Достоинства и недостатки КРУЭ

Приведены преимущества и недостатки КРУЭ, по сравнению с распределительными устройствами с воздушной изоляцией, примеры конструкций, опыт эксплуатации, статистика аварий.

Распределительное устройство с  элегазовой изоляцией:

1. "Распределительное устройство в металлическом кожухе, заполненном, хотя бы частично, не воздухом, а изолирующим газом при атмосферном давлении" (стандарт IEC 60050 (441))

Преимущества КРУЭ
Небольшие габариты:

1. Могут быть установлены ближе к потребителю
2. Замена / расширение в пределах существующих границ подстанции
3. Простота обследования, возможность размещения в здании подходящего стиля

Стойкость к загрязнению:

1. Малое количество открытых изоляторов
2. Могут располагаться в открытых прибрежных районах или вблизи от источников промышленного загрязнения окружающей среды

Основная изоляция подстанции

Политика разумной электрической сети:

1. "Открытые распределительные устройства с воздушной изоляцией будут использоваться при загрязненности класса III (или меньше), за исключением тех случаев, когда другие элементы этой политики являются приоритетными".
2. "Подстанции с комплектными распределительными устройствами с элегазовой изоляцией (КРУЭ) будут применяться лишь там, где жизненные условия (такие, как загрязнение, ограниченное пространство или всеобщее обозрение) исключают использование открытого терминального оборудования и выполняются условия настоящей политики".

Почему внедряются подстанции с КРУЭ?
Ранее существовали только подстанции с воздушной изоляцией.
Однако при этом возникал ряд трудностей

1. Загрязнение при размещении в промышленной или прибрежной зоне
2. Недостаток места при постройке новых или расширении старых подстанций (например, внутри города)
3. Предлагаемые законы для национальных парков, заповедников и зеленых поясов разрешат строительство подстанций с воздушной изоляцией только при отсутствии очевидных альтернатив.

Сопоставление КРУЭ и ОРУ (открытое распределительное устройство)

♦ Проектировщики КРУЭ должны принимать во внимание следующее:

1. При расширении необходимо использовать однотипное оборудование либо специальные согласующие устройства
2. Учитывать возможность будущего расширения
3. Зависимость изоляционных свойств газа от его плотности
4. Наличие соседних цепей
5. Обеспечение безопасности работ по соседству с газом, находящимся под давлением
6. Выделение газа из газовой среды КРУЭ

Технические характеристики подстанции:

1. "Конструкция подстанции должна обеспечивать возможность установки, расширения, эксплуатации и технического обслуживания (профилактику и регулировку) при помощи отключения лишь одной цепи (для любой цепи, требующей вмешательства) и одной секции шин одновременно."

Примеры конструкций КРУЭ

Вариант КРУЭ Сименс

1. Дугогасительная камера выключателя
2. Пружинный механизм с накопленной энергией
3. Шинный разъединитель I
4. Токоведущая шина I
5. Шинный разъединитель II
6. Токоведущая шина II
7. Разъединитель выходного фидера
8. Заземляющий переключатель
9. Заземляющий переключатель
10. Подтверждающий заземляющий переключатель (высокоскоростной)
11. Трансформатор тока
12. Трансформатор напряжения
13. Уплотнительный конец кабеля
14. Шкаф управления выключателя
15. Шкаф управления по месту

Вариант КРУЭ Альстом

1. Заземляющий разъединитель
2. Шинный разъединитель
3. Выключатель цепи
4. Рабочий пружинный привод
5. Трансформатор тока
6. Разъединитель фидера
7. Расшивка экрана кабеля
8. Трансформатор напряжения

Вариант КРУЭ АББ

1. Выключатель
2. Рабочий привод (выключателя)
3. Трансформатор тока
4. Разъединитель
5. Исполнительный заземлитель
6. Быстродействующий заземлитель
7. Трансформатор напряжения
8. Втулка

Газовые отсеки и секционирование

1. Первоначально компания закупала оборудование от отечественно производственной базы
2. Конструкция КРУЭ включает разъединители отдельных шин в изолированных газовых отсеках для основной и резервной токоведущих шин
3. Длинные газовые отсеки токоведущих шин

Разъединитель токоведущей шины внутри отдельного газового отсека

1. С начала 1990-х  сеть снабжается из мировой производственной базы
2. Большинство европейских КРУЭ уже содержат разъединители отдельных шин в газовых отсеках основной и резервной токоведущей шины

Разъединитель токоведущей шины внутри общего газового отсека (на примере ABB ELK-3)

Разъединитель токоведущей шины внутри общего газового отсека (на примере Areva T155)

Общее (типовое) техническое обслуживание КРУЭ  

1. Общее состояние оборудования, вспомогательные структуры, присоединение заземлений
2. Уровень давления и плотности газа, тенденции
3. Качество газа (HF/SO2, O2, H2O)
4. Калибровка давления и плотности газа
5. Установка и эксплуатация сигнализации

Разъединители и заземлители

1. Эксплуатация нагревателя привода
2. Число операций
3. Опытная эксплуатация
4. Время эксплуатации двигателя и ток
5. Работа индикаторных приборов
6. Состояние вспомогательных переключателей, проводки и соединений
7. Состояние и взаимодействие механизмов, смазка

Работа высоковольтных выключателей

1. Количество операций
2. Опытная эксплуатация
3. Регистрация времени работы
4. Проверка привода в зависимости от типа (пружинный/гидравлический/пневматический)

Опыт эксплуатации КРУЭ
CIGRE WG 23.02, "Доклад на втором международном семинаре по опытной эксплуатации высоковольтных подстанций с элегазовой изоляцией (КРУЭ)", Ref. 150, Февраль 2000
Крупные аварии КРУЭ на 300-500 кВ выявленные после 01/01/1985:
2.58 на 100 выключателей в год

Крупная авария – неисправность основного компонента или элемента КРУЭ, нарушающая одну или более из его основных функций.
ПРИМЕЧАНИЕ: Крупная авария проявляется в немедленном изменении рабочего состояния системы, например, защитное оборудование требует устранения неисправности или  обязательного отключения на 30 минут для проведения внепланового технического обслуживания.

Частота крупных аварий = Количество крупных аварий /Суммарное количество ячеек выключателей x число лет эксплуатации
Основные компоненты, задействованные в авариях, 300-500 кВ

Классификация симптомов, 300-500 кВ

CIGRE WG A3.06 провел исследование надежности высоковольтного оборудования
Исследование включало высоковольтные выключатели, разъединители, заземлители, трансформаторы и другое оборудование КРУЭ и ОРУ.