ПЛЕТНЕВ Л. Ф„ инж., МКС Мосэнерго
В настоящее время застройка городов, как правило, ведется многоэтажными зданиями, поэтому типовые трансформаторные подстанции (ТП) имеют по два трансформатора мощностью 630 кВ А каждый. В дальнейшем объемы жилищного строительства должны резко возрасти.
Выполнение жилищной программы потребует мобилизации и экономии всех ресурсов, в том числе и при сооружении электросетей в районах жилой застройки. Уже в следующей пятилетке должно ежегодно вводиться более 150 млн. м2 жилья, из которых половина — в городах.
Для электроснабжения такой жилищной застройки потребуется ежегодное сооружение не менее 2000 ТП (из расчета одна ТП на 40—45 тыс. м2 жилья). При этом большое значение приобретает унификация конструкций ТП, направленная на сокращение затрат труда и материалов на их сооружение и последующую эксплуатацию.
В настоящее время ТП в городах строятся по различным типовым проектам, число которых достигает нескольких десятков. Во всех используется однотипное оборудование, и ТП находятся примерно в одинаковых условиях эксплуатации.
При сравнении 10 разных проектов ТП мощностью 2X630 кВ-А, применяемых в крупных городах страны, было выявлено, что размеры площади ТП составляют от 44 (Москва) до 87 м2 (Баку). Однако сравнение только по площади, объему, а следовательно, и по стоимости строительной части ТП будет неправомерным, если не учитывать общепринятых полезных требований (свойств), которым должна отвечать конструкция двухтрансформаторной ТП. Можно привести 11 таких требований:
строительство ТП из железобетонных панелей или объемных железобетонных блоков для внедрения индустриального способа сооружения ТП. Комплектные ТП в металлической оболочке с наружным обслуживанием не находят широкого применения в городских электросетях из-за недолговечности металлической оболочки и повышенной опасности при обслуживании;
минимально необходимые габариты, позволяющие размещать оборудование и обеспечивать удобство обслуживания;
возможность пристраивания ТП одной стороной к другому зданию и расположение дверей камер силовых трансформаторов по стороне ТП, противоположной зданию, что создает удобства при замене трансформаторов с помощью крана;
конструкция РУ 10 кВ из двух секций, каждая из которых вместе со своим трансформатором должна размещаться в разных помещениях с отдельными входами. Это повышает надежность работы ТП при повреждениях с загоранием и безопасность при работах с поочередным снятием напряжения с каждой секции;
расположение силового трансформатора и РУ 10 кВ каждой секции в общем помещении с сетчатой перегородкой между ними. Такая компоновка создает определенный микроклимат для работы электрооборудования 10 кВ за счет подогрева помещения от трансформатора (отсутствует необходимость в специальном подогреве РУ);
расположение силовых трансформаторов широкой стороной против дверей камер, что облегчает визуальный осмотр;
соединение трансформатора с РУ 0,4 кВ шинами, а с РУ 10 кВ — шинами или кабельной перемычкой в зависимости от компоновки оборудования;
соединение секций РУ 10 кВ между собой через соответствующий секционный аппарат посредством шин. Использование кабельной перемычки для этих целей нежелательно;
применение простейшего отечественного оборудования, обеспечивающего надежность в работе и выполнение необходимых операций при эксплуатации и не требующего больших затрат труда для его ремонта и обслуживания. К такому оборудованию в РУ 10 кВ относятся разъединители (в том числе однополюсные с вертикальным расположением фаз) и выключатели нагрузки, а в РУ 0,4 кВ — сборки с предохранителями ПН и вертикальным расположением фаз;
выполнение устройств АВР на напряжении 0,4 кВ в ТП при использовании станций управления с контакторами на 1000 А (в случае большого числа маломощных потребителей I категории). Для потребителей I категории большей мощности или особо ответственных устройства АВР должны предусматриваться непосредственно на щите 0,4 кВ абонента;
расположение РУ 0,4 кВ в отдельном помещении, что повышает безопасность обслуживания.
Ни один из 10 рассмотренных проектов не удовлетворяет одновременно всем перечисленным требованиям. Например, ТП из двух объемных железобетонных блоков сооружаются только в Москве (имеется проект ТП из шести объемных блоков, разработанный институтом Укргипроэнерго), возможность пристраивания ТП к другим зданиям имеется только в семи проектах (причем самый распространенный проект, выполненный в институте Гипрокоммунэнерго, такой возможностью не обладает) и пр.
По сумме перечисленных свойств, использованных в рассматриваемых проектах, первое место занимают проекты ТП, применяемые в Минске и Москве (особый случай). Компоновка оборудования ТП в этих городах показана соответственно на рис. 1 и 2.
Представляется целесообразным принять за основу проект ТП для городских электросетей в Минске, доработав его с учетом сокращения расстояний до стен в камере трансформатора до 0,6 вместо 0,8 м и до 0,4 вместо 0,6 м, исключения бетонной перегородки между камерами трансформатора и РУ 10 кВ и применения камер КСО-386 улучшенной конструкции. При этом можно значительно уменьшить площадь ТП до 40 м2 против 53 м2, создав лучшие условия работы для оборудования РУ 10 кВ. Вариант такого типового проекта ТП представлен на рис. 3, а.
Если же использовать принцип зальной компоновки оборудования, применяемый в ТП г. Москвы, при установке сборки низкого напряжения на 10 присоединений (вместо щитов Щ0-70) все оборудование можно разместить на площади 36 м2 (рис. 3,6). До таких же размеров можно уменьшить площадь ТП со сборками напряжением 10 кВ, показанную на рис. 2.
В варианте ТП без устройства АВР на контакторах площадь сокращается до 31 м2 (4,8X6,4 м). Все эти варианты
Рис. 1 Компоновка оборудования ТП из железобетонных панелей в Минске
Рис 3 Варианты компоновки оборудования ТП, предлагаемых в качестве типовых, с размещением РУ 10 кВ и РУ 0,4 кВ в разных помещениях (а) ив общем (б)
Рис. 2. Компоновка оборудования ТП из двух объемных железобетонных блоков размером 3,4X6,4 м в Москве
В варианте ТП без устройства АВР на контакторах площадь сокращается до 31 м2 (4,8X6,4 м). Все эти варианты ТП могут выполняться из сборных железобетонных панелей или двух объемных железобетонных блоков.
Как видно из приведенных примеров компоновки ТП, площади их могут быть значительно уменьшены даже при использовании немалогабаритного отечественного электрооборудования. В случае применения малогабаритного электрооборудования, выпускаемого для этих целей за рубежом, например, РУ-0,4-10 кВ типа «Изопонт» (ГДР), «Магнефикс» (Голландия), «Минекс» (ФРГ) и др., площадь ТП с двумя трансформаторами мощностью по 630 кВ-А может составлять не более 23 м2 (рис. 4).
Проектные и эксплуатирующие городские электросети организации неоднократно обращались в Минэлектротехпром СССР с конкретными предложениями о выпуске подобного малогабаритного оборудования в нашей стране. Однако к разработкам (или выпуску по лицензии) подобного электрооборудования предприятия Минэлектротехпрома СССР не приступили, несмотря на ряд положительных решений.
Экономия затрат только на строительной части одного ТП с размерами и компоновкой, приведенными на рис. 3, по сравнению с наиболее распространенным проектом ТП, выпущенном институтом Гипрокоммунэнерго (площадь 64 м2), составит примерно 5 тыс. руб. (примерно 30 %).
Рис. 4. Компоновка оборудования ТП с использованием в РУ 10 кВ устройства «Изопонт» и сборки 0,4 кВ
Следует отметить, что специальное малогабаритное электрооборудование и малошумные трансформаторы позволили бы перейти на сооружение встроенных в жилые здания однотрансформаторных ТП мощностью 160
—250 кВ • А. Это позволило бы вообще отказаться от сетей 0,4 кВ, прокладываемых вне зданий, и от отдельного РУ 0,4 кВ в ТП, функции которого можно было бы совместить с распределительным щитом 0,4 кВ самого здания (для размещения трансформатора и РУ 10 кВ потребуется всего 4 м2).
Таким образом, радикально изменяется сам принцип построения распределительной сети 0,4—10 кВ: уменьшаются затраты на ее сооружение, повышается надежность и улучшаются условия эксплуатации. Это позволило бы освободить территорию от зданий ТП.
Р. А. КАПИЦКИЙ, руководитель пресс-центра Ростовского обкома профсоюза рабочих электростанций и электротехнической промышленности, наш внештатный корреспондент
