельных элементов не должны вызывать вы­ход из строя всей ячейки или повреждение всего КРУ.

В отсеке А устанавливаются сборные шины / КРУ, за­крепленные на опорных изоляторах. В отсеке Б располага­ется выключатель 4 с приводом 9. Отсек В содержит изме­рительный трансформатор тока 7 и выходной кабель с кон­цевой разделкой 8.

В отсеке Д располагаются кабели управления, а в от­секе Г — аппараты релейной защиты и приборы для изме­рений.

П рисоединение выключателя 4 к сборным шинам и ТТ производится с помощью втычных разъединителей 2, 3 и 5, 6 с розеточным или пальцевым контактом.

При возникновении дуги между шинами появляется электродинамическая сила, которая со скоростью в сотни метров в секунду перемещает дугу, при этом дуга причи­няет большие разрушения. Для того чтобы воспрепятство­вать движению дуги, в настоящее время начинает приме­няться ошиновка с твердой изоляцией в виде стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой. При наличии такой изо­ляции дуга не может перемещаться вдоль шин.

Ввиду того что перегородки между ячейками изготовле­ны из листовой стали и имеют небольшую прочность, взрыв выключателя может привести к разрушению и ячейки, 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. Перспек­тивны трансформаторы типа НОЛ с твердой литой изоля­цией, надежность которых позволяет отказаться от пре­дохранителей на их входах.

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

Более совершенны маломасляные выключатели ВК-Ю с теми же электрическими параметрами, что и выключате­ли ВМП-10, но со значительно меньшими габаритами. В связи с этим выпускаются новые КРУ серии КМ-1, шири­на ячейки для которых уменьшается с 900 до 750 мм (рис. 24.2). Выключатель / вместе с пружинным приводом 2 расположен на выкатной тележке. Соединение выключателя со схемой КРУ осуществляется с помощью розеточных контактов 3. Контакты защищены от пыли и грязи изоляционными колпаками 4. Сборные шины 6 соединены с кон­тактом разъединителя 3 спуском 5.

Нижний вывод выключателя соединен с выходными ши­нами 7 с помощью шин 8. Трансформатор тока 9 имеет литую изоляцию. После выкатывания тележки заземление шин 8 осуществляется заземлителем 10.

Малые габариты вакуумных выключателей позволяют резко сократить габариты КРУ. На рис. 24.3 показано схе­матичное изображение КРУ с двухъярусным расположени­ем вакуумных выключателей на напряжение 7,2 кВ, но­минальный ток до 3 кА и номинальный ток отключения до 40 кА. На рисунке обозначены: 1 — вакуумные выключа­тели; 2 — отсек сборных шин; 3 — разъемные контакты; 4 — трансформаторы тока; 5 — защитный щит.

Ресурс вакуумного выключателя составляет 10⁴ отклю­чений номинального тока. Время непрерывной работы КРУ без ревизии достигает 10 лет.

Для установок с частыми коммутациями номинальных токов выпускаются КРУ с электромагнитными выключа­телями серий ВЭМ-10 и ВЭ-10. Для выключателей ВЭ-10 допустимое число коммутаций номинального тока достига­ет (5ч-10) • 10³ при токах 3,6—1,6 кА соответственно.

КРУ на напряжение 10 кВ и номинальный ток 3000 А для наружной установки (КРУН) показано на рис. 24.4. Маломасляный выключатель типа ВМПЭ-10 с приводом 1 расположен на тележке 2. На этой же тележке установ­лен трансформатор тока 3. Для подключения используются разъемные контакты 4 и 5 пальцевого типа. Сетевое напряжение подается через проходной изолятор 6 на нижний контакт 5. Заземление входной линии осуществляется заземлителем 7. Верхний контакт 4 через проходной изолятор 8 соединяется со сборными шинами 9. При выкатывании тележки 2 шторка 10 перемещается вверх, а шторка // вниз и закрываются проемы к верхним и нижним непод­вижным контактам разъединителя.

Развитие заводских методов изготовления привело к созданию комплектных трансформаторных подстанций (КТП), в которых помимо приема и распределения элект­рической энергии осуществляется ее преобразование. В КТП силовой понижающий трансформатор, коммута­ционная и защитная аппаратура высокого и низкого напря­жения, измерительные приборы комплектуются в заводских условиях, что дает большой экономический эффект, повы­шает надежность энергоснабжения и ускоряет ввод новых мощностей. Большие преимущества КТП привели к их широкому распространению в сетях напряжением до ПОкВ.

ЭЛЕГАЗОВЫЕ КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

В связи с ростом городов, укрупнением промышленных предприятий и широкой автоматизацией производственных процессов резко возрастает потребление электроэнергии. При этом возникает необходимость максимального прибли­жения линий ПО, 220, 330 кВ к потребителям. При таких напряжениях допустимые изоляционные расстояния в воз­духе между токоведущими частями РУ очень велики. Это приводит к резкому увеличению габаритов как самих РУ, так и зданий и площадей для их установки. Существующие открытые РУ создают большие радиопомехи и звуковые эффекты (выстрелы), связанные с работой воздушных вы­ключателей.

Выходом из этого положения является создание РУ, в которых изоляция осуществляется твердыми и жидкими изоляционными материалами или газами под повышенным давлением. Твердая изоляция распространения не получи­ла— трудно обеспечить надежную изоляцию при переходе от одного элемента РУ к другому. Минеральное масло из-за пожаро- и взрывоопасное™ не применяется. Другие жидкости (негорючие хлорированные масла) дороги, вы­деляют хлор. Поэтому наиболее подходящими являются га­зы— воздух и элегаз. Первый требует высокого давления, а следовательно, большой прочности оболочек. Поэтому элегаз нашел преимущественное применение. Свойства эле-газа рассмотрены в § 18.6. Площадь, занимаемая КРУ с на­пряжением ПО, 220 кВ, может быть уменьшена в 10— 15 раз за счет использования элегаза. В элегазовых КРУ (КРУЭ) элегаз используется и как изолирующая, и как дугогасящая среда. Заключение в металлические оболочки токоведущих цепей высокого напряжения (экранирование) резко снижает уровень радиопомех. Применение элегазовых выключателей, работающих без выброса газа в окру­жающую среду, делает работу КРУЭ бесшумной.

На рис. 24.5 показано КРУЭ на напряжение 110 кВ производства НПО «Электроаппарат». Однолинейная электрическая схема цепи высокого напряжения дана на рис. 24.5, а. Здесь / и 2— системы сборных шин; 3,4,5 — разъединители; 6, 7, 10— заземлители; 8 — трансформато­ры тока (по четыре на фазу); 9— выключатель. Трехфаз­ные системы трубчатых шин 1 и 2 расположены в алюми­ниевой оболочке 10 (рис. 24.5,6). Отсек сборных шин отделен от отсека разъединителей 3 и 4 перегородкой //, к которой прикреплены неподвижные контакты разъеди­нителей 12. Перегородка позволяет сохранять давление в од­ном элементе (разъединителе) при потере герметичности в другом (отсеке шин). Разъединители 3 и 4 позволяют подключать правый ввод выключателя к любой (/ или 2) системе сборных шин.

При ремонте выключателя 9 перемычка 13 между разъединителями 3 и 4 соединяется с землей заземлителем 6. Разъединители и заземлители имеют пневматический привод.

С перемычки 13 ток через разъемный розеточный кон­такт 14 подается на вывод 15 выключателя 9. Трансформа­торы тока 8 и трансформатор напряжения (на рис. 24.5, б не показан) имеют элегазовую изоляцию.

Элегазовый выключатель снабжен одним ДУ на полюс, конструкция которого показана на рис. 18.23. Привод вы­ключателя пневматический (давление 2 МПа).

Через ТТ ток подается на выходной разъединитель 5. Заземлитель 7 заземляет левый вывод включателя. Выход­ная линия заземляется заземлителем 10.

Основные параметры КРУЭ:

Номинальное напряжение, кВ _. 110

Номинальный ток сборных шин, кА , 1,6

Номинальный ток выключателя, кА , 1,25

Номинальный ток отключения выключателя, кА . , 40 Наибольший ток включения (ударный ток), кА

(амплитуда) 102

Собственное время отключения выключателя с приво­дом, с 0,04+0,005

Скоресть контактов в момент размыкания выключате­ля,

м/с 5,5

Собственное время включения выключателя

с приводом, с 0,08±0,02

Время горения дуги в выключателе, с 0,02

Номинальное избыточное давление элегаза, МПа:

в выключателе 0,6

в ТН 0,4

в других элементах 0,25

В настоящее время ведутся разработки КРУЭ на все классы напряжения до 1150 кВ.