Глава четвертая.
СООРУЖЕНИЕ ОТКРЫТЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ШИНОПРОВОДОВ.
1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.
Распределительные устройства (РУ) служат для связи электростанций и потребителей с энергетической системой, Электроэнергия от генераторов подводится к повысительным силовым трансформаторам, установленным на открытом распределительном устройстве (подстанции), которые повышают генераторное напряжение до напряжения линий электропередачи, связывающих электростанцию с энергетической системой.
На открытых подстанциях все электрооборудование - трансформаторы, выключатели, разрядники, разъединители и измерительные трансформаторы — устанавливается на открытом воздухе, вне здания.
В зависимости от способа размещения оборудования и ошиновки ОРУ делятся на ОРУ «распластанного», «среднего» и «высокого» типа. Наиболее распространены РУ распластанного типа, на которых аппараты размещаются на уровне земли или же на небольшой высоте. На РУ высокого типа аппараты размещают на высоте нескольких метров над землей,
К числу открытых подстанций относятся также столбовые подстанции небольшой мощности,
К специальным видам РУ относятся РУ для продольной компенсации и ОРУ в системах передач постоянного тока.
Открытые распределительные устройства применяются в Советском Союзе не только в средней полосе, но и в районах с значительными морозами. В районах Крайнего Севера их применение в некоторых случаях не рекомендуется. Опыт работы показал, что при температурах до —25° С масляные выключатели работают нормально. При более низких температурах необходимо обеспечивать подогрев масла и приводов выключателей. Подогрев должен включаться автоматически.
Проектными организациями и, в частности, Теплоэлектропроектом проделана большая работа по унификации конструкций ОРУ, которая дает возможность организовать сооружение ОРУ индустриальными способами с широким применением стандартных железобетонных деталей.
2. ОТКРЫТЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НА НАПРЯЖЕНИЯ 35-500 κВ.
Для многих ОРУ в настоящее время рекомендуются схемы без выключателей со стороны высокого напряжения. К числу таких схем относятся схемы блоков линия— трансформатор с установкой выключателей на питающих подстанциях, схемы с коротко замыкающими разъединителями на стороне высокого напряжения ОРУ. Применяются также плавкие предохранители с высокой отключающей способностью на напряжения 35 и 110 кВ.
Рис. 4-1. Подстанция 35 кВ с одним трансформатором мощностью 560—1 800 кВА.
К числу наиболее ответственных РУ с большим объемом строительных работ относятся ОРУ на напряжения 400—500 кВ, на которых монтируют трансформаторы мощностью до 150 тыс. кВА и более в группе и синхронные компенсаторы мощностью до 75 тыс. кВА. Подстанции занимают площадь 10—12 тыс. м2. Трансформаторы 400 кВ имеют вес 320 т. Объем фундаментов достигает 30—40 тыс. м3, вес стальных конструкций 2 500 т, длина кабельных туннелей и каналов 4 100 пог. м.
В результате унификации, проведенной Теплоэлектропроектом, приняты нижеописанные типы подстанций.
Подстанции с мощностью установленных трансформаторов 40 Мва относятся к легкому типу, подстанции, на которых установлены трансформаторы мощностью более 40 Мва, считаются подстанциями тяжелого типа.
Подробное изучение электрических схем подстанций не входит в задачу настоящей книги. Однако для общего суждения на рис. 4-1—4-3 приводятся наиболее распространенные схемы трансформаторных подстанций.
Как видно из приведенных схем, на понизительных подстанциях устанавливаются по 1—2 трансформатора.
Рис. 4-2. Подстанция 220, 35, 6 — 10 кВ с двумя трансформаторами мощностью по 10—20 тыс. кВА.
На ОРУ понизительных подстанций на напряжения 330—500 кВ число присоединений доходит до семи.
На подстанциях на напряжение 35 кВ в качестве основных схем распространены схемы:
1) блока линия—трансформатор; 2) с одной системой сборных шин, секционированных выключателем; 3) «мостика»; 4) с двумя системами шин.
Ячейковые конструкции этих подстанций выполняются многопролетными, причем тяжение по проводу на фазу обычно бывает в пределах от 800 до 1 500 кГ.
Во избежание сооружения компрессорных на подобных подстанциях предпочтение перед выключателями сжатого воздуха отдается масляным выключателям.
Защита трансформаторов небольшой мощности от токов короткого замыкания в соответствии с принятыми типовыми проектами может быть осуществлена плавкими предохранителями на напряжение 35 кВ (типа ПСН-35).
Распределительные устройства на напряжения 6—10 кВ собираются из комплектных шкафов наружной установки Запорожского завода или завода «Электрощит».
Комплектные РУ (КРУ) мощностью от 10 000 кВА и более эксплуатируются без дежурного персонала либо управляются с опорного диспетчерского пункта. На таких подстанциях устанавливаются аккумуляторные батареи.
На подстанциях 110 кВ распространены схемы:
1) одна система сборных шин, секционированная выключателем, с обходной системой шин; 2) две системы сборных шин с обходной системой шин; 3) схема блока линия — трансформатор; 4) «мостик».
Стандартная ширина ячейки подстанций 110 кВ в настоящее время принимается равной 9 м. При этом несущие конструкции ячеек выполняются П-образными либо многопроемными.
На подстанциях 110 кВ применяют как масляные, так и воздушные выключатели.
При мощности трансформаторов до 7 500 кВА трансформаторы иногда присоединяют к линии через стреляющие предохранители типа ПСН-110. Включение и отключение таких трансформаторов без нагрузки могут производиться с помощью разъединителя.
Подстанции 110 кВ могут управляться с районного диспетчерского пункта либо работать без обслуживающего персонала. На подстанциях 110 кВ обычно предусматриваются аккумуляторные батареи.
Распределительные устройства 6—10 кВ на подстанциях 110 кВ выполняют из КРУ, устанавливаемых в закрытых помещениях. Так же как и на подстанциях 35 кВ, вдоль фронта трансформаторов предусматривается железнодорожный путь.
На подстанциях на напряжение 150 кВ применяются такие же схемы, как и на подстанциях 110 кВ.
На подстанциях 220 кВ сооружаются здания щитовых блоков.
Распределительные устройства на напряжения 330 и 500 кВ строятся по схемам:
1) трансформатор — шины; 2) с двумя системами сборных шин и с обходной системой шин; 3) блок линия — трансформатор; 4) треугольник; 5) четырехугольник.
На подстанциях 330 кВ шинные конструкции строятся П-образные шириной 16 м, высотой 11 м с междуфазным расстоянием 4 м. Ширина ячейки равна 24 м.
Высота ячейковых порталов ОРУ 500 кВ принимается в ряде случаев равной 26 м. Ширина ячеек, построенных по схеме шины — трансформатор, принимается равной 38 м, а при наличии обходной системы шин равной 35 Высота шинных опор равна обычно 14,5 м, длина 22,2 м. Расстояние между фазами достигает при ошиновке ячеек 11 м, при ошиновке сборных шин 5,5 м.
Для выемки сердечников трансформаторов на подстанциях 330—500 кВ строятся стационарные козлы грузоподъемностью до 100 Т.
На установках продольной компенсации применяют конденсаторы, которые устанавливают на изолированных платформах. Возможны два способа монтажа платформы; подвесной и опорный. При подвесном способе платформа подвешивается к порталам на гирляндах изоляторов. В случае осуществления опорного способа платформа устанавливается на колоннах из опорных изоляторов. Для повышения устойчивости колонн, а также для улучшения распределения напряжения колонны связывают стальными рамами через каждые два изолятора.
3. ОТКРЫТЫЕ КОМПЛЕКТНЫЕ И ПЕРЕДВИЖНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И СТОЛБОВЫЕ ПОДСТАНЦИИ.
Наиболее индустриальным типом ОРУ являются КРУ наружной установки, которые получают все более широкое распространение.
На напряжениях 6 и 10 кВ с единичными мощностями трансформаторов до 15 тыс. кВА рекомендуется одна секционированная система шин, а для подстанций с единичной мощностью трансформаторов 3 200 кВА предлагаются схемы с плавкими предохранителями и разъединителями мощности на отходящих линиях.
Комплектные РУ наружной установки (КРУН) рассчитаны на работу при температуре окружающего воздуха от —40 до +35° С и выпускаются на напряжение 6—10 кВ и на номинальный ток до 400 а.
В настоящее время выпускаются комплектные трансформаторные подстанции (КТП) 35/6—10 кВ, мощностью до 1 800 кВА и подстанции 6—10/0,38—0,23 кВ, мощностью 750 кВА с сухими трансформаторами.
Схема комплектных подстанций 35/10 кВ типа КТП-1800 приведена на рис. 4-4. В подстанциях этого типа трубы заземления совмещены со стальными трубами сетчатого ограждения подстанции. Расход металла на одну подстанцию такого типа составляет 10 г. Разработана конструкция комплектной подстанции 110/10 кВ без выключателя 110 кВ.
Ведутся работы по созданию КРУ 6—10 кВ с двумя системами шин, КРУ с реакторами на линиях и на напряжение 35 кВ для различных условий работы.
На столбовых подстанциях разрешается устанавливать не более как один трансформатор. Мощность трансформатора не должна быть более 320 кВА. Напряжение столбовых подстанций не должно быть выше 35 кВ. Высота установки трансформаторов, считая от земли до токоведущих частей, должна быть не менее 4,5 м, а высота от земли огражденной площадки для обслуживания трансформатора не менее 3,5 м.
Для подъема обслуживающего персонала на площадку предусматривается складная лестница, которая в сложенном состоянии должна прилегать к столбу и запираться на замок.
От площадки до токоведущих частей, которые при отключенном разъединителе находятся под напряжением, расстояние принимается не ниже 2,5 м в случаях, если напряжение установки ниже 10 кВ, и 3 м, если напряжение установки 35 кВ.
