Глава 7. конструктивное выполнение распределительных устройств
Под конструктивным выполнением РУ понимают размещение аппаратов и токопроводов в определенном порядке в соответствии с главной схемой электрических соединений и с учетом действующих ПУЭ, ПТБ и ПТЭ.
РУ состоит из ряда однотипных элементов, ячеек, каждая из которых подключена к узлам схемы, участкам сборных и уравнительных шин, линиям, трансформаторам и т.п.
В общем случае каждая ячейка содержит коммутационный аппарат (силовой выключатель, выключатель нагрузки, отделитель, разъединитель), токоведущие части и измерительные трансформаторы тока и напряжения. Зачастую на начальном этапе проектировании РУ достаточно рассмотреть только одну ячейку, транслируя разработанное решение на остальные ячейки РУ.
Каждая ячейка имеет силовой выключатель, разъединители, необходимые для выполнения ремонта и обслуживания оборудования, токоведущие части и измерительные трансформаторы.
При проектировании РУ (ЗРУ или ОРУ) основное внимание должно быть уделено требованием, обеспечивающим надежность работы установки, безопасность и удобство эксплуатации, возможность расширения объекта без дополнительного отключения работающей части, индустриальности сооружения и пр.
Разработка вариантов компоновки РУ требует решения следующих вопросов: обеспечение допустимых расстояний между токоведущими частями, а также между токоведущими и заземленными частями, при проектировании заграждений, коридоров обслуживания и проездов; выполнение грозозащиты и заземлений, маслоотводящих и маслосборных устройств, площадок обслуживания и т.п.
Разработка вариантов компоновки РУ требует решения следующих вопросов: обеспечение допустимых расстояний между токоведущими частями, а также между токоведущими и заземленными частями, при проектировании заграждений, коридоров обслуживания и проездов; выполнение грозозащиты и заземлений, маслоотводящих и маслосборных устройств, площадок обслуживания и т.п.
Рис. 7.1. Пример схемы РУ 110 кВ понижающей подстанции
В действующих правилах устройства электроустановок представлено семь видов минимальных расстояний РУ (см. рисунки 7.2-7.5, таблицу 7.1):
· Aф-з– от токоведущих частей, элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до протяженных заземленных конструкций и постоянных внутренних ограждений высотой не менее 2 м, а также до стационарных межячейковых экранов и противопожарных перегородок;
· Aф-ф– между токоведущими частями разных фаз;
· Б – от токоведущих частей, элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до постоянных внутренних ограждений высотой до 1,6 м и до транспортируемого оборудования;
· В – между токоведущими частями разных цепей в разных плоскостях при обслуживаемой нижней цепи и неотключенной верхней;
· Г – от неогражденных токоведущих частей до земли или кровли зданий при наибольшем провисании проводов;
· Д – между токоведущими частями разных цепей в разных плоскостях, а также между токоведущими частями разных цепей по горизонтали при обслуживании одной цепи и неотключенной другой;
· Ж – от контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту.
Рис. 7.2. Разрез ячейки РУ 110 кВ
Рис. 7.3. План ячейки РУ 110 кВ
Рис. 7.4. Разрез шинного портала
Рис. 7.5. Узел установки разъединителя
Расстояния в свету от гибких токоведущих частей до различных элементов ОРУ должны быть не менее приведенных в табл. 7.1. При гибких шинах расстояния в свету между токоведущими и заземленными частями при их расположении в одной горизонтальной плоскости должны быть не менее:
где 
; 
– стрела провеса провода при 15ºС, м; 
; 
– давление (скоростной напор) ветра на провод, Н/м; 
– вес провода, Н/м; 
– масса провода, кг/м; 
– ускорение свободного падания, м/с2.
Таблица 7.1
Минимальные расстояния для ОРУ различных классов напряжения
| Обозначение | Изоляционное расстояние, мм для номинального напряжения, кВ | ||||||||
| до 10 | |||||||||
| Aф-з | 1800 | 2500 | 3750 | 5500 | |||||
| Aф-ф | 2000 | 1800 | 4200 | 8000 | |||||
| Б | 2550 2000 | 3250 3000 | 4500 4100 | 6300 5800 | |||||
| В | 3000 2400 | 4000 3500 | 5000 3950 | 7000 6000 | |||||
| Г | 4500 | 5000 | 6450 | 8200 | |||||
| Д | 3600 | 4200 | 5200 | 7000 | |||||
| Ж | 2200 | 3100 | 4600 | 7500 |
Применение ЗРУ уменьшает минимальные расстояния (по сравнению с ОРУ) за счет того, что аппараты и токоведущие части не подвергаются внешнему воздействию окружающей среды (ветра, снега, дождя, температуры, солнечной радиации и т.д.).
Таблица 7.2
Минимальные расстояния для 3РУ различных классов напряжения
| Обозначение | Изоляционное расстояние, мм, для номинального напряжения, кВ | |||||
| Aф-з | ||||||
| Aф-ф | ||||||
| Б | ||||||
| В | ||||||
| Г | ||||||
| Д | ||||||
| Ж |
Следует иметь в виду, что в тех РУ, где предусмотрен проезд транспортных, монтажных и ремонтных средств, расстояния по пути их следования (с учетом разворотов) от любой части до токоведущих частей, находящихся под напряжением, должны быть не менее одного метра для РУ до 35 кВ включительно; 1,65 метра для 110 кВ; 2,5 метра для 220 кВ.
В ОРУ напряжением 110 кВ и выше должен быть предусмотрен проезд с габаритом 4000×4000 мм вдоль выключателей для передвижных ремонтных механизмов и приспособлений, а также передвижных лабораторий.
Применение типовых элементов и конструкций РУ, комплектных и сборных ячеек, узлов из аппаратов и токопроводов, а также комплектных и сборных ячеек и ПС, полностью или частично изготовленных на заводе, обеспечивает выполнение всех перечисленных требований, а также индустриализацию монтажа и сооружение объектов в минимальные сроки.
Рис. 7.6. Схема расположения элементов шинного портала 110 кВ
Рис. 7.7. Схема расположения элементов ячейкового портала 110 кВ
ОРУ являются основными производственными сооружениями на ПС, поэтому компоновка ПС определяется расположением ОРУ с учетом подходов воздушных линий (ВЛ).
В состав ОРУ, кроме оборудования и токоведущих частей, входят опоры для гибкой и жесткой ошиновок, опоры под оборудование, молниеотводы и мачты освещения, фундаменты под опоры, кабельные лотки и каналы, специальные железнодорожные пути для перекатки трансформаторов, огнестойкие преграды между трансформаторами (при расстоянии в свету менее 15 метров).
Примеры схем унифицированных стальных порталов ошиновки РУ 110 кВ представлены на рис. 7.6-7.7.
Основными конструктивными элементами для установки оборудования служат стальные и железобетонные стойки и сваи. Под различное оборудование устанавливается одна или несколько стоек или свай.
В комплектных РУ блочно-модульного исполнения под опорные конструкции применяются поверхностные фундаменты.
Принятые сокращения
| АТ | Автотрансформатор |
| ВЛ | воздушная линия электропередачи - линия электропередачи, провода которой поддерживаются над землей с помощью опор, изоляторов |
| ВН | Высшее напряжение |
| ЗРУ | закрытое распределительное устройство - оборудование которого расположено в помещении |
| КЛ | кабельная линия электропередачи - линия электропередачи, выполненная одним или несколькими кабелями, уложенными непосредственно в землю, кабельные каналы, трубы, на кабельные конструкции |
| КРУ | комплектное распределительное устройство - электрическое распределительное устройство, состоящее из шкафов или блоков со встроенным в них оборудованием, устройствами управления, контроля, защиты, автоматики и сигнализации, поставляемое в собранном или подготовленном для сборки виде |
| КРУН | комплектное распределительное устройство для наружной установки |
| КРУЭ | комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией |
| КТП | комплектная трансформаторная подстанция - подстанция, состоящая из шкафов или блоков со встроенным в них трансформатором и другим оборудованием распределительного устройства, поставляемая в собранном виде или подготовленном для сборки виде |
| НН | Низшее напряжение |
| О | Ответвительная ПС |
| ОРУ | открытое распределительное устройство - электрическое распределительное устройство, оборудование которого расположено на открытом воздухе |
| ОСШ | обходная система сборных шин - система сборных шин, предназначенная для переключения на нее присоединений на время ремонта их коммутационного или другого оборудования |
| П | Проходная ПС |
| ПС | Подстанция |
| РУ | Распределительное устройство |
| СК | Синхронный компенсатор |
| СН | Среднее напряжение |
| ССШ | секция (системы сборных) шин - часть системы сборных шин, отделенная от другой ее части коммутационным аппаратом. Секционированная система (сборных) шин - система сборных шин, состоящая из нескольких секций |
| СШ | система (сборных) шин - комплект элементов, связывающих между собой все присоединения электрического распределительного устройства (подразумевается рабочая система сборных шин), т.е. система сборных шин, к которой в нормальном режиме подключены все присоединения электрического распределительного устройства |
| Т | Тупиковая ПС |
| У | Узловая ПС |
| УШР | Управляемый шунтирующий реактор |
| ШР | Шунтирующий реактор |
| ЭС | Электростанция |
| ЭСС | Электроэнергетическая система |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СО 153-34.20.122-2006. Нормы технологического проектирования ПС переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. М.: ОАО «ФСК ЕЭС».
2. Правила устройства электроустановок (изд. 7-е), М.: НЦЭНАС. 2003 г.
3. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения. Энергосетьпроект, 2007 г.
4. СО 153-34.20.501-2003. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: ОРГРЭС.
5. СО 153-34.47.43-2003. Методические рекомендации по проектированию развития энергосистем. М.: ФГУП НТЦ «Промышленная безопасность». 2006 г. 22 с.
6. Типовые схемы принципиальные электрические распределительных устройств 6-750 кВ подстанций и указания по их применению, 14198тм-т1. М.: Энергосетьпроект. 1993 г.
7. Методические указания по применению ограничителей перенапряжений в электрических сетях 110-750 кВ. М.: Энергосетьпроект. 2000 г.
8. Указания по области применения различных видов оперативного тока на ПС 110 кВ и выше. № 13906тм-т1. М.: Энергосетьпроект.
9. Общие технические требования к подстанциям 330-750 кВ нового поколения. М.: ОАО «ФСК ЕЭС». 2004 г.
10. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока напряжением 35-750 кВ. СО 153-34.47.37-2003, М.: Энергосетьпроект.
11. Информационный анализ современных схематических решений в проектах ПС 220-750 кВ, выполняемых за рубежом. 177тм-т1. М.: Энергосетьпроект, 2003 г.
12. Регламент взаимодействия ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «СО ЕЭС» по подготовке к утверждению схем электрических соединений подстанций и линий электропередач при новом строительстве, расширении, техническом перевооружении и реконструкции объектов электросетевого комплекса, принадлежащих ОАО «ФСК ЕЭС» (утв. 02.12-2005 г.).
13. СТО 56947007-29.240.121-2012. Укрупненные показатели стоимости сооружения (реконструкции) подстанций 35-750 кВ и линий электропередачи напряжением 6, 10-750 кВ. М.: ОАО «ФСК ЕЭС». 2013. 27 c.
Учебное пособие
Кокин Сергей Евгеньевич
Дмитриев Степан Александрович
Хальясмаа Александра Ильмаровна
Схемы электрических соединений подстанций
Научный редактор Суворов А. А.
Компьютерный набор авторский
Подписано в печать 15.11.2013 Формат 60х84 1/16
Бумага писчая. Плоская печать. Усл.печ.л. 5,8
Уч.-изд.л. 6,1 Тираж 200 экз. Заказ 200
Редакционно-издатенльский отдел УрФУ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Ризография НИЧ УрФУ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19