Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Открытые распределительные устройства с жесткой ошиновкой

ОРУ с жесткой ошиновкой Великобритании - Открытые распределительные устройства с жесткой ошиновкой

Оглавление
Открытые распределительные устройства с жесткой ошиновкой
Классификация конструкций с жесткими шинами
Изоляторы и шины
Алюминиевые сплавы для изготовления жесткой ошиновки
Особенности изготовления и монтажа шинных конструкций
Развитие отечественных ОРУ с жесткой ошиновкой
Открытые распределительные устройства напряжением 110 кВ
Открытые распределительные устройства напряжением 220 кВ
Открытые распределительные устройства 500 кВ
ОРУ с жесткой ошиновкой Великобритании
ОРУ с жесткой ошиновкой Италии
ОРУ с жесткой ошиновкой США
ОРУ с жесткой ошиновкой Германии
Список литературы

2.5. Зарубежные конструкции ОРУ с жесткой ошиновкой напряжением 110—1150 кВ

Во многих зарубежных странах в течение последних 20— лет сооружено и успешно эксплуатируется значительное количество ОРУ с жесткой ошиновкой высокого и сверхвысокого напряжений. В Англии, ФРГ и других странах построен целый ряд подстанций по типовым проектам ОРУ напряжением 110 - 500 кВ. С 1963 г. жесткая ошиновка стала применяться в США. В частности, объединение энергосистем средних и южных штатов эксплуатирует ряд подстанций 500 кВ с жесткой трубчатой ошиновкой. Все ОРУ напряжением 765 кВ в США и Канаде выполнены жесткими шинами. Строятся несколько подстанций 765 кВ в Бразилии. В ряде стран разрабатываются проекты ОРУ напряжением 1050 кВ.
Жесткая ошиновка достаточно разнообразна по конструктивному исполнению, материалам и профилям шин, что обусловлено различием схем электрических соединений, уровней напряжений, рабочих токов, токов КЗ, климатических условий, параметров и конструкций электрооборудования ОРУ и др. Наиболее удачные решения находят широкое распространение в различных странах. В то же время редко применяемые варианты ошиновки представляют интерес для специалистов, так как позволяют решать различные конструктивные задачи и получать определенный технико-экономический эффект. Ниже рассматриваются некоторые конструкции ОРУ с жесткими шинами, разработанные в Великобритании, Италии, США и ФРГ.

Великобритания.

ОРУ 132 и 275 кВ.

Характер применяемых конструктивных решений легко прослеживается на примере типовых ОРУ напряжением 132—400 кВ.
ОРУ 500 кВ по полуторной схеме с трехрядным расположенном выключателей
Рис. 2.29. ОРУ 500 кВ по полуторной схеме с трехрядным расположенном выключателей:
а — схема заполнения; б, в — разрез и план по ячейке линии

ОРУ 132 кВ с двумя системами сборных шин с одним выключателем на цепь (Великобритания)
Рис. 2.29

ОРУ 132 кВ с двумя системами сборных шин с одним выключателем на цепь (Великобритания)
Рис. 2.30. План и разрез ячейки линии типового ОРУ 132 кВ с двумя системами сборных шин с одним выключателем на цепь (Великобритания)
На рис. 2.30 приведены разрез и план ячейки ОРУ 132 кВ с двумя системами сборных шин [13]. Сборные шины и ответвления жесткие, из труб алюминиевых сплавов; верхние ячейковые связи гибкие, из сталеалюминиевых проводов. Ответвления от шин выполнены в виде Л-образных надставок. Для повышения жесткости шинной конструкции надставки располагаются под углом 70° к горизонту. Сборные шины установлены на фарфоровых изоляторах. Высота опор под изоляторы принята 2,4, шаг ячейки 10,2 м. Разъединители трехколонковые, со средней поворотной колонкой; высота опорных конструкций под шинные разъединители 4,1 м.
Конструкция ОРУ 275 кВ для схемы с двумя системами сборных шин аналогична ОРУ 132 кВ (рис. 2.30). Расстояние между фазами сборных шин 4,8, шаг ячейки 16,5 м. Характер ной особенностью этой компоновки является низкая высота сборных шин.
Открытое РУ напряжением 275 кВ с высоким расположением шин приведено на рис. 2.31. Все разъединители установлена ниже отметки сборных шин. Ячейковые связи располагаются в верхнем ярусе, над выключателем. Изоляторы жесткой ошиновки смонтированы на общей для трех фаз опорной конструкции. Ответвления от шин выполнены проводами. Расстояния между фазами и шаг ячейки остались прежними, вместе с тем незначительно сократилась длина ячейки.

ОРУ напряжением 275 кВ с двумя системами сборных шин с жесткими ячейковыми связями в нижнем ярусе (Великобритания)
2.32. ОРУ напряжением 275 кВ с двумя системами сборных шин с жесткими ячейковыми связями в нижнем ярусе (Великобритания)
ОРУ напряжением 275 кВ с двумя системами сборных шин с гибкими ячейковыми связями в верхнем ярусе
Рис. 2.31. ОРУ напряжением 275 кВ с двумя системами сборных шин с гибкими ячейковыми связями в верхнем ярусе (Великобритания)

В другом варианте ОРУ 275 кВ (рис. 2.32) ячейковые связи расположены в нижнем ярусе (под сборными шинами) и применен анкерный выход линии, что позволило отказаться от двух порталов. Изоляторы сборных шин крепятся на индивидуальных стойках. Трехколонковые разъединители второй системы сборных шин имеют ступенчато-килевую установку. Ячейковые связи выполнены жесткими трубами, ответвления от шин — гибким проводом.

Открытые РУ 400 кВ.

На основании положительного опыта эксплуатации ОРУ 132 и 275 кВ при разработке типового проекта ОРУ напряжением 400 кВ были приняты конструктивные решения, аналогичные компоновке на рис. 2.30, за исключением верхнего яруса ошиновки [12, 13]. В верхнем ярусе (в одном из вариантов проекта, рис. 2.33) применены трубы из алюминиевого сплава, подвешенные на двух V-образных наклонно расположенных гирляндах изоляторов. Внедрение жестких подвесных шин взамен гибких позволило при больших токах КЗ сократить расстояние между фазами, уменьшить площадь ОРУ, а также снизить до 20 м высоту порталов. Кроме того, при КЗ и ветре амплитуда колебаний шин и нагрузки на гирлянды изоляторов значительно меньше, чем в ОРУ с гибкой ошиновкой.
Жесткие шины в ОРУ 400 кВ выполнены трубами диаметром 140/121 мм из алюминиевого сплава Е.91.Е (по британскому стандарту 2898). Расстояния между изоляционными опорами в пролетах сборных шин приняты 8,5 и 12,8 м при шаге ячейки 21,3 м. На опорах установлены шинодержатели с компенсаторами тепловых расширений, состоящие из алюминиевых пластин и проводов. На одном конце пролета шинодержатели обеспечивают фиксированное, на другом — свободное крепление шины. Ответвления от сборных шин изготовлены из труб в виде Л-образных надставок. Соединение шинодержателей и ответвлений с шинами выполнено с помощью сварки. Сборные шины расположены на высоте 7 м над уровнем планировки, ошиновка верхнего яруса — на высоте 15,5 м. Длина подвесных шин около 43 м. Гирлянды изоляторов укреплены на трех многопролетных арочных порталах (рис. 2.33).
Для оценки электродинамической стойкости жесткой ошиновки проведаны испытания при действующем значении тока КЗ 60 кА (ударном токе 150 кВ). Испытания сборных шин проходили при быстродействующем АПВ. Наибольший прогиб в середине пролета шин был 178, изоляционных опор, состоят из 11 элементов, 38 мм (и 22 мм при установке более жестких изоляторов и трех элементов). Рассчитанные по прогибам наибольшие напряжения в материале шины составили примерно 50 МПа, а нагрузки на изоляторы 5000 Н.

Ячейка типового ОРУ 400 кВ с двумя системами шин с одним выключателем на цепь с подвесной жесткой ошиновкой
Рис 2 33. Ячейка типового ОРУ 400 кВ с двумя системами шин с одним выключателем на цепь с подвесной жесткой ошиновкой (Великобритания):
а — план и разрезы, 6 — схема заполнения

Фрагмент ОРУ 400 кВ  - Великобритания
Рис. 2.34. Фрагмент ОРУ 400 кВ (Великобритания) с токоведущей арочной конструкцией для ошиновки верхнего яруса
Испытания подвесных шин проводились на двухпроводном макете. Одна шина была жесткой, другая — из двух алюминиевых проводов. Расстояние между расщепленными проводами 305 мм, между осями шин 5,2 м; длина шины 42,7 м. Жесткие шины сварены из отрезков труб длиной по 12,7 м. Испытания показали, что при ударном токе КЗ 150 кА гибкие провода перемещаются на 1,55 м и на гирлянды изоляторов действуют усилия 14 кН. Перемещение жесткой ошиновки на V-образных гирляндах было меньше 0,6 м. Усилия в изоляторах не превышали 68 кН. Исследования нагрузочной способности жестких шин подтвердили допустимое значение рабочего тока 4000 А.
Испытания и опыт эксплуатации подвесных жестких шин подтвердили надежность принятых конструктивных решений.
Однако требования снижения высоты конструкций ОРУ 400 кВ привели к модернизации этого проекта. Трубчатая ошиновка верхнего яруса первоначально выполнялась двухпролетной (рис. 2.33). Первый пролет пересекал одну систему сборных шин, второй проходил над выключателем. Такая конструкция ячейковых связей позволяет легко зашунтировать выключатель (штриховая линия на рис. 2.33, а, б). В новой компоновке было принято решение об отказе шунтирования выключателя, что позволило сократить длину верхнего яруса и отказаться от ячейкового портала. В дальнейшем вместо трубчатой ошиновки предложено электрическое соединение с помощью самонесущей конструкции арочного типа, установленной на опорных изоляторах (рис. 2.34). Арочная шина исключает применение ячейковых порталов.
Для уменьшения продольных усилий при тепловых расширениях протяженной горизонтальной балки 5 (рис. 2.34) арочная конструкция имеет три шарнира 4: в точках опирания на изоляторы 1 и 7, а также в вершине вертикальной стойки 3. Шарниры выполняются изолированными и шунтируются шестью гибкими алюминиевыми проводами 2 сечением примерно 460 мм' каждый, приваренными к плоским контактным пластинам.
Арка имеет решетчатую сварную конструкцию. Горизонтальная балка 5 трехгранная; ширина основания 760 мм, высота у начала вертикальной стойки 6 также 760 мм. По эстетическим соображениям горизонтальная балка сужается по направлению шарниру. Вертикальные стойки арки выполнены из четырех основных труб диаметром 63,5 мм и решетки из труб диаметром 32 мм. Для облегчения изготовления сварных узлов в вершинах стоек установлены трубы диаметром 127/102 мм. Трубы, литые Элементы и пластины изготовлены из алюминиевого сплава H30WP (советский аналог АД35), шарнирные опорные болты, гайки и другие детали — из нержавеющей стали. Общие очертания арки и ее концевые участки закруглены для уменьшения коронирования.
Арка опирается на Л-образные шинные опоры 7 (рис. 2.34). При наклонной установке изоляторов снижаются изгибающие нагрузки и возникают растягивающие и сжимающие усилия от электродинамических и ветровых сил. Прочность фарфоровых изоляторов на растяжение и сжатие выше, чем на изгиб. Поэтому Л-образные опоры, по оценке проектировщиков, позволяют повысить прочность и надежность шинной конструкции. Расстояние между осями изоляторов у вершины 915, у основания 1670 мм. Наибольшие рабочие нагрузки 100 кН на сжатие и 50 кН на растяжение. Изоляторы монтируются на железобетонной конструкции 8.
Шарнирные стойки 3 монтируются на шинных опорах в комбинации с контактом разъединителя. В некоторых ОРУ стойки 6 Также устанавливаются на изоляционных опорах с контактом разъединителя 9 (первой системы шин). Такое решение позволяет сократить длину ячейки.
Широко известные пирамидальные трехгранные шинные опоры не нашли применения в этой конструкции. В пирамидальных опорах для повышения устойчивости имеются металлические связи между гранями. Опыт эксплуатации в Англии показал, что при интенсивном загрязнении металлические связи могут недопустимо снизить уровень изоляции устройства.
Арочная шинная конструкция рассчитана на ток КЗ 50,5 кА (при расстоянии между фазами 5,8 м), номинальный ток 4000 А, перепад температур 50° С при окружающей температуре 35° С, скорость ветра 112 км/ч (31 м/с), нагрузку от гололеда при толщине стенки (на всех элементах шины) 12,7 мм.
Для проверки выбранных конструктивных решений проведены испытания Двух полномасштабных макетов арочных шин (один макет на механические нагрузки, нагрев токами КЗ и возникновение коронного разряда, другой — на вибрационную и ветровую нагрузки). Продольные, поперечные и угловые механические нагрузки создавались в 31 точке гидравлическими домкратами. Имитировались электродинамические силы от расчетных токов КЗ, равные 450 Н/м в течение 0,1 с и 135 Н/м в течение 3 с, а также напор ветра (при скорости 112 км/ч), вызывающий давление на плоскую поверхность 1200, на проекцию Цилиндрической поверхности 700 Па. Кроме того, в девяти точках арки прикладывались постоянные нагрузки, имитирующие вес гололеда.
Проведено девять серий опытов для следующих режимов: воздействие ветра и гололеда; ветра, гололеда и нагрузки при установившемся токе КЗ; гололеда и нагрузки при паковом (ударном) токе КЗ. Направления ветровых нагрузок в каждой серии опытов приняты вдоль, поперек и под углом 45° к плоскости арки. При испытаниях макета арочной шины нагрузка на балку от веса гололеда была 18, наибольшая распределенная поперечная нагрузка на конструкцию 27, наибольшая распределенная продольная нагрузка 10 кН.
С помощью тензодатчиков замерялись деформации в середине горизонтальной балки (вертикальные и продольные), а также в вершинах и основаниях изоляторов (поперечные и продольные). Наибольшие деформации не превышали расчетных значений. Исследования возникновения коронного разряда, а также нагрева арочной шины рабочими токами 4000 А дали удовлетворительные результаты. Кроме того, экспериментально определена частота собственных колебаний конструкции, равная 2,6 Гц.
Следует отметить, что испытания арки на механическую прочность проводились в квазистационарном режиме и поэтому не дали реальной картины деформаций и нагрузок в условиях динамических воздействий при токах КЗ и ветре
Вторая экспериментальная шина успешно прошла испытания на ветровые нагрузки. Исследования проводились на подстанции в приморском районе. Высота установки арки соответствовала проектной. Скорость порывистого ветра достигала 100 км/ч (28 м/с).
Рассмотренные конструктивные решения для схемы две системы сборных шин используются также в ОРУ 400 кВ для схем две рабочие и обходная системы шин, с полутора выключателями на цепь и др. [4, 13].

ОРУ 765 и 1050 кВ

Проекты ОРУ 765 и 1050 кВ разрабатывались объединенной группой представителей английского, французского и итальянского энергетических управлений [18] для схемы электрических соединений две системы сборных шин. На рис. 2.35 показаны план и разрез ячейки ОРУ 1050 кВ. Компоновка ОРУ 765 кВ имеет аналогичный вид.
Сборные шины ОРУ 765 кВ, а также ошиновка ячеек ОРУ 765 и 1050 кВ выполнены одиночными трубами из алюминиевого сплава магниево-кремниевой группы (AI—Mg—Si). Трубы свариваются до нужной длины аргонно-дуговой сваркой на месте монтажа. Сборные шины ОРУ 1050 кВ состоят из трех труб, расположенных по вершинам равностороннего треугольника (рис.2.35, в). Шины планируется изготовлять на заводе и собирать в комплект на площадке монтажа. На сборных шинах установлены неподвижные контакты пантографных разъединителей 10.
Ошиновка расположена в два яруса: в верхнем — сборные шины, в нижнем — ячейковые связи. Высота расположения шин, расстояние между фазами и радиус проводников приведены в табл. 2.3. Рассматривались два варианта ОРУ — с высоким и низким расположением ошиновки и оборудования. В первом варианте (рис. 2.35) высота опор под оборудование принята 6 м при 765 кВ и 8,3 м при 1050 кВ, во втором варианте (отмеченном на рис. 2.35 штрихпунктирной линией) — 2,5 м в ОРУ 765 и 1050 кВ.

Ячейка ОРУ 1050 кВ (Великобритания, Италия, Франция)
Рис. 2.35. Ячейка ОРУ 1050 кВ (Великобритания, Италия, Франция):
а — разрез; б - план; в — разрез сборной шины; 1 — первая система сборных шин; 2 — вторая система сборных шин; 3 — выключатель; 4 — трансформатор тока; 5 — заземлитель и высокочастотный заградитель; 6 — емкостный трансформатор напряжения; 7 — отходящая линия (с шестью расщепленными проводами в фазе); 8 — экранное кольцо; 9 — изоляционная опора; 10 — разъединитель; 11 — сборные шины

Таблица 2.3. Проектные размеры ошиновки в ОРУ 765 и 1050 кВ


Параметр

Размеры, м. в ОРУ напряжением 765/1050 кВ

сборных шин

ошиновки ячеек

Высота над уровнем планировки:

  1. вариант
  2. вариант

Расстояние между фазами
Радиус ошиновки

20,1/31,5 16,6/25,7 7,9/13,4 0,15/0,375 *

11,5/15,8 8/10
8,5/13,7 0,15/0,175

* Эквивалентный радиус.
Наибольшие расчетные напряженности электрического поля (без учета экранирующего действия заземляющих конструкций) имеют следующие значения:


Расположение ошиновки и оборудования

Напряженность электрического поля, кВ/м, в ОРУ:

 

765 кВ

1050 кВ

Высокое

12,6

13

Низкое

21,6

25

Таблица 2.4. Минимальные воздушные промежутки и другие габариты, принятые в ОРУ 765 и 1050 кВ


Размеры по рис 2.35

Расстояние. м, для ОРУ напряжением, кВ

765

1050

a1

50,5

77,5

a2

17

21

a3

27

41,5

b1

6

8,3

b2

1,5

2,5

b3

3,5

5,8

In

20

31,5

C1

11,5

15,8

с-2

11,5

15,8

d2

5,5

9,5

d2

5,5

7,5

di

6,1

11,2

di

7—7,4

12,2—13,2

dft

7—7,4

12,2—13,2

По оценкам проектировщиков, напряженность электрического поля не составляет серьезных проблем, хотя могут потребоваться дополнительные экранирующие устройства в ОРУ с низким расположением оборудования.
Сборные шины монтируются на изоляторах, установленных на П-образных опорах. Ошиновка ячеек опирается на изоляторы разъединителей 10, вводы выключателей 3, трансформаторы тока 4, заградитель 5 (рис. 2.35). Ширина аппаратов, находящихся под напряжением 765 и 1050 кВ, не превышает 1,5 м. Минимальные изоляционные расстояния d и другие принятые в проекте габариты приведены в табл. 2.4. Высота изоляционных опор 9 зависит от длины пути утечки и оказывается одинаковой для изоляторов обычного исполнения при слабом загрязнении атмосферы и противотуманных изоляторах при сильном загрязнении. Для обеспечения приемлемых разрядных уровня напряжения изоляционные опоры снабжены экранными кольцами 8 (рис. 2.35) диаметром 0,9 и 1,2 м в ОРУ соответственно 765 и 1050 кВ.
Сооружение ОРУ 765 и 1050 кВ не вызывает технических трудностей для энергетических управлений Великобритании, Италии и Франции. Однако большие площадь и высота конструкций ОРУ представляют серьезные проблемы в условиях Западной Европы. По предварительным оценкам [18], экономически целесообразным оказывается применение комплектных РУ с элегазовой изоляцией.



 
« Отключение электрического тока в вакууме   Приемка зданий и сооружений под монтаж электрооборудования »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.