Чем определяются размеры основных элементов компоновки ору
Конструкции открытых распределительных устройств
Распределительное устройство, расположенное на открытом воздухе, называется открытым распределительнымустройством (ОРУ).Как правило, РУ напряжением 35 кВ и выше сооружаются открытыми.
Так же как и ЗРУ, открытые РУ должны обеспечить: надёжность работы, безопасность и удобство обслуживания при минимальных затратах на сооружение, возможность расширения, максимальное применение крупноблочных узлов заводского изготовления.
Расстояние между токоведущими частями и от них до различных элементов ОРУ должно выбираться в соответствии с требованиями ПУЭ [4].
Все аппараты ОРУ располагаются на невысоких основаниях (металлических или железобетонных). По территории ОРУ предусматриваются проезды для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования. Шины могут быть гибкими из многопроволочных проводов или из жёстких труб. Гибкие шины крепятся с помощью подвесных изоляторов на порталах, а жесткие — с помощью опорных изоляторов на железобетонных или металлических стойках.
Применение жесткой ошиновки позволяет отказаться от порталов и уменьшить площадь ОРУ.
Под силовыми трансформаторами, масляными реакторами и баковыми выключателями 110 кВ и выше предусматривается маслоприемник для сброса масла в аварийных случаях. Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейной защиты, автоматики и воздухопроводы прокладывают в лотках из железобетонных конструкций без заглубления их в почву или в металлических лотках, подвешенных к конструкциям ОРУ.
Открытое РУ должно быть ограждено.
К конструктивным элементам ОРУ относятся сборные шины и ошиновка. Сборные и соединительные шины (ошиновку) ОРУ выполняют гибкими и жесткими шинами, возможно применение комбинированных конструкций — жёстких шин и гибкой ошиновки.
Преимущественно гибкие шины получили распространение на напряжение 35 кВ и выше. В качестве гибких шин используют много-проволочные витые алюминиевые (А), сталеалюминиевые (АС) и полые алюминиевые (ПА) провода. В зависимости от номинального тока и напряжения в одной фазе может быть от 1 до 5 проводов. (Количество проводов в фазе на ОРУ меньше, чем на ЛЭП, из-за большего сечения проводов.)
В токопроводах до 330 кВ использование шин из нескольких проводов в одной фазе обусловлено большими рабочими токами. В установках 330 кВ и выше это решение применяется для снижения напряженности поля вокруг токопровода с целью устранения коронного разряда.
Количество проводов в одной фазе
Напряжение U, кВ | Провода в одной фазе, шт. |
1—2 | |
2—3 | |
3—4 | |
4—5 |
При числе проводов в фазе 3 и более их обычно располагают по вершинам правильного равностороннего многоугольника, что обеспечивается дистанционными распорками, а также поддерживающими зажимами, укреплёнными на изоляторах (рис. 5.31).
|
|
|
Рис. 5.31. Дистанционные распорки: а — парная; б — многолучевая; в — рамная
Жесткие шины наиболее широко используют в токопроводах до 110 кВ. В последнее время в ОРУ 110 кВ и выше всё более широкое применение получают жесткие трубчатые шины и ошиновка, изготовленные из алюминиевых сплавов. Вопросы применения таких конструкций заслуживают отдельного более подробного рассмотрения. Основные характеристики проводов и жёстких профилей приведены в [5, 12].
Для подвески проводов, гибких токопроводов, шин, ошиновок и их изоляторов в ОРУ применяются порталы, стойки и другие опорные конструкции. Чаще всего они изготавляются комбинированными (железо-бетонные опоры и стальные траверсы), реже используются полностью стальные опоры и порталы. Внешний вид шинных и линейных порталов приведён на рис. 5.32, размеры и расстояния между проводами указаны в табл. 5.2.
Рис. 5.32. Вид порталов ОРУ: а — шинные; б — линейные
Размеры порталов типового ОРУ
Позиции на рис. 5.32 | Размеры (м) при напряжении, (кВ) | |||
а | 1,5 | 3,25 | 3,5 | |
б | 3,0 | 4,0 | 4,5 | |
в | 7,5 | 11,0 | 11,0 | 22—26 |
г | 2,5 | |||
д | 3,7 | 5,5 | 10,5 | |
е | 16,5 | 16,5 | 23,6 | |
ж | — | — | — | — |
При напряжении 500 кВ и выше в ОРУ возможно использование одно-стоечных опор анкерного типа (рис. 5.33), что обеспечивает сокращение площади РУ. Гибкая ошиновка крепится на подвесных (рис. 5.35) или иногда на опорных изоляторах (рис. 5.34), а также на вводах электрических аппаратов и измерительных трансформаторов. В настоящее время в токопроводах в основном используются гирлянды подвесных стеклянных тарельчатых изоляторов (типа ПС), которые имеют шарнирное соединение друг с другом.
Рис. 5.33. Анкерная одностоечная опора |
Рис. 5.34. Опорно-стержневой изолятор ОНС-110 |
Количество изоляторов зависит от номинального напряжения и приводится в табл. 5.3. В зависимости от условий работы изоляторов и способов их установки на опорах применяют поддерживающие и натяжные гирлянды (рис. 5.35). В качестве опорных используются опорно-стержневые изоляторы (рис. 5.34) на 35 и 110 кВ (типа ОНШ и ОНС) характеристики и размеры изоляторов приведены в [12, 27], а также составные шинные опоры-колонны из этих изоляторов, собранные из 2—3 изоляторов, которые устанавливаются на индивидуальных бетонных стойках. В РУ 35—110 кВ изоляторы трёх фаз монтируются на Т или П-образных бетонных или стальных конструкциях. Аналогичное решение применяется для крепления гибких токопроводов с большим суммарным сечением в наружных установках 6—10 кВ (рис. 5.36).
Количество изоляторов в гирлянде
Напряжение U, кВ | Изоляторы в гирлянде, шт. |
3—4 | |
8—9 | |
12—16 | |
17—22 | |
24—33 |
|
|
Рис. 5.35. Натяжная и поддерживающая гирлянды подвесных изоляторов.
В РУ 500 кВ и выше применяют трёхгранные опоры (рис. 5.37) в виде пирамиды из изоляторов на 110 кВ, собранных на треугольной раме и жёстко скреплённых в средней части стальными поясами. В верхней части опоры для снижения напряжённости электрического поля устанавливают кольцевые экраны.
Рис. 5.36. Опорная конструкция гибкого токопровода |
Рис. 5.37. Трёхгранная шинная опора на напряжение 500 кВ: 1 — токоведущая шина, 2 — экран, 3 — изоляторы на 110 кВ, 4 — стальной пояс, 5 — рама |
К коммутационным аппаратам (КА) применяемым в ОРУ относятся высоковольтные выключатели, разъединители, отделители и короткозамыкатели.
В настоящее время в ОРУ высокого напряжения в основном применяются воздушные и малообъёмные масляные выключатели ( в ранее спроектированных установках используются и многообъёмные масляные выключатели), а также элегазовые выключатели.
Внешний вид и основные размеры выключателей в этом учебном пособии не рассматриваются, так как они приведены в [3, 5, 28].
Конструкции разъединителей для наружной установки отличаются большим разнообразием [5, 28]. В СНГ широко используются следующие типы разьединителей:
1. Горизонтально-поворотные типа РЛНД и РНД (при наличии заземляющих ножей в обозначении типа добавляется буква «З») на напряжение 10—500 кВ (рис.5.38);
2. Вертикально-поворотные (тип РНВ на 500, 750 кВ и РОН на 35—500кВ);
3. Подвесные (тип РП и РПД) на 330—750 кВ (рис. 5.39).
Рис. 5.38. Разъединитель типа РНДЗ-2-110 |
Основные размеры разъединителей типа РНД приведены в табл. 5.4. Разъединители монтируются на общей или индивидуальной раме, закреплённой на металлических или бетонных стойках на высоте (h), зависящей от класса напряжения. Компоновочные схемы разъединителей типов РНВ, РОН и РНД схожи за исключением конструкции поворотных ножей.
Основные размеры РНД
U (кВ) |
a (мм) |
b (мм) |
с (мм) |
h (мм) |
Основные размеры РОН и РНВ
U (кВ) | РОН | РОН | РОН | РОН | РОН | РНВ | РНВ | |||
b | — |
Тип разъединителя | Контакт-стойка портала D (мм) | Между контактами соседних полюсов B (мм) | Между контактами одного полюса[*],(мм) |
РП — 330/3200 | |||
РПД — 500/3200 | |||
РПД — 750/3200 | |||
РПД — 1150/4000 |
|
Рис. 5.48. Электрическая схема квадрата в компоновке 4/3
Схемы многоугольников часто являются схемами начальных этапов при строительстве электростанций и подстанций. В дальнейшем осуществляется переход к другим схемам (3/2 или 4/3) при этом оборудование на первом этапе размещается в соответствии с компоновкой схемы на конечном этапе. В нашем примере на последнем этапе предполагается компоновка по схеме 4/3 с двухрядным расположением выключателей.
Компоновки ОРУ с номинальным напряжением более 330 кВ имеют особенности, связанные с установкой на линиях электропередач шунтовых реакторов. В соответствии с требованиями ПУЭ [4] и условиями ремонта выключателей с использованием имеющихся монтажно-ремонтных механизмов, расстояние между фазами выключателей 500 кВ принято 12 м, а от оси их установки до оси дороги — 10 м.
При конструировании ОРУ 500 кВ в соответствии с выбранной схемой применяют различные компоновки, имеющие разные области использования.
Простейшей для схемы с полутора выключателями на присоединение является трёхрядная установка выключателей с установкой шунтовых реакторов вдоль оси линейных порталов [ 4 ] (рис. 5.49). Такая компоновка позволяет сократить количество конструкций, изоляторов, токоведущих шин, а также площадь ОРУ. Однако установка шунтовых реакторов у линейных порталов увеличивает ширину РУ, что может быть неприемлемо при её ограничении. Кроме того, в случае использования такого РУ на электростанции, шунтовые реакторы при монтаже необходимо перемещать к месту установки на большие расстояния от площадки машинного зала, либо сооружать специальную трансформаторную мастерскую вблизи их установки.
Еще одним недостатком такой компоновки является невозможность чередования мест присоединения ЛЭП и трансформаторов, что снижает надежность схемы на период ремонтов выключателей.
Рис. 5.49. ОРУ 500 кВ для схемы 3/2 с трёхрядной установкой выключателей и размещением шунтовых реакторов со стороны линейных порталов: а — разрез; б — план. шаг ячейки 28 м;
1 — высокочастотный заградитель; 2 — шунтовой реактор
В случае ограничения ширины строительной площадки ОРУ существует типовое решение, позволяющее уменьшить этот размер путем установки шунтовых реакторов в одном ряду с силовыми трансформаторами. Однако такое решение приводит к удвоению количества ячеек и соответственному увеличению длины РУ, расхода металлоконструкций, изоляторов и проводников
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
12 Лекция. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)
12 Лекция. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)
— компоновка и конструкция распределительных устройств.
— знакомство с открытыми и закрытыми распределительными устройствами.
Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.
По конструктивному выполнению РУ делят на открытые и закрытые. Они могут быть комплектными (сборка на предприятии-изготовителе) или сборными (сборка частично или полностью на месте применения).
Открытое распределительное устройство (ОРУ) – распределительное устройство, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе; закрытое распределительное устройство (ЗРУ) – устройство, оборудование которого расположено в здании.
ОРУ сооружается на напряжение 35 кВ и выше. Применение ОРУ снижает стоимость и сокращает сроки установки, замены и демонтажа электрооборудования подстанции, но обслуживание ОРУ несколько сложнее, чем закрытых, и для них требуется более дорогое оборудование. Наиболее рациональной компоновкой ОРУ является расположение оборудования в одной плоскости (на нулевой отметке) и соединенных шин в один или несколько ярусов. Оборудование одного присоединения занимает полосу, которую называют ячейкой.
Существуют некоторые общие требования, определяющие компоновку ОРУ или ЗРУ (установку каждого изделия и конструкцию сооружения) и регламентируемые ПУЭ. Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния необходимо выбирать и устанавливать таким образом, чтобы были соблюдены следующие условия:
— вызываемые усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствующие работе явления (искрение, выброс газов и т. п.) не смогут привести к повреждению оборудования и возникновению КЗ или замыкания на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу;
— при нарушении нормальных условий работы электроустановки обеспечивается необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;
— при снятом напряжении с какой-либо цепи, относящиеся к ней аппараты токоведущие части и конструкции можно подвергать безопасному осмотру, замене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних цепей;
— обеспечение возможности удобного транспортирования оборудования.
Во всех цепях РУ следует предусматривать установку разъединяющих устройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, отделителей, предохранителей, трансформаторов тока трансформаторов напряжения и т. п.) каждой цепи от сборных шин, а также от других источников напряжения.
Указанное требование не распространяется на шкафы КРУ и КРУН с выкатными тележками, высокочастотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, разрядники, устанавливаемые на выводах трансформаторов и на отходящих линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными вводами.
Для территории ОРУ и подстанций, на которых в нормальных условиях эксплуатации могут иметь место утечки масла (аппаратная маслохозяйства, склады масла, машинные помещения, а также трансформаторы и выключатели при ремонтных и других работах), должны предусматриваться устройства для его сбора и удаления в целях исключения возможности попадания в водоемы.
Подстанции 35-110 кВ следует преимущественно проектировать комплектными, заводского изготовления, блочной конструкции. Распределительные устройства 35-750 кВ рекомендуется выполнять открытого типа. Распределительные устройства 6-10 кВ можно выполнять в виде комплектных шкафов наружной установки (КРУН). Распределительные устройства 6-10 кВ закрытого типа следует применять: в районах, где по климатическим условиям не могут быть применены КРУН; в районах с загрязненной атмосферой и районах со снежными и пыльными бурями; при числе шкафов более 25; при наличии технико-экономического обоснования (по требованиям заказчика).
Компоновку и конструкцию ОРУ разрабатывают для принятых номинального напряжения, схемы электрических соединений, количества присоединяемых линий, трансформаторов и автотрансформаторов, выбранных параметров и типов высоковольтной коммутационной и измерительной аппаратуры (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения) и ошиновки. При этом должны быть учтены местные условия размещения площадки, отведенной для проектируемого ОРУ: рельеф, грунты, размеры площадки, направления линий (коридоры для ввода и вывода линий), примыкание железнодорожных путей и автомобильных дорог. Должны быть также учтены местные климатические условия. Собственно ОРУ может быть выполнено широким и коротким, либо узким и длинным. ОРУ может быть с гибкой, жесткой и смешанной (и гибкой, и жесткой) ошиновкой, что отразится на конструкциях для установки (подвески) этой ошиновки и на размерах этих конструкций (пролетах порталов, высоте колонн, их количестве и массе, количестве опорных и подвесных изоляторов).
На подстанциях 35-330 кВ с упрощенными схемами на стороне высшего напряжения с минимальным количеством аппаратуры, разметаемых в районах с загрязненной атмосферой, рекомендуется использовать открытую установку оборудования высокого напряжения и трансформаторы с усиленной внешней изоляцией.
На рисунке 25 приведены план и разрез ГПП 110/6-10 кВ с трансформаторами 25-40 МВА.
Закрытые распределительные устройства 35-220 кВ следует применять в районах: с загрязненной атмосферой (где применение открытых распределительных устройств с усиленной изоляцией или аппаратурой следующего класса напряжения, с учетом ее обмыва, неэффективно, а удаление подстанции от источника загрязнения экономически нецелесообразно, как и требование об установке специального оборудования); со стесненной городской и промышленной застройкой; с сильными снегозаносами и снегопадом (а также в суровых климатических условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании). Здание ЗРУ должно быть без окон, и его допускается выполнять как отдельно стоящее, так и сблокированное со зданиями общеподстанционных пунктов управления, в том числе и по вертикали.
Рисунок 25 – План и разрез ГПП 110/6-10 кВ
Герметизированные комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) напряжением 110 кВ и выше применяют при стесненных условиях в крупных городах и на промышленных предприятиях, а также в районах с загрязненной атмосферой.
В условиях интенсивного загрязнения в блочных схемах трансформатор — линия рекомендуется применять трансформаторы со специальными кабельными вводами на стороне 110-220 кВ и шинными выводами в закрытых коробах на стороне 6-10 кВ.
Закрытую установку трансформаторов 35-220 кВ используют, если усиление изоляции не дает должного эффекта; в атмосфере содержатся вещества, вызывающие коррозию, а применение средств зашиты нерационально; при необходимости снижения уровня шума у границ жилой застройки.
ЗРУ комплектуют ячейками КРУ внутренней установки (КРУ, КСО), открытые (ОРУ) – ячейками КРУН наружной установки.
РУ напряжением 6-10 кВ получает электроэнергию непосредственно от трансформаторов или по линиям U=6-10 кВ с шин подстанции. Количество секций шин зависит от числа ячеек отходящих линий и от наличия резкопеременных нагрузок, которые необходимо подключать на отдельные секции РУ.
Каждую отходящую от СШ РУ линию подключают к шинам через ячейку. Ячейки бывают разного вида и назначения. Все оборудование ячейки комплектуется в шкафу. Применяют ячейки КСО – комплектные стационарные одностороннего обслуживания, КРУ – выключатель не закреплен стационарно, а установлен на тележке и выкатывается из своего шкафа (на ремонт, обслуживание, осмотр).
Каждое КРУ состоит из ячеек различных присоединений: питающих вводов, отходящих КЛ и ВЛ, секционных связей, шинных ТН, разрядников, ТСН.
В зависимости от требуемой электрической схемы подбираются нужные шкафы и комплектуется РУ.
В закрытых распределительных устройствах б-10 кВ следует применять шкафы КРУ заводского изготовления. Шкафы КРУ, конструкция которых предусматривает обслуживание с одной стороны, устанавливают вплотную к стене, без прохода с задней стороны. Ширина коридора обслуживания должна обеспечивать передвижение тележек КРУ: для их хранения и ремонта в закрытых распределительных устройствах необходимо предусматривать специальное место. Каждое из решений имеет свои достоинства и недостатки; задача проектировщика состоит в том, чтобы выбрать для местных условий наиболее целесообразное, обеспечивающее надежность, удобные условия для эксплуатации и экономичность по сравнению с другими вариантами.
Объемы шкафов КСО в 1,5-2 раза больше, чем КРУ. КРУ с масляными выключателями стоят дороже, чем КСО с ВНП. Поэтому в целях экономии средств рекомендуется применять ячейки с ВНП там, где они проходят по техническим характеристикам, а именно: на отходящих от шин РУ линиях, питающих: ТП мощностью до 1600 кВА, БК мощностью до 400 квар, ЭД мощностью до 1500 кВт – при условии, что за весь период времени между ремонтами производится не более 100 включений-отключений.
Конструкции шкафов КРУ и КСО разнообразны. Сетка только выкатных КРУ имеет свыше 50 разновидностей в зависимости от назначения, вида аппаратов, типа вводов, способа передачи энергии (кабель, шины, ВЛ). КСО также имеют несколько десятков модификаций. Внутри шкафы делятся на отсеки сплошными стальными перегородками.
Для большей безопасности ремонта шины расположены в одном отсеке, выключатель – в другом, разъединитель, ТТ и кабельный вывод – в другом, аппараты измерений и реле – в четвертом отсеке.
В настоящее время большинство ЗРУ 6-10 кВ при отсутствии реакторов на отходящих линиях собирается из ячеек КРУ.
Из КРУ внутренней установки чаще применяют шкафы серии КРУ2-10, КРУ2-10/2750, К-XII, К-XV, КР10/500. КРУН U = 6-10 кВ комплектуют из шкафов серии К-37, К-33, К-XIII, К-VI и др. Они рассчитаны на различные силы тока.
В последние годы все большее распротранение получают комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией на напряжении 110-500 кВ. Применение КРУЭ открывает новые перспективы индустриализации сроительства подстанции, позволяет уменьшить время монтажа по сравнению с традиционными РУ в 4-5 раз, улучшить условие эксплуатации и надежности работы, сокротить необходимую для подстанции площадь в 7 – 40 раз (в зависимости от напряжения).
Однако высокая стоймость ячеек КРУЭ делает их применение более оправданным в случаях, когда рещающим является размер пощадки (например, для подстанций глубоких вводов на территории промышленных предприятий или в крупных жилых массивах).
Закрытые подстанции 6-10 кВ, выполненные как РУ 10 кВ или как ЗРУ 10 кВ ГПП, по компоновке различаются мало. Распределительные устройства выполняют с однорядным или двухрядным расположением ячеек.
- Чем определяются различия в распределении биомов на суше и в океанах
- Чем определяются размеры предмета