Конструкції розподільних установок

1. ЗАКРИТІ РОЗПОДІЛЬНІ УСТАНОВКИ (ЗРУ)

а) Вимоги до конструкцій ЗРУ

Розподільна установка - це електроустановка, призначена для прийому й розподілу електричної енергії, що містить електричні апарати, шини й допоміжні пристрої.

Якщо розподільна установка розташована всередині будинку, то вона називається закритою.

Закриті розподільні установки (ЗРУ) споруджуються звичайно при напрузі 3 – 20 кВ. При більших напругах, як правило, споруджуються відкриті РУ. Однак при обмеженій площі під РУ або при підвищеному забрудненні атмосфери можуть застосовуватися ЗРУ на напруги 35-220 кВ.

Розподільні установки повинні забезпечувати надійність роботи електроустановки, що може бути виконано тільки при правильному виборі й розміщенні електроустаткування, при правильному підборі типу й конструкції РУ відповідно до ПВЕ.

Обслуговування РУ повинне бути зручним і безпечним. Розміщення обладнання в РУ повинне забезпечувати добрий огляд, зручність ремонтних робіт, повну безпеку при ремонтах й оглядах. Для безпеки дотримуються мінімальні відстані від струмоведучих частин для різних елементів ЗРУ.

Неізольовані струмоведучі частини щоб уникнути випадкових доторкувань до них повинні бути поміщені в камери або обгороджені. Огородження може бути суцільним або сітчастим. У багатьох конструкціях ЗРУ застосовується змішане огородження – на суцільній частині огородження кріпляться приводи вимикачів і роз'єднувачів, а сітчаста частина огородження дозволяє спостерігати за устаткуванням. Висота такого огородження повинна бути не менше 1,9 м, при цьому сітки повинні мати отвори розміром не більше 25 х 25 мм. Огородження повинні замикатися на замок.

Неізольовані струмоведучі частини, розташовані над підлогою на висоті до 2,5 м в установках 3 – 10 кВ і 2,7 м в установках 20 – 35 кВ, повинні огороджуватися сітками, причому висота проходу під сіткою повинна бути не меншою 1,9 м.

Огляди устаткування виконуються з коридору обслуговування, ширина якого повинна бути не менше 1 м при однобічному й 1,2 м при двосторонньому розташуванні устаткування.

Якщо в коридорі ЗРУ розміщені приводи роз'єднувачів і вимикачів, то ширина такого коридору повинна бути відповідно 1,5 й 2 м.

Якщо в ЗРУ застосовуються комірки КРУ, то ширина проходу для керування й ремонту КРУ викочуваного типу повинна забезпечувати зручність переміщення й розвороту викотних візків, тому при однорядному розташуванні ширина визначається довжиною візка плюс 0,6 м, при дворядному розташуванні – довжиною візка плюс 0,8 м. При наявності проходу із задньої сторони КРУ його ширина повинна бути не менш 0,8 м.

Із приміщень ЗРУ передбачаються виходи назовні або в приміщення з негорючими стінами й перекриттями: один вихід при довжині РУ до 7 м, два виходи по кінцях при довжині від 7 до 60 м, при довжині більше 60 м – два виходи по кінцях і додаткові виходи з таким розрахунком, щоб відстань від будь-якої точки коридорів РУ до виходу не перевищувала 30 м. Двері з РУ повинні відкриватися назовні й мати самозамикальні замки, що відкривають без ключа з боку РУ.

ЗРУ повинне забезпечувати пожежну безпеку. Будівельні конструкції ЗРУ повинні відповідати вимогам БНіП, а також правилам пожежної охорони (ППО). Будівля РУ споруджується з вогнестійких матеріалів. При проектуванні ЗРУ передбачаються заходи для обмеження поширення виниклої аварії. Для цього устаткування окремих елементів РУ встановлюється в камерах – приміщеннях, обмежених з усіх боків стінами, перекриттями, огородженнями. Якщо частина огороджень сітчаста, то камера називається відкритою. У таких камерах установлюються роз'єднувачі, безмасляні й маломасляні вимикачі й бакові вимикачі з кількістю масла до 25 кг. У сучасних ЗРУ бакові вимикачі з більшою кількістю масла (більше 60 кг) не застосовуються, тому що для їх установки треба передбачати закриті камери з виходом назовні, що значно ускладнює будівельну частину.

При установці в ЗРУ масляних трансформаторів передбачаються заходи для збору й відводу масла в маслозбиральну систему.

У ЗРУ передбачається природна вентиляція приміщень трансформаторів і реакторів, а також аварійна витяжна вентиляція коридорів обслуговування відкритих камер з маслонаповненим устаткуванням.

Розподільна установка повинна бути економічною. Вартість спорудження РУ складається з вартості будівельної частини, електричного устаткування, електромонтажних робіт і накладних витрат. Для зменшення вартості будівельної частини по можливості зменшують обсяг будівлі й спрощують її конструкцію. Значне зменшення вартості досягається застосуванням будинків РУ зі збірних залізобетонних конструкцій, які замінюють цегельну кладку, що застосовувалася раніше.

Для зменшення вартості електромонтажних робіт і прискорення спорудження РУ широко застосовують укрупнені вузли, зібрані на спеціалізованій монтажній базі. Такими вузлами можуть бути камери й шафи з убудованим електроустаткуванням: камери для збірних шин і шинних роз'єднувачів, шафи керування вимикачами, шафи лінійних роз'єднувачів і т.п. Для приєднання ліній 6 – 10 кВ у сучасних РУ широко застосовують шафи комплектних розподільних пристроїв. Застосування укрупнених вузлів дозволяє використати індустріальні методи спорудження ЗРУ з максимальною механізацією електромонтажних робіт.

Розподільна установка, змонтована з укрупнених вузлів, називається збірною. У збірній РУ будівля споруджується у вигляді коробки, без будь-яких перегородок, зального типу. Основу камер становить сталевий каркас, а перегородки між камерами виконують із азбестоцементних або гіпсолітових плит.

Зменшення вартості РУ досягається також спорудженням їх за типовими проектами, які розробляються провідними проектними організаціями. Завданням проектування є вибір тієї або іншої типової конструкції, що відповідала б схемі електричних з'єднань і встановленому встаткуванню.

б) Конструкції ЗРУ 6-10 кВ із однією системою шин

РУ 6-10 кВ із однією системою шин без реакторів на лініях, що відходять, широко застосовуються в промислових установках і міських мережах. У таких РУ встановлюються маломасляні або безмасляні вимикачі невеликих габаритів, що дозволяє все устаткування одного приєднання розмістити в одній камері. Такі РУ з камерами КСО-266, КСО-366 одержали широке поширення. Однак ремонт вимикачів у цих камерах складний, тому замість них на сьогодні застосовують камери з вимикачами, розташованими на викотному візку комірки комплектної розподільної установки.

Генераторні розподільні установки (ГРУ), які споруджують на ТЕЦ, виконуються із застосуванням збірних комплектних комірок.

ГРУ 6-10 кВ із однією системою шин і груповими здвоєними реакторами на лініях показана на рис. 1. При конструюванні РУ необхідно знати розміщення обладнання по камерах, для чого спочатку викреслюється схема заповнення.

Схема заповнення - це електрична схема ввімкнення основного устаткування й апаратури, що відбиває їх дійсне взаємне розміщення.

У схемі заповнення умовно, без дотримання масштабу показується контур будинку й камер, розташування устаткування й робляться необхідні пояснюючі написи. Схема заповнення полегшує складання специфікації на устаткування, полегшує розуміння конструкції РУ, але не заміняє конструктивних креслень РУ. У деяких випадках викреслюється план РУ, і на ньому умовними позначками показується розміщення устаткування. Такий план-схема заповнення показана на рис. 1,б.

У ГРУ передбачені три секції збірних шин, до кожної з яких приєднаний генератор 63 МВт. До першої й третьої секцій приєднані трьохобмоткові трансформатори зв'язку. На кожній секції встановлені два групових здвоєних реактори 2 × 2000 А і чотири збірки КРУ з вимикачами ВМПЭ-10. ГРУ розрахована на ударний струм до 300 кА. Будинок ГРУ одноповерховий, із прольотом 18 м, виконується зі стандартних залізобетонних конструкцій, які застосовуються для спорудження й інших будівель ТЕЦ. У центральній частині будинку в два ряди розташовані блоки збірних шин і шинних роз'єднувачів, далі знаходяться комірки генераторних, і секційних вимикачів, групових і секційних реакторів і шинних трансформаторів напруги. Крок комірки 3 м. Біля стін будинку розташовані шафи КРУ. Всі кабелі проходять у двох кабельних тунелях. Повітря для охолодження реакторів підводиться із двох вентиляційних каналів, нагріте повітря викидається назовні через витяжну шахту. У канали повітря подається спеціальними вентиляторами, установленими в трьох камерах (1, 2, 3, рис. 1,б).

Обслуговування устаткування здійснюється із трьох коридорів: центральний коридор керування шириною 2000 мм, коридор уздовж шаф КРУ, розрахований на викочування візків з вимикачами, і коридор обслуговування уздовж ряду генераторних вимикачів. Варто звернути увагу на те, що всі комірки генераторних вимикачів розташовані зі сторони ГРУ, зверненої до турбінного відділення, а комірки трансформаторів зв'язку – з боку відкритого РУ (див. план-схему заповнення на рис. 6.1,б). Таке розташування дозволяє здійснити з'єднання генераторів і трансформаторів зв'язку з комірками ГРУ за допомогою підвісних гнучких струмопроводів. З'єднання секцій збірних шин 6 кВ у кільце виконується зовні будинку гнучким зв'язком.

Рис..1. ГРУ 6-10 кВ із однією системою шин і групових реакторів:

а - розріз по колах генератора й групового реактора: 1 - трансформатор струму; 2 - прохідний ізолятор; 3 - камера генераторного вимикача; 4 - привід вимикача; 5 - блок збірних шин; 6 - блок шинних роз'єднувачів; 7 - привід шинних роз'єднувачів; 8 - камера здвоєного реактора; 9 - шинопровід; 10 - комірки КРУ; б - план-схема заповнення

Конструкція ГРУ, розглянута вище (рис. 1), має ряд недоліків: важкий каркасний будинок, комірки з металевими каркасами, великий обсяг монтажних робіт, що виконуються вручну із застосуванням малої механізації. Цих недоліків не має крупноблочна головна розподільна установка (КГРУ) 6-10 кВ на номінальний струм 8000 А і ударний струм 330 кА. На рис. 2 показані розріз по колах генератора й здвоєного реактора й схема заповнення для першої й другої секцій. КГРУ розроблена для схеми з однією системою збірних шин, що складається із чотирьох секцій, з'єднаних у кільце. Комірки вимикачів, реакторів, роз'єднувачів розташовані у два ряди. Збірні шини розташовані в один ряд. КГРУ розрахована на приєднання до кожної секції одного генератора 120 МВТ або двох по 60 МВТ при U = 10 кВ й одного генератора 60 МВТ при U = 6 кВ.

Кабельні лінії, що відходять, приєднуються за допомогою шаф КРУ 9 до гілок здвоєних реакторів 7. На кожну секцію можуть бути приєднані дві групи здвоєних реакторів по 2 × 2500 А або три групи по 2 × 1600 А і по одній лінії середньої напруги. Збірні шини 1, відгалуження від них, секційна перемичка 2 між першою й четвертою секціями, а також виводи з комірок генераторів, трансформаторів зв'язку й ліній с. н. виконані пофазно-екранованими струмопроводами. Шинні роз'єднувачі 3 встановлені в металевих комірках з міжфазними перегородками. Ошиновка в комірках вимикачів і реакторів виконується укрупненими монтажними блоками. Охолодження комірок здійснюється за допомогою штучної автоматичної вентиляції.

Застосування КГРУ підвищує надійність роботи й спрощує експлуатацію РУ, значно скорочує витрати на його спорудження. Спорудження КГРУ з однією системою шин на чотири секції дозволяє зменшити капітальні витрати на 10%, витрата металу на 40%, залізобетонних конструкцій на 21% у порівнянні з типовими ГРУ.

Рис. 2. Крупноблочна головна розподільна установка 10 кВ (КГРУ) з однією системою шин:

а - розріз по колах генератора й здвоєного реактора; 1 - струмопроводи збірних шин; 2 - струмопроводи секційної перемички; 3 - шинний роз'єднувач; 4 - трансформатор струму; 5 - вимикач; 6 - вентиляційний короб; 7 - реактор; 8 - шафа роз'єднувача; 9 - КРУ ліній, що відходять; 10 - кабельний тунель; 11 - вентиляційний підвал; б - схема заповнення

д) Конструкції ЗРУ 35 – 220 кВ

Як було відзначено раніше, в особливих умовах (обмеженість площі, забруднена атмосфера, суворі кліматичні умови) розподільні установки 35-220 кВ споруджуються закритими. ЗРУ 35 - 220 кВ дорожчі відкритих розподільних пристроїв на ту ж напругу, тому, що вартість будинку значно більша вартості металоконструкцій і фундаментів, необхідних для відкритої установки апаратур. У ЗРУ 35 - 220 кВ застосовують тільки повітряні або маломасляні вимикачі. Установка бакових масляних вимикачів привела б до значного збільшення вартості РУ за рахунок спорудження спеціальних камер і маслозбірних пристроїв.

На рис. 5 показана закрита РУ 110 кВ із двома робочими й обхідною системами шин. Будинок зального типу висотою 10,2 м, одноповерховий. Збірні шини виконані гнучкими проводами й закріплені на гірляндах ізоляторів (фази А, В) і стрижневих опорних ізоляторах (фаза С). Обслуговування ізоляторів, ошиновки, шинних роз'єднувачів виконується за допомогою пересувних телескопічних підйомників. У ЗРУ 110 кВ можуть установлюватися вимикачі ВВБ-110, ВНВ-110, ВМТ.

Рис. 5. ЗРУ 110 кВ зального типу. Розріз по комірці повітряної лінії:

1 - вимикач ВНВ-110; 2 - перша система шин; 3 - шинні роз'єднувачі; 4 - друга система шин; 5 - обхідна система шин; 6 - обхідний роз'єднувач; 7 - конденсатор зв'язку; 8 - лінійний роз'єднувач

У працюючих електроустановках є інші конструкції ЗРУ 110 кВ, наприклад двоповерхові з винесеною назовні обхідною системою шин. Остання обставина є серйозним недоліком, тому що значно збільшує займану площу й знижує надійність роботи при можливості забруднення ізоляції обхідної системи шин.

Так само як і для ГРУ 6-10 кВ, найбільш прогресивним є застосування комплектних РУ 35 - 110 кВ.

На рис. 6 наведений поперечний розріз ЗРУ 220 кВ із двома робочими й обхідною системами шин. Будинок зі збірного залізобетону шириною 24 і висотою 18 м. Всередині будинку передбачені сталеві колони й поперечні балки призначені для установки лінійних і обхідних роз’єднувачів.

Рис. 6. ЗРУ 220 кВ із двома робочими й обхідною системами шин. Розріз по комірці лінії:

1 - робочі системи шин; 2 - шинний роз'єднувач; 3 - обхідна система шин; 4 - обхідний роз'єднувач; 5 - вимикач; 6 - лінійний роз'єднувач: 7 - ВЧ загороджувач; 8 - конденсатор зв'язку

Вимикачі встановлені на відмітці 0.0. Для монтажних і ремонтних робіт передбачені широкі проїзди для автокранів з обох сторін будівлі.

КОМПЛЕКТНІ ПРИСТРОЇ ВИСОКОЇ НАПРУГИ

а) Комплектні розподільні пристрої внутрішньої установки

Комплектний розподільна установка (КРУ) - це розподільна установка, що складається із закритих шаф з убудованими в них апаратами, вимірювальними й захисними приладами й допоміжними пристроями. Шафи КРУ виготовляються на заводах, що дозволяє домогтися ретельної зборки всіх вузлів і забезпечення надійної роботи електроустаткування. Шафи з повністю зібраним й готовим до роботи устаткуванням надходять на місце монтажу, де їх установлюють, з'єднують збірні шини на стиках шаф, підводять силові й контрольні кабелі. Застосування КРУ дозволяє прискорити монтаж розподільного пристрою. КРУ безпечно в обслуговуванні, тому що всі частини, що перебувають під напругою, закриті металевим кожухом.

Як ізоляція між струмоведучими частинами в КРУ можуть бути використані повітря, масло, тверда ізоляція, інертні гази. КРУ з масляною й газовою ізоляцією можуть виготовлятися на високі напруги (у світовій практиці є конструкції на 220, 400 й 500 кВ). У КРУ можуть застосовуватися звичайні апарати або спеціально призначені для КРУ, одночасно можуть застосовуватися ті й інші. Наприклад, для КРУ 6-10 кВ застосовуються вимикачі звичайної конструкції, а замість роз'єднувачів - втичні контакти.

Наша промисловість випускає КРУ 3 - 35 кВ із повітряною ізоляцією й 110 - 220 кВ із ізоляцією з елегазу.

Застосування КРУ приводить до скорочення обсягу й строків проектування, при необхідності легко виконуються реконструкція й розширення електроустановки.

Для РУ 6-10 кВ знижувальних підстанцій, а також у системі власних потреб електростанцій для схеми з однією системою шин широко застосовуються КРУ різних типів: з маломасляними вимикачами ВМП, ВММ, ВМПЭ, ВМПП, ВК і МГГ; з електромагнітними вимикачами ВЭМ, ВЭ; з вакуумними вимикачами BB/TEL, ВНВП, ВВТЭ й ВВТП.

Розглянемо особливості КРУ на прикладі КРУ широко розповсюдженої серії К-ХІІ (рис..7), що у цей час замінена на серію К-ХХУІ в тих же габаритах, але з вимикачами ВМПЭ й ВМПП на більші струми вимикання. Шафа КРУ складається із твердого металевого корпуса, усередині якого розміщена всі апаратури. Для безпечного обслуговування й локалізації аварій корпус розділений на відсіки металевими перегородками й металевими шторками, що автоматично закриваються. Вимикач із приводом установлений на візку який викочується 9. У верхній і нижній частинах візка розташовані рухомі контакти, що роз'єднують, які при укочуванні візка в шафу замикаються із шинним 15 і лінійним 14 нерухомими контактами. При викочуванні візка з попередньо відключеним вимикачем рознімні контакти відключаються, і вимикач при цьому буде відключений від збірних шин і кабельних вводів. Коли візок перебуває поза корпусом шафи, забезпечується зручний доступ до вимикача і його приводу для ремонту. Розміщення вимикача на викотному візку дозволяє значно зменшити розміри шафи в порівнянні зі збірними РУ, де камера вимикача повинна передбачати можливість доступу до апаратів і ремонт їх на місці.

Шафа КРУ з вимикачем ВМП -10 і приводом ПЭ-11:

1 – відсік візка; 2 – відсік трансформатора струму і кабельної збірки; 3 – відсік шинного роз'єднувального контакту; 4 – відсік збірних шин; 5 – шафа приладів; 6 – блок релейного захисту; 7 – поворотна рама для установки лічильників; 8 – штепсельний роз’єм вторинних з'єднань; 9 – візок; 10 – вимикач з приводом; 11 – трансформатор струму земляного захисту; 12 – трансформатор струму; 13 – заземлювальний роз’єднувач; 14 – нерухомий лінійний контакт; 15 – нерухомий шинний контакт.

Викотний візок може займати три положення: робоче (візок перебуває в корпусі шафи, первинні й вторинні кола замкнуті); випробувальне (візок у корпусі шафи, але первинні кола розімкнуті, а вторинні замкнуті); ремонтне (візок перебуває поза корпусом шафи, первинні й вторинні кола розімкнуті). У робочому й випробувальному положеннях візок фіксується спеціальним пристроєм. Для полегшення переміщення візка в робоче положення є

важільний механізм, керований знімною рукояткою. При викочуванні візка із шафи автоматично металевими шторками закриваються відсіки шинних і лінійного контактів, що роз'єднують. Таким чином, виключається випадковий дотик до струмоведучих частин, що залишилися під напругою. На викотному візку монтуються також трансформатори напруги, розрядники, силові запобіжники, рознімні контакти з'єднань головного кола.

Відсік збірних шин установлюється на корпусі шафи. Верх відсіку має поворотну кришку для монтажу збірних шин зверху (після повної установки всіх шаф). Збірні шини пов'язані з контактом, що роз'єднує, шинами через прохідні ізолятори.

Шафа приладів 5 являє собою металеву конструкцію, на фасадних дверцятах якої розміщаються прилади виміру, лічильники, ключі керування й апаратури сигналізації. На задній стінці встановлений короб для шинок вторинних з'єднань (до 40). Блок для релейної апаратури поворотного типу встановлений усередині шафи й може вмістити до 22 приладів. Кола вторинних з'єднань візка й релейної шафи з'єднуються гнучким шлангом із багатоконтактним штепсельним розніманням. Таке з'єднання дозволяє швидко замінити один візок іншої якщо буде потреба.

Корпус шафи має жалюзі для природної вентиляції відсіків. Шафи встановлюються в приміщенні й обслуговуються з однієї сторони. У шафах даної серії виконане блокування, що не допускає укочування візка в робоче положення й викочування з робочого положення при включеному вимикачі, а також не допускає укочування візка при включеному заземлюючому роз'єднувачі або включення його в робочому положенні візка.

Крім КРУ внутрішньої установки використовуються КРУН – зовнішньої установки.

Монтаж вакуумного вимикача BB/TEL в КРУН КРН–III

г) Комплектні трансформаторні підстанції

Комплектні трансформаторні підстанції (КТП) виготовляються на заводах і великоблочними вузлами доставляються на місце монтажу. Широке впровадження КТП дозволило прискорити монтаж підстанцій і зменшити їх габарити.

Комплектна трансформаторна підстанція 110/35/10 кВ

а - план підстанції; б - розріз А - А; 1- натяжний пристрій спусків 110 кВ; 2 - апаратури ВЧ зв'язку; 3 - шини ремонтної перемички; 4 - блок роз'єднувачів; 5 - шини перемички з вимикачем; 6 - блок віддільників; 7 - блок короткозамикачів і розрядників; 8 - трансформатор; 9 - блок вимикача 35 кВ; 10 - збірні шини кВ; 11 - блок прийому лінії 35 кВ

ВІДКРИТІ РОЗПОДІЛЬНІ ПРИСТРОЇ (ВРУ)

а) Вимоги до конструкцій ВРУ

Розподільна установка, розташована на відкритому повітрі, називається відкритою розподільною установкою. Як правило, РУ напругою 35 кВ і вище споруджуються відкритими.

Так само як і ЗРУ, відкриті РУ повинні забезпечити надійність роботи, безпеку й зручність обслуговування при мінімальних витратах на спорудження, можливість розширення, максимальне застосування великоблочних вузлів заводського виготовлення.

Відстань між струмоведучими частинами й від них до різних елементів ВРУ повинне вибиратися відповідно до вимог ПУЭ [1.12].

Всі апарати ВРУ звичайно розташовуються на невисоких підставах (металевих або залізобетонних). По території ВРУ передбачаються проїзди для можливості механізації монтажу й ремонту встаткування. Шини можуть бути гнучкими із багатодротових проводів або із твердих труб. Гнучкі шини кріпляться за допомогою підвісних ізоляторів на порталах, а тверді - за допомогою опорних ізоляторів на залізобетонних або металевих стійках.

Застосування твердої ошиновки дозволяє відмовитися від порталів і зменшити площу ВРУ.

Під силовими трансформаторами, масляними реакторами й баковими вимикачами 110 кв і вище передбачається маслоприймач, укладається шар гравію товщиною не менш 25 см, і масло стікає в аварійних випадках у маслозбірники. Кабелі оперативних кіл, кіл керування, релейного захисту, автоматики й повітропроводи прокладають у лотках із залізобетонних конструкцій без заглиблення їх у ґрунт або в металевих лотках, підвішених до конструкцій ВРУ.

Відкрите РУ повинне бути обгороджене.

Відкриті РУ мають наступні переваги перед закритими:

менше обсяг будівельних робіт, тому що необхідні лише підготовка площадки, будівництво доріг, спорудження фундаментів й установка опор, у зв'язку із цим зменшуються час спорудження й вартість ВРУ;

легше виконуються розширення й реконструкція;

всі апарати доступні для спостереження.

У той же час відкриті РУ менш зручні в обслуговуванні при низьких температурах й у негоду, займають значно більшу площу, ніж ЗРУ, а апарати на ВРУ піддані запиленню, забрудненню й коливанням температури.

Конструкції ВРУ різноманітні й залежать від схеми електричних з'єднань, від типів вимикачів, роз'єднувачів й їхнього взаємного розташування.

Дата добавления: 2014-01-06