ДОСТИГНУТЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКТНОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА 220 кВ С ЭЛЕГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ И ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ НАГРУЗКИ
Х. ТОМБЕРГЕР (Австрия) и Ж. ВОНТОБЕЛЬ (Швейцария)
1. Описание установки
Рис. 1. Принципиальная схема электрических соединений ГАЭС Россхаг.
- Назначение установки. Верхний каскад электростанций Земм [Л. 1] нуждался в небольшом распределительном устройстве (РУ) 220 кВ, отвечающем особым требованиям. Присоединяемая к РУ ГАЭС России является гидроаккумулирующей станцией с четырьмя агрегатами по 65MB-А. Станция соединено с нишей 220 кВ длиной 10 км с главной подстанцией Имокзда.
Оборудовано только разъединителями, поскольку выключатели для защиты генераторов, трансформаторов и линий установлены соответственно на стороне 10 кВ и на противоположном конце линий 220 кВ. РУ нормально работает с разомкнутым секционным разъединителем. При повреждении одной из линий и включении секционного разъединителя после отключения линии секционный разъединитель должен обеспечить обратное включение трансформаторной группы, связанной с поврежденной линией, без необходимости снятия напряжения с неповрежденной.
Эти условия, а также параметры генераторов, трансформаторов и системы определили требования к установке, приведенные ниже:
Рис. 2. Размещение КРУ 220 кВ с быстродействующими разъединителями ГАЭС Россхаг. а — продольный разрез по камерам трансформаторов; б — план КРУ с элегазовой изоляцией; 1 — служебные помещения; 2 — мастерские; 3 — вход; 4 — кабельные галереи.
- Несмотря на то, что в нормальном режиме эксплуатации переключения осуществляются редко, при аварии на одной из линий трансформатор должен быстро и надежно переключаться с этой линии на другую. В этом случае по одной линии должна передаваться суммарная нагрузка, примерно равная 1 кА.
- Мощность к. з. на установке составляет 12 ГВ • А. Соответственно односекундный ток равен 30 кА, а амплитуда ударного тока — 75 кА.
- Максимальное напряжение системы 250 кВ. Изоляция КРУ должна выдерживать максимальное значение импульсного напряжения 1 050 кВ и напряжение 50 Гц — 460 кВ.
- Каждый из пяти быстродействующих разъединителей должен включать и отключать ток холостого хода трансформатора без повреждения. Максимальные перенапряжения при этом не должны превышать 2,5Uф.
- Должны быть предусмотрены заземлители, нужные для коммутационных операций и ремонтного обслуживания установки.
- Как правило, установка управляется дистанционно, со щита, находящегося на расстоянии 10 км. Должна быть предусмотрена также возможность местного управления.
Рис. 3. Разрез фазы КРУ 220 кВ с быстродействующими разъединителями.
Рис. 4. Эксплуатационные характеристики датчиков системы контроля элегаза КРУ 220 кВ. (Температура помещения 15±10°С. Максимальное повышение температуры 15 °С.) 1— кривая плотности 100% (стандартное давление 2,5 атм при 15 °С); 2 — кривая плотности 90% (давление пополнения газа 2,25 атм при 15 ”С); 3 —кривая плотности 80% (минимальное давление 2,0 атм при 15 С); 4 — максимальное давление 3 атм (контактный манометр отключает газ); 5 — предохранительный клапан 2,9 атм (срабатывание); 6—давление пополнения газа 2,25 атм (контактный манометр дает сигнал — пополнение газа); 7 — минимальное давление 1,9 атм (контактный манометр и реле давления дают импульс на отключение).
Наиболее простая конструкция установки получилась при ее пофазном исполнении. Каждая фаза при этом выполнена соединением пяти однофазных быстродействующих разъединителей, что позволило избежать длинных сборных шин. Сами разъединители и Т-образные элементы, использованные для подключения секционного разъединителя, являются стандартными модулями. На вводе и выводе каждой фазы имеются концевые муфты. Три идентичные Н-образные фазы расположены рядом друг с другом на общей опорной конструкции. Предусмотрены площадки для облегчения доступа к приводным валам и смотровым окнам разъединителей. Три фазы быстродействующего разъединителя соединяются тягами и имеют общий привои. Все компоненты (разъединители, соединители и концевые муфты) соединяются при помощи стандартных фланцев и уплотняются спаренными сальниками.
- Описание аппаратуры — выполнение КРУ и взаимное расположение аппаратов—показано в разрезе на рис. 3. Основным элементом является быстродействующий разъединитель втычного типа с пружинным приводам. В связи с быстродействием разъединитель обладает соответствующей отключающей способностью. Разъединители, заземлители 2 и соединители описаны в [Л. 3].
Встроенные концевые муфты 3 смонтированы так, что можно производить испытания кабелей. Соединитель между КРУ и концевой муфтой может быть демонтирован, а отсек муфты, заполненный элегазом, отсоединен от остальной установки.
- 3ащита и управление.
Система контроля элегаза. Номинальное давление элегаза в установке составляет 2,5 атм. В соответствии с требованиями эксплуатации и для облегчения обслуживания установка разделена на три отсека. Оба трансформаторных
присоединения и секционный разъединитель имеют независимые газовые системы. Так как изолирующие свойства элегаза зависят от его плотности, то в связи с малыми колебаниями температуры окружающего воздуха (несколько градусов) и небольшими повышениями температуры самой установки из-за сравнительно небольших номинальных токов стало возможным выполнить надежную систему с простым контролем давления. Эксплуатационные характеристики различных датчиков контроля элегаза примененной системы приведены на рис. 4.
Если колебания давления газа превзойдут допустимые, то трехступенчатый контактный манометр и реле давления обеспечат выдачу аварийного сигнала через две независимые системы.
КРУ может быть защищено от перенапряжений установкой разрядников внутри кожуха или на стороне линии. Первое решение лучше для ограничения перенапряжений, но оно не принято, поскольку высокий уровень изоляции КРУ допускает более экономичную защиту со стороны линий. Характеристики защитных устройств были определены на основе специальных исследований, выполненных на модели установки [Л. 4]. Разрядники установлены вблизи концевых муфт с короткими присоединениями как к токоведущим частям, таки и земле. Можно показать, что напряжение внутри кожуха не превышает допустимого уровня изоляции при атмосферных перенапряжениях при любых токах [Л. 5], когда удар молнии в провод линии происходит на расстоянии, большем 350 м от концевой опоры, а сопротивление заземления первой опоры линии (225 м от концевой) менее 20 Ом.
Соответственно на линии приняты следующие дополнительные защитные меры:
подвеска заземляющих тросов на длине 1 км сверх первых двух Пролетов линии; хорошее заземление первой опоры линии от станции.
1.5. Управление установкой. Обе станции каскада работают без персонала. Работа станций контролируется со щита управления каскада ГЭС, расположенного на расстоянии 10 км от электростанции Россхаг. По стандартному принципу предусмотрено такте управление КРУ 220 кВ Россхаг с местного щита. Положение быстродействующих разъединителей и заземлителей контролируется Не только на месте и на щите управления каскада, но и на мнемонической схеме, в машинном зале ГАЭС Россхаг. Каждый быстродействующий разъединитель и заземлитель КРУ с элегазовой изоляцией имеют блокировки, которые учитывают различные эксплуатационные условия и связаны с условиями запуска ГАЭС. Сигнал о положении аппаратов и аварийные сигналы передаются аппаратурой дистанционного управления и контроля на щит каскада ГЭС, где самопишущие приборы записывают информацию печатным текстом в хронологическом порядке.
Монтаж и транспортировка КРУ
Три фазы КРУ, каждая из которых состоит из пяти быстродействующих разъединителей и шести заземлителей, собирались и подвергались типовым испытаниям на заводе-изготовителе. Вслед за ним каждая фаза демонтировалась в три укрупненных узла для транспортировки. Повторная сборка и полная проверка всех компонентов и соединителей для выявления возможных повреждений и пути выполнены на ГАЭС Россхаг. Повреждения или деформации не были обнаружены. Эти ревизии убедили, что соответствующая конструкция и тщательная сборка дают значительные преимущества при транспортировке и монтаже законченных и испытанных на заводе блоков.
Кабели после прокладки подвергались испытанию напряжением постоянного тока. Для обеспечения высокого качества КРУ с элегантной изоляцией необходимы большое внимание, квалификация персонала и чистота в процессе сборки как на заводе, так и на месте монтажа.
