4.5. Компоновки открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)

Определение параметров электропотребления на разных уровнях систем электроснабжения, выбор источников питания, разработка схемы электроснабжения, выбор силовых трансформаторов, количества и места расположения подстанций 5УР и 4УР дают возможность скомпоновать каждое подстанционное ОРУ — открытое распределительное устройство, когда все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе, и ЗРУ - закрытое распределительное устройство, оборудование которого расположено в здании.

Существуют некоторые общие требования, определяющие компоновку ОРУ или ЗРУ (установку каждого изделия и конструкцию сооружения) и регламентируемые ПУЭ. Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния должны выбираться и устанавливаться таким образом, чтобы:

называемые нормальными условиями работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствующие ее работе явления (искрение, выброс газов и т. п.) не могли привести к повреждению оборудования и возникновению КЗ или замыкания на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу;

при нарушении нормальных условий работы электроустановки обес­печивалась необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;

при снятом напряжении с какой-либо цепи относящиеся к ней аппараты, токоведущие части и конструкции подвергались безопасному осмотру, замене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних цепей;

обеспечивалась возможность удобного транспортирования обору­дования.

Во всех цепях РУ должна предусматриваться установка разъединяющих устройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, отделителей, предохра­нителей, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и т.п.), каждой цепи от сборных шин, а также от других источников напряжения.

Указанное требование не распространяется на шкафы КРУ и КРУН с выкатными тележками, высокочастотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, разрядники, устанавливаемые на выводах трансформаторов и на отходящих линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными выводами.

Для территории ОРУ и подстанций, на которых в нормальных условиях эксплуатации из аппаратной маслохозяйства, со складов масла,

154

из машинных помещений, а также из трансформаторов и выключателей при ремонтных и других работах могут иметь место утечки масла, должны предусматриваться устройства для его сбора и удаления с целью исключения возможности попадания масла в водоемы.

Подстанции 35—110 кВ должны преимущественно проектироваться комплектными, заводского изготовления, блочной конструкции. Рас­пределительные устройства 35—750 кВ рекомендуется выполнять открытого типа. Распределительные устройства 6—10 кВ могут выполняться в виде комплектных шкафов наружной установки (КРУН). Распределительные устройства 6—10 кВ закрытого типа должны применяться: в районах, где по климатическим условиям не могут быть применены КРУН; в районах с загрязненной атмосферой и районах со снежными и пыльными бурями; при числе шкафов более 25; при наличии технико-экономического обоснования (по требованиям заказчика).

На подстанциях 35—330 кВ с упрощенными схемами на стороне высшего напряжения с минимальным количеством аппаратуры, размещаемых в районах с загрязненной атмосферой, рекомендуется открытая установка оборудования высокого напряжения и трансформаторов с усиленной внешней изоляцией.

Закрытые распределительные устройства 35-220 кВ применяются в районах: с загрязненной атмосферой, где применение открытых рас­пределительных устройств с усиленной изоляцией или аппаратурой сле­дующего класса напряжения (с учетом ее обмыва) неэффективно, а удаление подстанции от источника загрязнения экономически нецеле­сообразно, как и требование об установке специального оборудования; со стесненной городской и промышленной застройкой; с сильными снегозаносами и снегопадом, а также в суровых климатических условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании. Здание ЗРУ должно выполняться без окон, и его допускается выполнять как отдельно стоящим, так и сблокированным со зданиями общепод-станционных пунктов управления, в том числе и по вертикали.

Герметизированные комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией 110 кВ и выше (КРУЭ) применяются при стес­ненных условиях в крупных городах и на промышленных предприятиях, а также в районах с загрязненной атмосферой.

В условиях интенсивного загрязнения в блочных схемах трансформатор - линия рекомендуется применять трансформаторы со специальными кабельными вводами на стороне 110-220 кВ и шинными выводами в закрытых коробах на стороне 6—10 кВ.

Закрытая установка трансформаторов 35-220 кВ применяется: когда усиление изоляции не дает должного эффекта; когда в атмосфере содержатся вещества, вызывающие коррозию, а применение средств зашиты нерационально; при необходимости снижения уровня шума у границ жилой застройки.

155

В закрытых распределительных устройствах 6-10 кВ должны уста­навливаться шкафы КРУ заводского изготовления. Шкафы КРУ, кон­струкция которых предусматривает обслуживание их с одной стороны, устанавливаются вплотную к стене, без прохода с задней стороны. Ширина коридора обслуживания должна обеспечивать передвижение тележек КРУ; для их хранения и ремонта в закрытых распределительных устройствах должно предусматриваться специальное место.

Компоновка и конструкция ОРУ разрабатываются для ранее принятых номинального напряжения, схемы электрических соединений, количества присоединяемых линий, трансформаторов и автотрансформаторов, выбранных параметров и типов высоковольтной коммутационной и измерительной аппаратуры (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения) и ошиновки. При этом должны быть учтены местные условия размещения площадки, отведенной для проектируемого ОРУ: рельеф, грунты, размеры площадки, направления линий (коридоры для ввода и вывода линий), примыкание железнодорожных путей и автомобильных дорог. Должны быть также учтены местные климатические условия. Собственно ОРУ может быть выполнено широким, но коротким или узким, но длинным; ОРУ может быть выполнено с гибкой, жесткой и смешанной (и гибкой, и жесткой) ошиновкой, что отразится на конструкциях для установки (подвески) этой ошиновки и на размерах этих конструкций — пролетах порталов, высоте колонн, их количестве и массе, количестве опорных и подве­сных изоляторов.

Каждое из решений имеет свои достоинства и недостатки; задача проектировщика состоит в том, чтобы выбрать для данных местных условий наиболее целесообразное решение, обеспечивающее надежность, удобные условия для эксплуатации и экономичность по сравнению с другими вариантами.

Большая часть подстанций промышленных предприятий выполняется с открытой частью 110 кВ и ЗРУ 10 кВ. На рис. 4.12 показана типовая открытая понижающая подстанция на напряжение 110/6—10 кВ, рассчи­танная на установку трансформаторов мощностью 25-63 MB  А в районах с нормальной окружающей средой. Между питающими линиями 110кВ предусмотрены перемычки с двумя разъединителями (см. рис. 4.3).

Компоновка подстанций определяется схемой со стороны высокого и низкого (среднего) напряжений. Они могут быть как известными и даже типовыми (см. рис. 4.2 - 4.4), так и оригинальными, ориентированными на технологические особенности потребителя (см. рис. 4.6 - 4.11). Открытая часть определяется схемой расположения (оборудования). Схемы типизированы, и из них компонуется ОРУ подстанции.

Рис. 4.12. Типовая открытая подстанция на напряжение 110/6-10 кВ

На рис. 4.13 изображено ОРУ 220 кВ из унифицированных конструкций. Схема расположения выполнена для блока линия - трансформатор. Разрез соответствует схеме расположения и аналогичен плану на

156

рис. 4.12. Установка трансформаторов тока и напряжения обосновывается отдельно.

В последние годы все больше получают распространение комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) на напряжении 110-500 кВ. Применение КРУЭ открывает новые перспективы индустриализации строительства подстанций, позволяет уменьшить время монтажа по сравнению с традиционными РУ в 4 - 5 раз, улучшить условия эксплуатации и надежность работы, сократить необходимую для подстанции площадь в 7 - 40 раз (в зависимости от напряжения).

157

Рис. 4.13. ОРУ 220 кВ по схеме блок линия-трансформатор с отделителем:

1 - разъединитель с двумя комплектами заземляющих ножей с приводом; 2 - отделитель однополюсный с приводом; 3 - короткозамыкатель однополюсный с приводом; 4 - трансформатор напряжения; 5 - разрядник вентильный с регистратором срабатывания; 6 - узел ВЧ-связи

Однако высокая стоимость ячеек КРУЭ на современном этапе делает их применение оправданным только в тех случаях, когда решающим является размер площадки (например, для подстанций глубоких вводов на территории промышленных предприятий или в крупных жилых массивах). Поэтому в ближайшей перспективе целесообразно ориенти­роваться на индустриализацию строительства подстанций с РУ тради­ционного исполнения.

Закрытые подстанции 6—10 кВ, выполненные для 4УР как РУ 10 кВ или для 5УР как ЗРУ 10 кВ ГПП, по компоновке различаются мало, за исключением случаев, когда на ГПП сооружается развитое ОРУ (см., например, рис. 4.3, в) или к РП подключаются электроприемники (потребители), требующие специального пуска, ограничения по пуску и др. Развитое ОРУ требует помещений для щитов управления, сигнализации и автоматизации, устройств оперативного тока, аккумуляторов; воздушные выключатели требуют установки компрессоров и т. д.

Распределительные устройства выполняются с однорядным (рис. 4.14) или двухрядным расположением ячеек. В целях наибольшего

приближения к электроприемникам рекомендуется применять внутренние встроенные в здания или простроенные к ним подстанции и трансформаторные подстанции ЗУР, питающие отдельные цеха или их отделения и участки. Такое размещение дает экономию в электрическойчасти и имеет преимущества в компактности генплана, так как позволяет сократить расстояния между цехами и уменьшить размеры проездов и подъездов и, следовательно, получить экономию территории и затрат на подземные и надземные технологические, электрические и транспортные внутризаводские коммуникации.

При недопустимости или затруднительности размещения подстанций внутри цеха, а также в цехах небольшой ширины (одно-, двух -, а иногда и трехпролетные) или же при питании части нагрузок, расположенных запределами цеха, применяются подстанции, встроенные в цех либо пристроенные к нему. Встроенные и пристроенные подстанции обычно располагаются вдоль одной из длинных сторон цеха, желательно ближайшей к источнику питания, или же при небольшой ширине цеха - в шахматном порядке вдоль двух его сторон. Рекомендуются встроенные подстанции, более удобные с точки зрения построения генплана и архитектурного оформления цеха, чем пристроенные. Распределительные пункты, в том числе крупные, тоже рекомендуется пристраивать к производственным зданиям или встраивать в них и совмещать с ближайшими трансформаторными подстанциями во всех случаях, когда это не вызывает значительного смещения последних от центра их нагрузок.

Если распределительные подстанции служат для приема электро­энергии от энергоснабжающей организации, т.е. играют роль цент­ральной распределительной подстанции ЦРП, следует предусматривать выделение камер вводов и транзитных линий, с тем чтобы они были недоступными для обслуживающего электротехнического персонала предприятия. На рис. 4.14 приведен пример встроенной двухтрансфор-

158

маторной подстанции, совмещенной с распределительным пунктом и конденсаторной батареей, с применением комплектных устройств (КТП, КРУ, ККУ).

Внутренние цеховые подстанции, в которых доступ ко всему электро­оборудованию осуществляется из цеха, целесообразны главным образом в многопролетных цехах большой ширины, когда это не мешает размещению технологического оборудования. При применении упро­щенных схем коммутации цеховых подстанций ЗУР их оборудование состоит из трансформатора с вводом высокого напряжения и щита вторичного напряжения.

Отдельно стоящие цеховые подстанции применяются редко, например при питании от одной подстанции нескольких цехов, при невозможности размещения подстанций внутри цехов или у наружных их стен по соображениям производственного или архитектурного характера, при наличии в цехах пожаро - или взрывоопасных производств.