Сборные железобетонные трансформаторные подстанции, применение трансформаторов и передвижных электростанций
Сборные ТП из крупноразмерных железобетонных элементов выпускают на заводах, что способствует индустриализации строительства, значительному снижению трудовых затрат, ускорению подачи электроэнергии строительным площадкам, в ряде случаев — сокращению затрат на временные источники электроснабжения. Ленинградский строительный трест № 3 еще в 1955 г. одним из первых в стране начал изготавливать на своем заводе железобетонных изделий такие ТП и монтировать их (см. рис. 1). В настоящее время они широко применяются в основном в крупных городах (Москве, Ленинграде, Киеве и др.). На стройках Главленинградстроя используется отдельно стоящая ТП на два трансформатора мощностью до 630 кВ·А (типовой проект ЛенНИИпроекта).
Архитектурно-строительная часть ТП выполняется в одном габарите (на один и два трансформатора) и состоит из следующих элементов: сборные фундаменты — из бетонных блоков; цоколь — из сборных железобетонных панелей; внутренние стены — из железобетонных панелей; крыша — плоская, совмещенная с наружным неорганизованным водостоком; кровля — из рулонного материала (рубероида с крупнозернистой посыпкой); ворота, двери и жалюзийные решетки — металлические. Поверхность наружных стеновых панелей облицовывается керамической плиткой или стеклоплиткой. Стены и потолок помещения распределительного устройства покрываются известковой побелкой. Металлоконструкции — ворота, двери, жалюзийные решетки, сетки, наружные лестницы окрашиваются масляной краской в шаровой (серый) цвет, обрамление и крышки люков, лестницы в подвал, приточно-вытяжное устройство — в черный цвет. Если уровень грунтовых вод, по данным многолетних наблюдений, расположен выше отметки подошвы фундаментов, нужно предусматривать дренаж.
При монтаже ТП зимой грунты под фундаменты защищают от промерзания; выравнивающий монолитный пояс и заделку отверстий после прокладки коммуникаций производят бетоном с противоморозными добавками; стыкуемые поверхности сборных конструкций до замоноличивания очищают от снега и наледи; монтаж сборных конструкций ведут на растворе с противоморозными добавками без увеличения марок, указанных в проекте.
Распределительное устройство 10 кВ предусмотрено на модернизированных камерах КСО-366; РУ 0,4 кВ состоит из панелей одностороннего обслуживания типа ЩО-70. При привязке ТП в конкретных условиях объекта строительства напряжение, мощность трансформаторов, предохранители для его защиты, ошиновка РУ 0,4 кВ и количество панелей РУ уточняются.
Устанавливая в ТП и КТПН трансформаторы, надо стремиться к максимально возможному их использованию, ориентируясь на минимум приведенных затрат, т. е. на критерий экономической эффективности; этот критерий позволяет, с одной стороны, избежать лишних потерь электроэнергии, а с другой — недоиспользования материальных ресурсов и трудовых затрат.
Проведенное изучение зависимости удельных приведенных затрат от коэффициента нагрузки трансформаторов мощностью 630-1600 кВ·А показало, что они резко возрастают при коэффициентах загрузки меньше 0,6, при больших изменяются незначительно, а при возрастании загрузки до номинальной мощности трансформатора они снижаются. В ряде работ обосновываются допустимость и целесообразность систематических перегрузок трансформаторов. Такие исследования актуальны и при установке на строительных площадках КТПН с трансформаторами мощностью до 630 кВ А.
Критерием выбора мощности трансформатора должен быть технически допустимый предел перегрузок. Согласно исследованиям экономически оптимальный коэффициент, например для трансформаторов 1000-1600 кВ-A, составляет 1,5-1,8. Рациональной оказывается перегрузка трансформаторов даже при некотором, экономически оправданном, снижении срока их службы. Практически в среднем коэффициент заполнения суточного графика трансформаторов, устанавливаемых в КТПН строительных площадок, находится в пределах от 0,13 до 0,29. Они обычно недогружаются в первую смену, уменьшается их загрузка во вторую, преимущественно не загружаются в третью.
Для повышения степени использования трансформаторов с учетом их перегрузочной способности рекомендуется сокращать число размещаемых на площадке КТПН. Их экономичность может быть повышена, если между однотрансформаторными КТПН будут проложены кабельные перемычки 380/220 В. При этом появляется возможность отключения отдельных подстанций в нерабочие дни, т. е. когда надо питать лишь осветительные нагрузки и маломощные силовые электроприемники. Предельная длина такой экономически оправдываемой перемычки — до 300 м ври длительности возведения объема не менее двух лет; причем перемычки рекомендуется не прокладывать в земле, а подвешивать на стенах или временных опорах, чтобы по окончании строительства кабель можно было легко демонтировать и вновь использовать на другом объекте.
Рис. 36 Электроснабжение строительства дома персональных пенсионеров в Павловске. План расположения ТП и кабельных линий 10 кВ
1 — проектная ТП; 2 - КТПН; 3 — кабель 10 кВ постоянного назначения (по проекту); 4 — действующий кабель 10 кВ
Рис. 37. Электроснабжение строительства автотранспортного предприятия с частичным использованием проекта постоянного электроснабжения: 1 — районная подстанция Ленэнерго;
2 — кабель АСБ-10 2 (3X210), проложенный в начале строительства; 3 — КТПН-250/10; 4 — кабель АСБ-10 2
(3X240), проложенный на последующей стадии строительства при монтаже РТП постоянного назначения
Иногда в КТПН без всяких на то основании устанавливают трансформаторы завышенной мощности или применяют КТПН с трансформаторами, уже скомплектованными на заводах-изготовителях, а в расчетах потребной мощности предусматривают строительные машины и механизмы (вибропогружатели, электроэкскаваторы, электрокомпрессоры, самоходные электрические или комбинированные краны, установки для электротермообработки бетона и др), не учитывая одновременность их технологического использования, причем в ряде случаев надобность в них в процессе строительства отпадает; в расчетах принимают мощности сварочных трансформаторов, не пересчитанные на трехфазную. Следовательно, к выбору силовых трансформаторов, устанавливаемых в КТПН, требуется серьезный подход.
Зачастую затраты на установку трансформаторов возрастают из-за несоблюдения условий их хранения перед монтажом. Действующим ГОСТом предусматривается включение трансформаторов в эксплуатацию без ревизии активных частей. Поэтому после транспортировки трансформаторов результаты их проверки надо оформлять специальными актами, фиксируя в них дефекты, возникшие при перевозке, а также возможность включения трансформаторов без ревизии активных частей. К сожалению, в строительных организациях не всегда оформляют такие документы, что не только затрудняет выявление возможности включения трансформаторов без ревизии, но и ставит под сомнение их безаварийную эксплуатацию, надежность, поскольку некоторые отклонения от требований инструкций после транспортировки оказываются незамеченными.
Основным условием нормального хранения трансформаторов является обеспечение их герметичности. Объем проверки герметичности зависит главным образом от условий транспортировки. При проверке не следует вскрывать заглушки на крышке трансформатора, ибо это может намного ухудшить изоляционные свойства обмоток в период хранения. При хранении трансформатора надо систематически контролировать уровень и электрическую прочность масла.
К преимуществам передвижных электростанций относятся: большая маневренность; быстрота подачи электроэнергии строительным площадкам; возможность размещения их в центре нагрузок или в любом месте площадки в зависимости от необходимости. Однако передвижные электростанции обладают существенными недостатками; строители допускают упущения при пользовании ими.
Простои электростанций в большинстве случаев происходят вследствие остановок двигателей из-за неисправностей, запаздывания доставки топлива; это приводит не только к срыву ритма строительства, но в зимний период становится причиной брака железобетонных конструкций, выпускаемых с электротермообработкой, к нарушениям технологии сушки при отделочных работах и др. Одновременно следует указать, что при пользовании электростанциями строители выполняют сети с нарушениями технических условий, занижают их сечения, что приводит к подаче некачественной электроэнергии на электроприемники, выходу из строя электрооборудования строительных машин.
К недостаткам передвижных электростанций нужно отнести также ограниченность их использования, когда строительные машины имеют мощные электродвигатели, особенно с короткозамкнутыми роторами и большими пусковыми токами при присоединении сварочных трансформаторов, питающихся фазным напряжением 220 В или линейным 380 В. В последнем случае происходит асимметричная загрузка генераторов и перегрузка отдельных фаз, что ведет к неисправностям генераторов, особенно на маломощных передвижных электростанциях 60-100 кВ-А. К недостаткам также относятся: большой удельный расход топлива и необходимость постоянного контроля за его пополнением; даже при незначительной потребляемой мощности (охранное освещение, работа насоса, пользование электроинструментом и т. п.) приходится запускать электростанцию, т. е. нерационально ее использовать.
Передвижная электростанция представляет собой пожароопасное электротехническое сооружение. При ее установке на строительной площадке надо неукоснительно соблюдать ряд важных требований. Большинство таких электростанций имеет генераторы с глухозаземленной нейтралью, а потому наружный контур заземления должен устраиваться из не менее чем трех заземлителей длиной 2,5-3 м, размещаемых на расстоянии 2,5-3 м друг от друга, причем к электростанции нужно присоединять два раздельных ввода. Контур надо располагать в таком месте, где исключено проникновение в грунт нефтепродуктов, так как они резко повышают его удельное сопротивление.
Не рекомендуется устанавливать заземлители в непосредственной близости от паропроводов или трубопроводов горячей воды, вызывающих высыхание грунта. Скальные грунты весьма желательно обрабатывать путем поливки слоев почвы, соприкасающихся с заземлителем, подсоленной водой. Можно установить заземляющее устройство в незамерзающем водоеме или в талой зоне либо вынести его в почву с более низким удельным сопротивлением на расстояние не более 500 м.
Передвижную электростанцию располагают на ровной и очищенной площадке вне опасной зоны башенного крана или других самоходных машин. Запрещается размещать электростанцию ближе 7 м от здания при его высоте до 20 м и ближе 10 м, если его высота более 20 м, а также в пределах призмы обрушения траншеи или котлована. Емкость для топлива должна находиться не ближе 15 м от электростанции. Если станция установлена не в фургоне, то на площадке для нее устраивается помещение из двух отделений: машинного и для машиниста.
Примерные размеры помещения для станции мощностью до 100 кВ-A: длина — 6,5 м, ширина — 3,5 м, высота — 2,7 м. Двери должны открываться наружу и иметь самозапирающийся замок, отпираемый без ключа с внутренней стороны помещения. Пол в нем выполняется деревянный. Односкатная крыша возводится после установки станции на место. В крыше предусматривается отверстие для выхлопной трубы и теплоизоляции в месте ее прохода. Труба должна возвышаться над кровлей не менее чем на 1 м.
Рабочее освещение в помещении осуществляется напряжением 220 В, ремонтное — от аккумулятора. Распределительный щит электростанции рекомендуется размещать не на ее раме, а в стороне, так как из-за вибраций двигателя возможен выход из строя контрольно-измерительных приборов, аппаратов защиты, а также коммутационных устройств.
Помещение станции должно быть обеспечено средствами пожаротушения: двумя углекислотными огнетушителями, ящиком с песком, лопатами и т. п.
Перед вводом электростанции в эксплуатацию нужно замерить сопротивление контура заземления (оно не должно превышать 10 Ом) и заземляющих проводок, а также сопротивление изоляции отходящих линий. После присоединения линий надо проверить их загрузку и токораспределение по фазам (перегрузки и перекосы фаз должны быть устранены).
Если передвижная электростанция служит дополнительным резервным источником электроэнергии, то для переключения питания электроприемников со стационарного источника на передвижную станцию в схеме должен быть предусмотрен перекидной рубильник закрытого исполнения с четким обозначением его положений. При пользовании станцией, имеющей генератор с изолированной нейтралью, ее надо оснастить устройством (стационарным или переносным) постоянного контроля сопротивления изоляции относительно земли распредустройства станции, присоединенных приемников, а также сетей.
Обслуживающий станцию моторист должен иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже третьей и быть обеспечен комплектом индивидуальных защитных средств от поражения током. При установке на строительной площадке двух передвижных станций разрыв между ними должен быть не менее 15 м. В ходе эксплуатации необходимо строго руководствоваться требованиями, изложенными в заводской инструкции. Для электрооборудования строительных площадок следует использовать главным образом инвентарные (многооборачивае- мые) электроустройства и электротехнологическое оборудование, выпускаемые заводами электротехнических изделий строительных ведомств и промышленными предприятиями.
