ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ
КОМПЛЕКТНЫЕ УСТРОЙСТВА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
13.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Комплектное распределительное устройство (КРУ) —это совокупность электрических аппаратов, необходимых для РУ (коммутационные аппараты, релейная защита и измерительные приборы), смонтированных на заводе в условиях серийного или даже массового производства. По сравнению с обычным (сборным) РУ КРУ позволяет ускорить ввод новых мощностей, повысить надежность энергосистем, повысить безопасность обслуживания, автоматизировать процесс изготовления распредустройства. Поэтому КРУ является перспективным напряжением развития РУ [13.2].
13.2. КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ 10 кВ
Типовая ячейка КРУ показана на рис. 13.1. Электрическая схема цепи высокого напряжения ясна из этого же рисунка. Основой КРУ является стальной сварной каркас, к которому крепятся оборудование и стенки.
Внутри ячейка разбита на отсеки, в которых находятся элементы КРУ.
В отсеке А устанавливаются сборные шины КРУ, закрепленные на опорных изоляторах
В отсеке Б располагается выключатель 1 с приводом 2. Отсек В содержит измерительный трансформатор тока 4 и выходной кабель с концевой разделкой 5.
Присоединение выключателя 1 к сборным шинам и трансформатору тока производится с помощью втычных разъединителей 3 с розеточным или пальцевым контактом.
В отсеке Д располагаются кабели управления, а в отсеке Г — релейные аппараты и приборы для измерений.
Разбивка объема на ячейки диктуется тем, что возможные повреждения отдельных элементов должны быть строго локализованы, иначе при аварии возможны не только выход из строя всей ячейки, но и повреждение всего КРУ.
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.
Одним из основных элементов ячейки является выключатель. Ввиду того что перегородки между ячейками изготовлены из листовой стали и имеют небольшую прочность, взрыв выключателя может привести к разрушению не только ячейки, но и всего КРУ.
Поэтому в КРУ рекомендуется применять пожаробезопасные вакуумные, магнитные и воздушные выключатели. Так как маломасляные выключатели имеют малое количество масла, они широко применяются в КРУ. На рис. 13.1 показано КРУ с выключателем ВМП-10.
Рис. 13.1. КРУ на напряжение 10 кВ на базе выключателя ВМПЭ
Газы, выходящие из выключателя при отключении, должны иметь свободный выход из ячейки во избежание возможного взрыва. (Искра, вызывающая взрыв, может появиться из-за плохого контакта в ошиновке).
При большой мощности отключения выхлопные газы должны выбрасываться в атмосферу с помощью специальных газопроводов. Для уменьшения опасности взрыва необходимо, чтобы вспомогательные контакты схемы управления выключателем были вынесены в другой отсек, так как возможно воспламенение газа от искры, возникающей при разрыве цепи отключающей или включающей катушки привода.
Стенки КРУ имеют небольшую толщину и большую поверхность. Деформация их возможна даже при небольших избыточных давлениях внутри ячейки. Поэтому желательны подпружиненные клапаны сброса давления.
При мощностях отключения до 350 МВ-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).
Во всех современных КРУ выключатель монтируется на тележке, которая позволяет выкатывать выключатель вместе с приводом из КРУ для ревизии и ремонта. Компоновка выключателя с втычными разъединителями позволяет легко осуществить их блокировку и безопасные условия работы. Механизм выкатывания сблокирован с механизмом выключателя. Выкатывание возможно только тогда, когда выключатель отключен.
Тележка выключателя имеет три фиксированных положения: рабочее, когда разъединители включены, промежуточное, когда разъединители отключены, но цепи вторичной коммутации и управления приводом остаются включенными, и третье, когда все цепи отключены и выключатель может быть выкачен из ячейки полностью и направлен на ремонт. Вместо него может быть установлен резервный выключатель на те же параметры.
При переводе тележки из рабочего положения в промежуточные металлические шторы 6 закрывают отверстия Ж и Е в перегородке ячейки и отделяют отсек Б выключателя от отсеков А и В, которые могут находиться под высоким напряжением.
При вкатывании выключателя эти шторы открываются В промежуточном положении ячейки механизм выключателя может быть испытан, так как цепи управления остаются включенными. В ремонтном положении цепи управления отключаются. Наиболее надежным контактом для этих цепей пока следует считать разъемные соединители, которые расположены на концах гибких кабелей управления.
Вместо обычных рубящих разъединителей в КРУ нашли применение втычные разъединители Подвижные пальцевые контакты 3 укреплены на жестких шинах, связанных с выводами выключателя. Неподвижные контакты в виде массивных шин укреплены на специальных опорных изоляторах. При вкатывании тележки пальцы подвижных контактов охватывают неподвижные и создают надежный контакт. Эта конструкция обеспечивает пропускание номинальных токов до 3000 А.
Рис. 13.2. КРУ на напряжение 10 кВ на базе выключателя ВК-10
Трансформаторы тока 4 имеют литую изоляцию. В современных КРУ масляные ТН напряжения типа НОМ, НТМ и др заменяются ТН с литой изоляцией типа НОП. Эти ТН взрыво- и пожаробезопасны, имеют меньшие габаритные размеры, не нуждаются в контроле и уходе за маслом.
Аппаратура релейной защиты и измерительные приборы монтируются на откидной передней крышке отсека Г. При ревизии и ремонте эта крышка открывается и все приборы становятся легкодоступными. Соединение приборов с остальной схемой вторичной коммутации осуществляется многожильным гибким кабелем
В связи с созданием более совершенного маломасляного выключателя типа ВК-10 разработано новое малогабаритное КРУ типа КМ-1 (рис. 13.2). Номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток — до 1600 А, номинальный ток отклонения —до 31,5 кА. Выключатель ВК-10 1 имеет пружинный привод 2.
Включение выключателя в схему осуществляется с помощью втычных разъединителей с розеточными контактами 3. Для повышения электрической прочности и защиты контактов от пыли они закрыты изоляционными втулками 4. Верхний контакт выключателя с помощью шин 5 соединяется со сборными шинами 6. Нижний контакт выключателя соединяется с линейными шинами 7 с помощью шин 8. Ток измеряется с помощью ТТ 9 с литой изоляцией, В ячейках, имеющих измерительные трансформаторы напряжения, используются трансформаторы с литой изоляцией Заземление линейных шин при ремонте осуществляется заземлителем 10.
Рис. 13.3. КРУ на напряжение до 40 кВ, использующее вакуумные выключатели: 1 — вакуумный выключатель; 2 — аппараты управления, 3— защитные щиты
Малые размеры вакуумного выключателя позволяют создать малогабаритное КРУ (рис. 13.3). В одной ячейке может быть размещено два выключателя 1, что дает возможность сократить объем КРУ в 2 раза. Номинальный ток отключения — до 31,5 кА, длительный ток — до 3000 А, номинальное напряжение 12, 15 и 40 кВ (используются выключатели зарубежной фирмы, и поэтому шкала номинальных напряжений не соответствует напряжениям, приведенным в табл. 1.1). Большим достоинством является значительный срок службы выключателя без ревизии (25 лет). Снижение эксплуатационных расходов КРУ с вакуумными выключателями является их большим преимуществом.
При разработке конструкции КРУ принимаются все меры к исключению возникновения дуги. Однако при ее появлении, например при перекрытии изоляции, необходимо ограничить давление, возникающее внутри КРУ. Разработана методика расчета этого давления. Реальное КРУ заменяется аналоговой электрической схемой замещения Расчеты показали, что при действующем токе 20 кА и напряжении сети 20 кВ избыточное давление при открытых клапанах достигает 0,12 МПа Момент наступления максимума давления совпадает с моментом достижения током ударного значения.
Уменьшение размеров КРУ, значительное повышение надежности достигаются использованием твердой изоляции сборных шин и всех токоведущих частей КРУ. Однако этот путь связан со значительными трудностями, особенно при больших номинальных токах КРУ.
