С целью уменьшения размеров, улучшения эксплуатационных характеристик и повышения надежности к электрическим аппаратам КРУ предъявляются следующие требования:
1. Выключатели должны обладать малыми габаритами и встроенным приводом, высокой износостойкостью, пожаро- и взрывобезопасностью. Они должны снабжаться розеточными или пальцевыми контактами. С учетом этих требований в КРУ применяются маломасляные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные выключатели.
2. Трансформаторы тока и напряжения применяются с литой изоляцией, обладающей высокой электрической и механической прочностью. Такие трансформаторы не требуют ухода в эксплуатации.
3. Разъединители должны быть механически связаны с выключателем и обеспечивать электробезопасность при выкатывании выключателя, смонтированного на тележке. Монтаж выключателя с приводом на выкатных тележках позволяет легко производить ревизию и профилактические работы. Подвижные контакты разъединителя выполняются в виде розетки или пальцевых контактов, устанавливаемых на выводах выключателя. Неподвижные контакты в виде штыря или шины крепятся на специальных опорных изоляторах. При выкатывании тележки из КРУ контакты разъединителя размыкаются, а на концы выходного силового кабеля накладывается заземление с помощью заземлителя, привод которого сблокирован с механизмом тележки выключателя. При вкатывании тележки пальцы подвижных контактов разъединителя охватывают неподвижные и создают надежный контакт. Эта конструкция обеспечивает пропускание номинальных токов до 3000 А.
4. Разрядники и предохранители должны иметь малые габаритные размеры и требовать минимального ухода в эксплуатации. Для защиты от перенапряжений используются вентильные разрядники типов РВО, РВРД.
Рис. 1, Типовая ячейка КРУ
Предохранители устанавливаются для защиты КРУ от повреждений в измерительных ТН и трансформаторах собственных нужд, которые питаются через КРУ. Применяются предохранители с кварцевым наполнением серий ПКТН и ПК. Типовая ячейка КРУ с маломасляным выключателем показана на рис. 1,б. Электрическая схема цепи высокого напряжения приведена на рис. 1, а. Сборные шины 1 соединяются с неподвижным контактом 2 верхнего разрыва разъединителя. Подвижный контакт 3 расположен на верхнем выводе выключателя 4. Нижний вывод выключателя соединяется с подвижным контактом 5 нижнего разрыва разъединителя. Неподвижный контакт 6 соединяется с ТТ 7. Второй вывод ТТ связан с жилой высоковольтного кабеля 8.
Основой ячейки является стальной сварной каркас, к которому крепится входящее в нее оборудование. Внутри ячейка разбита на отсеки. Разбиение объема КРУ на ячейки, а ячеек на отсеки диктуется тем, что возможные повреждения отдельных элементов не должны вызывать выход из строя всей ячейки или повреждение всего КРУ.
В отсеке А устанавливаются сборные шины 1 КРУ, закрепленные на опорных изоляторах. В отсеке Б располагается выключатель 4 с приводом 9. Отсек В содержит измерительный трансформатор тока 7 и выходной кабель с концевой разделкой 8.
В отсеке Д располагаются кабели управления, а в отсеке Г — аппараты релейной защиты и приборы для измерений.
Присоединение выключателя 4 к сборным шинам и ТТ производится с помощью втычных разъединителей 2, 3 и 5, 6 с розеточный или пальцевым контактом.
При возникновении дуги между шинами появляется электродинамическая сила, которая со скоростью в сотни метров в секунду перемещает дугу, при этом дуга причиняет большие разрушения. Для того чтобы воспрепятствовать движению дуги, в настоящее время начинает применяться ошиновка с твердой изоляцией в виде стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой. При наличии такой изоляции дуга не может перемещаться вдоль шин.
Ввиду того что перегородки между ячейками изготовлены из листовой стали и имеют небольшую прочность, взрыв выключателя может привести к разрушению и ячейки, и всего КРУ. Поэтому в КРУ применяются пожаро- и взрывобезопасные выключатели. В КРУ, показанном на рис. 1, применен выключатель ВМП-10.
Газы, выходящие из выключателя при отключении, должны иметь свободный выход из ячейки во избежание возможного взрыва. При большой мощности отключения выхлопные газы должны выбрасываться в атмосферу с помощью специальных газопроводов. Для уменьшения опасности взрыва негерметизированные контакты схемы управления выключателем выносятся в другой отсек.
Стенки КРУ имеют небольшую толщину и большую поверхность. Деформация их возможна даже при небольших избыточных давлениях внутри ячейки. Поэтому желательны предохранительные клапаны сброса давления. При появлении повышенного давления внутри КРУ из-за наличия электрической дуги предохранительный клапан открывается и ограничивает давление.
При мощностях отключения до 350 MB-А рациональным является пружинный привод, встроенный в механизм самого выключателя. Ввиду малой мощности двигателя такого привода (100 Вт) отпадает необходимость применения мощного автономного источника питания (аккумулятора).
В современных КРУ выключатель монтируется на тележке. Механизм выкатывания тележки сблокирован с механизмом выключателя. Выкатывание возможно только при отключенном включателе.
Тележка выключателя имеет три фиксированных положения: рабочее, когда разъединители включены, промежуточное, когда разъединители отключены, но цепи управления приводом выключателя остаются включенными, и третье — ремонтное, когда все цепи отключены и выключатель можно выкатить из ячейки полностью и направить на ремонт. Вместо него может быть установлен резервный выключатель на те же параметры.
При переводе тележки из рабочего положения в промежуточное металлические шторы 6 (рис. 1, б) закрывают отверстия в перегородке ячейки и отделяют отсек Б выключателя от отсеков А и В, которые могут находиться под высоким напряжением. При вкатывании тележки с выключателем эти шторы открываются.
В промежуточном положении тележки механизм выключателя может быть проверен, так как цепи управления остаются включенными.
В ячейке измерения напряжения устанавливаются пока масляные трансформаторы серий НОМ, НТМ и др. Эти трансформаторы пожароопасны, занимают много места й требуют специальной ячейки для их размещения. Перспективны трансформаторы типа НОЛ с твердой литой изоляцией, надежность которых позволяет отказаться от предохранителей на их входах.
Аппаратура релейной защиты и измерительные приборы монтируются на откидной передней крышке отсека Г. При ревизий и ремонте эта крышка открывается и все приборы становятся легкодоступными. Соединение приборов с остальной схемой вторичной коммутации осуществляется многожильным гибким кабелем.
Более совершенны маломасляные выключатели ВК-Ш с теми же электрическими параметрами, что и выключатели ВМП-10, но со значительно меньшими габаритами. В связи с этим выпускаются новые КРУ серии КМ-1, ширина ячейки для которых уменьшается с 900 до 750 мм (рис. 2). Выключатель 1 вместе с пружинным приводом 2 расположен на выкатной тележке. Соединение выключателя со схемой КРУ осуществляется с помощью розеточных контактов 3. Контакты защищены от пыли и грязи изоляционными колпаками 4. Сборные шины 6 соединены с контактом разъединителя 3 спуском 5.
Рис. 2. КРУ серии КМ-1
Рис. 24 3. КРУ с двухъярусным расположением вакуумных выключателей
Нижний вывод выключателя соединен с выходными шинами 7 с помощью шин 8. Трансформатор тока 9 имеет литую изоляцию. После выкатывания тележки заземление шин 8 осуществляется заземлителем 10.
Малые габариты вакуумных выключателей позволяют резко сократить габариты КРУ. На рис. 3 показано схематичное изображение КРУ с двухъярусным расположением вакуумных выключателей на напряжение 7,2 кВ, номинальный ток до 3 кА и номинальный ток отключения до 40 кА. На рисунке обозначены: 1 — вакуумные выключатели; 2 — отсек сборных шин; 3 — разъемные контакты; 4 — трансформаторы тока; 5 — защитный щит.
Ресурс вакуумного выключателя составляет 104 отключений номинального тока. Время непрерывной работы КРУ без ревизии достигает 10 лет.
Для установок с частыми коммутациями номинальных токов выпускаются КРУ с электромагнитными выключателями серий ВЭМ-10 и ВЭ-10. Для выключателей ВЭ-10 допустимое число коммутаций номинального тока достигает (5ч-10) • I03 при токах 3,6—1,6 кА соответственно.
КРУ на напряжение 10 кВ и номинальный ток 3000 А для наружной установки (КРУН) показано на рис. 4. Маломасляный выключатель типа ВМПЭ-10 с приводом 1 расположен на тележке 2. На этой же тележке установлен трансформатор тока 3. Для подключения используются разъемные контакты 4 и 5 пальцевого типа. Сетевое напряжение подается через проходной изолятор 6 на нижний контакт 5. Заземление входной линии осуществляется заземлителем 7.
Рис. 4. КРУ для наружной установки (КРУН)
Верхний контакт 4 через проходной изолятор 8 соединяется со сборными шинами 9. При выкатывании тележки 2 шторка 10 перемещается вверх, а шторка 11 вниз и закрываются проемы к верхним и нижним неподвижным контактам разъединителя.
Развитие заводских методов изготовления привело к созданию комплектных трансформаторных подстанций (КТП), в которых помимо приема и распределения электрической энергии осуществляется ее преобразование. В КТП силовой понижающий трансформатор, коммутационная и защитная аппаратура высокого и низкого напряжения, измерительные приборы комплектуются в заводских условиях, что дает большой экономический эффект, повышает надежность энергоснабжения и ускоряет ввод новых мощностей. Большие преимущества КТП привели к их широкому распространению в сетях напряжением до 110 кВ.
