Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Справочник по проектированию подстанций

Принципы компоновок распределительных устройств - Справочник по проектированию подстанций

Оглавление
Справочник по проектированию подстанций
Особенности, технология и принципы проектирования подстанций
Стадии проектирования, состав и объем проектной документации
Исходные данные для проектирования, продолжительность
Техническое задание на разработку ТЭО
Классификация подстанций и присоединение их
Надежность главных схем
Автоматичность, эксплуатационные удобства и экономическая целесообразность схемы
Классификация схем
Синхронные компенсаторы,  конденсаторные батареи и реаторы в схемах
Расчет токов короткого замыкания
Электродинамическое и термическое действия токов короткого замыкания
Ограничение токов короткого замыкания
Токи замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью
Типы и технические характеристики трансформаторов
Выборы мощности и числа устанавливаемых трансформаторов
Выключатели
Разъединители, отделители, короткозамыкатели
Источники реактивной мощности
Характеристики трансформаторов, выключателей
Провода, шины, кабели, изоляция
Механический расчет жесткой ошиновки
Механический расчет проводов гибкой ошиновки ОРУ
Защита от грозовых перенапряжений
Заземление
Собственные нужды переменного тока
Электрическое освещение
Нормы освещенности подстанций
Классификация и принципы выполнения схем управления, сигнализации и автоматизации
Организация управления элементами подстанций
Регулирование напряжения и охлаждение силовых трансформаторов
Автоматическая компенсация емкостного тока замыкания на землю
Организация сигнализации элементами ПС
Питание цепей оперативным током, аппаратура схем, маркировка
Электрические измерения и учет электроэнергии
Фасады и компоновка панелей, ряды зажимов схем управления, автоматики, защиты, сигнализации
Монтажные схемы и кабельные журналы
Оперативный ток, источники постоянного тока
Шкафы КРУ, КРУН, КТП, КТПН
Релейная защита
Релейная защита трансформаторов и автотрансформаторов
Релейная защита шунтирующих и компенсационных реакторов
Защита синхронных компенсаторов
Защита шин
АПВ и АВР
УРОВ
Защита элементов собственных нужд
Принципы компоновок распределительных устройств
Открытая установка маслонаполненного оборудования
Компоновка закрытых распределительных устройств и подстанций
Комплектные распределительные устройства с газовой изоляцией
Эксплуатационные и вспомогательные средства
Рельсовые пути для перекатки трансформаторов и стационарные анкеры
Ограды
Выбор площадки для строительства
Состав комиссии и акт выбора площадки
Особенности выбора и согласования площадки, размещаемой на территории города
Технико-экономическое сравнение вариантов выбора площадки
Генеральный план
Горизонтальная планировка
Внутриплощадочные автомобильные дороги и проезды
Инженерные сети
Вертикальная планировка
Озеленение и благоустройство территории
Технико-экономические показатели генерального плана
Приложение к генеральному плану
Режимы работы строительных конструкций ОРУ
Опоры под ошиновку и оборудование
Кабельные лотки, каналы
Здания и фундаменты синхронных компенсаторов
Отопление и вентиляция зданий
Водоснабжение, канализация, отвод масла
Противопожарные мероприятия
Приложение к здания и фундаменты
Защита окружающей среды
Защита от шума
Устройства связи и сигнализации
Внешняя связь
Требования к помещениям для узлов связи и к размещению оборудования связи
Пожарная сигнализация
Охранная сигнализация и охранное освещение
Основные положения по организации строительства и сметы
Особенности проектирования ПС в северных труднодоступных районах
Рекомендации но усилению стальных конструкций

Раздел десятый
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ компоновок РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Распределительное устройство (РУ) состоит из определенного количества присоединений (ВЛ, трансформаторов, реакторов, СК и т. д.), объединенных между собой с помощью ошиновки и оборудования в соответствии с принятой электрической схемой. Для одной и той же схемы электрических соединений взаимное расположение ячеек и составляющих их элементов может быть различно.
Взаимное расположение оборудования, соединенное между собой по оптимальной электрической схеме в соответствии с требованиями действующих правил и норм, принято называть компоновкой РУ.
Компоновка РУ заключается в оптимальном размещении аппаратов согласно их назначению и требованиям действующих правил и соединений их электрически между собой в соответствии с принятой схемой. Имеются широкие возможности разнообразной компоновки отдельных элементов оборудования по отношению друг к другу даже для одной и той же схемы электрических соединений.
Распределительные устройства обычно состоят из ряда аналогичных ячеек, каждая из которых подключена к сборным шинам и содержит выключатель, разъединители и измерительные трансформаторы. Поэтому в большинстве случаев достаточно рассмотреть одну типовую ячейку.
Распределительные устройства делятся на:
открытые, все или основное оборудование которых расположено на открытом воздухе;
закрытые, у которых все оборудование расположено в здании;
комплектные, состоящие из шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемыми в собранном или полностью подготовленном к сборке виде. Они могут быть для внутренней (КРУ) и наружной (КРУН) установок.
Все электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения и несущие конструкции РУ должны быть выбраны и установлены таким образом, чтобы усилия, нагрев, электрическая дуга или иные сопутствующие явления, вызываемые нормальными условиями работы электроустановки, не могли причинить вреда обслуживающему персоналу, а при аварийных условиях не могли повредить окружающие предметы и вызвать КЗ или замыкание на землю. Кроме того, необходимо, чтобы при снятии напряжения с какой-либо цепи относящиеся к ней токоведущие части, аппараты и конструкции могли быть подвергнуты безопасному осмотру, смене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних -цепей и была обеспечена возможность удобного транспортирования оборудования.
При разработке компоновки РУ должны соблюдаться требуемые нормами минимальные расстояния от токоведущих частей до различных элементов ОРУ и ЗРУ.
Эти расстояния определяются по уровню коммутационных перенапряжений и поэтому зависят от типа применяемых разрядников (вентильные, оксидно-цинковые), а для напряжений 750 и 1150 кВ - и от формы токоведущих частей.
Минимальные изоляционные расстояния для открытых распределительных устройств приведены в табл. 10.1-10.3 и на рис. 10.1.
Минимальные изоляционные расстояния для закрытых распределенных устройств приведены в табл. 10.4, 10,5 и на рис. 10.2.
Как правило, компоновка РУ должна предусматривать возможность поэтапного развития. При разработке компоновок РУ крайне важно предусмотреть наличие ремонтных зон. Компонуя РУ, необходимо ясно представить, как будут сгруппированы различные элементы оборудования, как они будут изолированы друг от друга, на каком расстоянии от частей, находящихся под напряжением, могут оказаться те или иные элементы, и, наконец, настолько принятое размещение оборудования обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.
Отделение обесточенного оборудования в ремонтной зоне от соседнего, находящегося под напряжением, возможно либо соблюдением ремонтных расстояний, либо применением заземленных стационарных защитных ограждений. Первый способ применяется в основном в ОРУ, второй - в ЗРУ.
Наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов ОРУ
Рис. 10.1. Наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов ОРУ:
а - расстояние в свету при жестких шинах между токоведущими частями и землей и между токоведущими частями разных фаз; б - расстояние в свету при гибких шинах между токоведущими частями и землей и между токоведущими частями фаз; в - расстояние от токоведущих частей до постоянных внутренних ограждений; г - расстояние от неогражденных токоведущих частей до земли; д - расстояния от токоведущих частей транспортируемого оборудования; е- расстояния между токоведущими частями различных цепей, расположенных в разных плоскостях; ж - расстояния между токоведущими частями различных цепей, расположенных в одной плоскости; з - расстояния от токоведущих частей до верхней кромки внешнего ограждения; и - расстояния от контактов и ножей разъединителя до токоведущих частей; к - расстояния от токоведущих частей до здания и сооружений

Наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов ОРУ 2
Продолжение рис. 10.1
Ремонтная зона в первую очередь должна быть создана около выключателя и трансформатора тока. Ремонтные зоны создаются для каждой системы сборных шин (включая обходную) и присоединенных к ним разъединителей, а также для оборудования, присоединенного непосредственно к ВЛ (конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, разрядники) (рис. 10.3). Рациональная разбивка на ремонтные зоны приводит к более легкому пониманию компоновки и улучшению условий безопасности при ремонтах и позволяет уменьшить площадь РУ.
На компоновку ОРУ существенное влияние оказывают конструктивные особенности устанавливаемых в них аппаратов и способы выполнения ошиновки.
Ошиновка ОРУ, как правило, выполняется из алюминиевых, сталеалюминиевых и стальных проводов, труб и шин профильного сечения.
Ошиновка должна: пропускать требуемые токи нагрузки и выдерживать кратковременные токи перегрузки и КЗ; выдерживать механические нагрузки, которые создаются собственной массой и атмосферными воздействиями (ветром и гололедом), усилиями, возникающими при КЗ; не допускать возникновения короны при номинальных напряжениях: иметь минимальное число соединений; иметь минимальное количество изоляторов.
Гибкая ошиновка выполняется алюминиевыми и сталеалюминиевыми проводами. В зависимости от пролета провода либо подвешиваются между порталами (сборные шины, ячейковые перемычки), либо крепятся непосредственно к аппаратам и опорным изоляторам (перемычки между аппаратами с пролетом до 10-15 м). Ответвления и присоединения проводов к аппаратуре осуществляются прессуемыми зажимами.

Таблица 10.1. Наименьшие расстояния в свету, мм, от токопроводящих частей до различных элементов ОРУ 10-750 кВ, защищенных разрядниками, для различных номинальных напряжений, кВ


Номер
рисунка

Наименование расстояния

Обозначение на рисунке

До 10

20

35

110

150

220

330

500

750

10.1, а, в

От токопроводящих частей, элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до земли и до постоянных внутренних ограждений высотой не менее 2 м, а также до стационарных межъячейковых экранов и противопожарных перегородок

Аф-з

200

300

400

900

1300

1800

2500

3750

5500

10.1, а, б

От токопроводящих частей, элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до заземленных конструкций: головка аппарата - опора, провод - стойка, траверса, провод - кольцо, стержень

Аф-з

200

300

400

900

1300

1600

2200

3200

5000

10.1, а, б

Между токопроводящими частями разных фаз

Аф-ф

220

330

440

1000

1400

2000

2800

4200

8000*
7000

10.1, е, д

От токопроводящих частей, элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до постоянных внутренних ограждений высотой до 1,6 м и до транспортируемого оборудования

Б

950

1050

1150

1650

2050

2350

2950

3950

5750

Распределительные устройства

10.1, е

Между токопроводящими частями разных цепей в разных плоскостях при обслуживаемой нижней цепи и неотключенной верхней

В

960

1050

1150

2100

2500

2800

3400

4400

7000

10.1, г, к

От неогражденных токопроводящих частей до земли или до кровли зданий при наибольшем провисании проводов

Г

2900

3000

3100

3600

4000

4500

5200

6450

8200

10.1, е, з

Между токопроводящими частями разных цепей в разных плоскостях, а также между токопроводящими частями разных цепей по горизонтали при обслуживании одной цепи и неотключенной другой

Д'

2200

2300

2400

2900

3300

3600

4200

5200

8000*
7000

10.1, ж, к

От токопроводящих частей до верхней кромки внешнего забора или до здания и сооружения

д

2200

2300

2400

2900

3300

3800

4500

5750

7500

10.1,и

От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту

ж

240

365

485

1100

1550

2200

3100

4600

7700

* В числителе указаны промежутки между параллельными проводами длиной более 20 м, в знаменателе - то же между экранами, скрещивающимися проводами, параллельными проводами длиной до 20 м.
Примечания: 1. Для элементов изоляции, находящихся под распределенным потенциалом, изоляционные расстояния следует принимать с учетом фактических значений потенциалов в разных точках поверхности. При отсутствии данных о распределении потенциала следует условно принимать прямолинейный закон падения потенциала вдоль изоляции от полного номинального напряжения (со стороны токопроводящих частей) до нуля (со стороны заземленных частей).

  1. Расстояния от токопроводящих частей или элементов изоляции (со стороны токопроводящих частей), находящихся под напряжением, до габаритов трансформаторов, транспортируемых по железнодорожным путям, допускается принять менее размера Б, но не менее размера Аф-3.
  2. Расстояния Аф-3 Аф-3, для ОРУ 220 кВ и выше, расположенных на высоте более 1000 м над уровнем моря, должны быть увеличены в соответствии с требованиями ГОСТ 1516-76, а расстояния Аф-ф, Б и D должны быть проверены по условиям ограничения короны.

Таблица 10.2. Наименьшие расстояния в свету, мм, от токопроводящих частей до различных элементов ОРУ ,110-750 кВ, защищенных ограничителями перенапряжений с защитным уровнем фаза - земля 1,8

10.1, е

Между токопроводящими частями разных цепей в разных плоскостях при обслуживании нижней цепи и неотключенной верхней

В

1800

2000

2400

2800

3900

3900

6000

5700

10.1, г, к

От неогражденных токопроводящих частей до земли или до кровли зданий при наибольшем провисании провода

Г

3300

3500

3900

4700

5700

5700

7900

7900

10.1, е, ж

Между токопроводящими частями разных цепей в разных плоскостях, а также между токопроводящими частями разных цепей по горизонтали при обслуживании одной цепи и неотключенной другой

Д'

2600

2800

3200

3600

4700

4700

6500

6500

10.1, и

От токопроводящих частей до верхней кромки внешнего забора, между токопроводящими частями и зданиями и сооружениями

Д

2600

2800

3200

4000

5000

5000

7200

7200

10.1,к

От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении

ж

850

1150

1800

2450

3750

3100

6600

6000

10.1. Основные принципы компановок распределительных


Рис. 10.2, а, б

Рис. 10.2. Наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов ЗРУ:
а - расстояния в свету между токоведущими частями и землей и между токоведущими частями разных фаз; б - расстояния между токоведущими частями и сплошными ограждениями; в - расстояние между токоведущими частями и сетчатыми ограждениями и между неогражденными частями разных цепей; г - расстояния между полом и неизолированными токоведущими частями и до нижней кромки фарфора изолятора; высота прохода в ЗРУ; расстояния от земли до неогражденных линий выводов ЗРУ
Жесткая ошиновка выполняется шинами прямоугольного и профильного сечений или трубами. Шины прямоугольного и профильного сечений используются только в РУ 6-20 кВ. Крепление шин к опорным изоляторам осуществляется шинодержателями. Компенсация температурного удлинения шин осуществляется с помощью шинных компенсаторов. Для ошиновки РУ 110 кВ и выше применяются трубы. При выполнении трубчатой ошиновки кроме компенсации температурного расширения должны применяться меры, исключающие вибрацию. Одним из наиболее распространенных способов устранения вибрации является закладка в трубу свободнолежащего многожильного провода. Соединения и ответвления от жестких шин выполняются сваркой.

Таблица 10.3. Наименьшие расстояния в свету, м, от токоведущих частей различных элементов ОРУ 1150 кВ

* Изоляционные расстояния между скрещивающими ярусами ошиновки определены по электрической прочности промежутка и должны проверяться на отсутствие короны для принятой конструкции фазы.

Таблица 10.4. Наименьшие расстояния в свету, мм, от токопроводящих частей до различных элементов ЗРУ
3-20 кВ, защищенных разрядником, для различных
напряжений, кВ


Номер
рисунка

Наименование расстояний

Обозначение на рисунке

 

5

20

20

10.2, а

От токопроводящих частей до заземленных конструкций и частей здания

А ф-з

65

90

120

180

10.2, а

Между проводниками разных фаз

Аф-ф

70

100

130

200

10.2, б

От токопроводящих частей до сплошных ограждений

Б

95

120

150

210

10.2,б

От токопроводящих частей до сетчатых ограждений

В

165

190

220

280

10.2, в

Между неогражденными токопроводящими частями разных цепей

Г

2000

2000

2000

2200

10.2,

От неогражденных токопроводящих частей до пола

Д'

2500

2500

2500

2700

10,2,

От неогражденных выводов из ЗРУ до земли при выходе их не на территорию ОРУ и при отсутствии проезда транспорта под выводами

Е

4500

4500

4500

4750

10.2,в

От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту

Ж

80

110

250

220

Ремонтные зоны в ОРУ
Рис. 10.3. Ремонтные зоны в ОРУ

Таблица 10.4А. Наименьшие расстояния в свету, мм, от токоведущих частей до различных элементов ЗРУ 35-220 кВ, защищенных разрядником, мм


Номер
рисунка

Наименование расстояний

Обозначение на рисунке

35

110

150

220

10.2, а

От токопроводящих частей до заземленных конструкций и частей здания

А ф-з

290

700

1100

1700

10.2, а

Между проводниками разных фаз

Аф-ф

320

800

1200

1800

10.2, б

От токопроводящих частей до сплошных ограждений

Б

320

730

1130

1730

10.2, в

От токопроводящих частей до сетчатых ограждений

В

390

800

1200

1800

10.2, в

Между неогражденными токопроводящими частями разных цепей

Г

2200

2900

3300

3800

10.2, с

От неогражденных токопроводящих частей пола

Д

2700

3400

3700

4200

10.2,г

От неогражденных выводов из ЗРУ до земли при выходе их не на территорию ОРУ и при отсутствии проезда транспорта под выводами

Е

4050

5500

6000

6500

10.2,в

От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту

Ж

350

900

1300

200

Многоамперные токопроводы для соединения обмоток 6-20 кВ трансформаторов и автотрансформаторов, а также синхронных компенсаторов с РУ соответствующего напряжения могут осуществляться с помощью подземных кабелей, шинных мостов (открытых или закрытых), подвесных токопроводов или с помощью закрытых однофазных токопроводов. Кабельные соединения применяются при сравнительно небольшой нагрузке, обычно не превышающей 1000 А, когда по пропускной способности достаточно проложить три-четыре кабеля. Шинные мосты применяются для многоамперных соединений внутри РУ (как открытых, так и закрытых) при токах до 10 кА. В зависимости от тока нагрузки используются плоские шины или шины коробчатого сечения.
Наибольшее распространение на ПС получили гибкие подвесные токопроводы, отличающиеся простотой конструкции, минимальным расходом изоляции и экономичностью.
Таблица 10.5. Наименьшие расстояния в свету, мм, от токопроводящих частей до различных элементов ЗРУ110-330 кВ, защищенных ограничителями перенапряжений типа ОПН с защитным уровнем фаза- земля 1,8, для различных номинальных напряжений, кВ


Номер
рисунка

Наименовяние расстояния

Обозначение на рисунке

110

150

220

330

10.2, а

От токопроводящих частей до заземленных конструкций и частей здания

Аф-з

600

800

1200

2000

10.2, а

Между проводниками разных фаз

Аф-ф

750

1050

1600

2200

10.2,6

От токопроводящих частей до сплошных ограждений

Б

650

850

1250

2050

10.2,б

От токопроводящих частей до сетчатых ограждений

В

700

900

1300

2100

10.2,в

Между неогражденными токопроводящими частями разных цепей

Г

2800

3000

3400

4200

10.2,г

От неогражденных токопроводящих частей до пола

Д

3300

3400

3700

4500

10.2, г

От неогражденных выводов из ЗРУ до земли при выходе их не на территорию ОРУ и при отсутствии проезда под выводами

Е

5400

5700

6000

6800

10.2, г

От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту 1

Ж

850

1150

1800

2500

Закрытые токопроводы применяются в установках, где есть опасность загрязнения или увлажнения изоляторов, где возникновение КЗ приводит к тяжелым последствиям. Закрытые токопроводы собираются на месте из секции заводского изготовления.
Изоляция ошиновки и многоамперных токопроводов осуществляется натяжными или подвесными гирляндами изоляторов, а также опорными изоляторами.
Натяжные гирлянды изоляторов применяются для крепления гибкой ошиновки и гибких токопроводов к порталам. Как правило, используются одиночные гирлянды изоляторов.


Рис. 10.4

Рис. 10.4. Требования к открытой установке маслонаполненных трансформаторов у зданий с производствами категорий Г и Д (по противопожарным нормам):

1 - лестница с площадкой; 2 - обычное окно; 3 - неоткрывающееся окно с армированным стеклом или стеклоблоками; 4- окно, открывающееся внутрь здания, с металлической сеткой снаружи; 5 - несгораемая дверь

Сдвоенные гирлянды применяются лишь в случаях, когда одиночная гирлянда не удовлетворяет условиям механических
нагрузок. Подвесные гирлянды изоляторов применяются для подвески заградителей, фиксации шлейфов и в ряде других случаев. В гирляндах используются, как правило, стеклянные изоляторы. Опорные изоляторы (шинные опоры) применяются для крепления жесткой ошиновки и небольших пролетов гибкой ошиновки. Для напряжения 110 кВ и выше шинные опоры собираются из нескольких штыревых или стержневых изоляторов.



 
« Современная система противопожарной защиты кабелей   Сравнение вакуумных и элегазовых выключателей среднего напряжения »
электрические сети