Открытые распределительные устройства с жесткой ошиновкой - Открытые распределительные устройства напряжением 110 кВ

2.2. Открытые распределительные устройства напряжением 110 кВ

ОРУ 110 кВ по упрощенным схемам.

ОРУ напряжением 110 кВ тупиковых и транзитных подстанций 110/6(10) и 110/35/6(10) кВ (с одной или двумя отходящими линиями на высшем напряжении) обычно выполняются по упрощенным схемам:
блок (линия — трансформатор) с отделителем (рис. 2.4, а);
два блока с отделителями в цепях трансформаторов и неавтоматической перемычкой со стороны линий (рис. 2.4, б);
мостик с выключателем в перемычке, отделителями в цепях трансформаторов без перемычки или с ремонтной перемычкой на стороне линий (рис. 2.4, в).
Подстанции по указанным схемам сооружаются из блоков заводского .изготовления типа КТПБ. Характеристики КТПБ на 110 кВ приведены в табл. 2.1. Комплектные подстанции предусматривают возможность установки двух силовых трансформаторов единичной мощностью до 40 MB-А. На рис. 2.5 показаны разрезы ОРУ напряжением 110 кВ по схеме два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой [7].

Рис. 2.4. Схемы электрических соединений блоков и мостика с выключателем в перемычке со стороны линий
Таблица 2.1. Характеристики комплектных трансформаторных подстанций напряжением 110 кВ

Примечание. По особому заказу заводом поставляются подстанции для трансформаторов мощностью 25 и 40 MB-А.

Блоки КТПБ представляют собой пространственные стальные конструкции с установленным на них оборудованием. Ошиновка выполнена жесткими трубами из алюминиевого сплава и гибкими сталеалюминиевыми проводами. Использование комбинированной ошиновки удобно по конструктивным соображениям. Жесткая ошиновка рассчитана на ударный ток КЗ до 42 кА, 3-секундный ток термической стойкости 20 кА и толщину гололеда до 10 мм.
Размер блоков КТПБ от 3,5X2,4X5,1 до 5,2X1,5X4,3 м, масса от 0,8 до 1,9 т. Блоки могут монтироваться на заглубленных (например, свайных) или незаглубленных фундаментах из Железобетонных лежней [8], уложенных на песчаной или гравийной подготовке.

Рис. 2.5. Комплектная подстанция 110 кВ типа КТПБ-110/6(10)

Огромное достоинство КТПБ — малый объем строительно-монтажных работ. Комплексная бригада, обеспеченная монтажными механизмами и инструментом, производит сборку блоков за 5 дней. Вся подстанция типа КТПБ с одним или VMH трансформаторами мощностью каждого до 25 000 кВ-А сооружается бригадой из 8 чел. за 2 мес. Следует отметить, что монтаж блоков требует точного соблюдения размеров между сдельными элементами. Неточность установки блоков приводит к дополнительным затратам труда на переделку ошиновки, подгонку узлов между собой и т. п. Другими недостатками ОРУ из блоков КТПБ являются ограничения в количестве присоединений (не более четырех), выборе схем электрических соединений (только упрощенных), а также мощности силовых трансформаторов (до 40 MB-А). Развитие комплектных трансформаторных подстанций не предусматривается проектами.
В 1975 г. институтом «Энергосетьпроект» разработаны типовые решения конструкций ОРУ с жесткой ошиновкой напряжением 110 кВ для схем со сборными шинами, а также упрощенных схем электрических соединений:
мостик с выключателем в перемычке, отделителями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой на стороне линий;
двойной мостик с отделителями в цепях трансформаторов и дополнительной линией, присоединенной через два выключателя;
мостик с выключателями в перемычке и на линиях, отделителями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны линий.
В качестве примера на рис. 2.6 представлена схема заполнения и план ОРУ по схеме мостика с выключателями в перемычке и на линиях. Компоновка оборудования по упрощенным схемам в этом проекте позволяет проводить расширение ОРУ при увеличении числа присоединений. Упрощенные схемы развиваются в схемы со сборными шинами. Например, схема мостика (рис. 2.6, а) может быть преобразована в схему одна рабочая и обходная системы шин (рис. 2.7). Конструктивные решения ОРУ по упрощенным и развитым схемам весьма близки. Они подробно рассмотрены ниже для схем со сборными шинами.

Схемы со сборными шинами.

В типовом проекте института «Энергосетьпроект» (1975 г.) кроме упрощенных были разработаны следующие схемы электрических соединений:
одна рабочая, секционированная выключателем, и обходная системы шин с отделителями в цепях трансформаторов, с совмещенным секционным и обходным выключателем (рис. 2.7);
одна рабочая, секционированная выключателем, и обходная системы шин с выключателями в цепях трансформаторов с совмещенным секционным и обходным выключателем; Две рабочие и обходная системы шин (рис. 2.8, а).

Рис. 2.6. Схема заполнения (а) и план (б) ОРУ 110 кВ по схеме мостика с выключателем в перемычке и на линиях
Принятые в проекте конструктивные решения позволяют выполнить ОРУ напряжением 110 кВ и по другим схемам электрических соединений. Они могут быть использованы с любыми современными маломасляными, баковыми, воздушными или элегазовыми выключателями.

Рис. 2.7. ОРУ по схеме одна рабочая, секционированная выключателем, и обходная системы шин с отделителями в цепях трансформаторов с совмещенным секционным и обходным выключателем

Рис. 2.8. ОРУ по схеме две рабочие и обходная система шин: а — схема заполнения; б и в — разрез и план ячейки линии ОРУ напряжением 1 10 к 13 жесткой ошиновкой; 1 — опорный изолятор; 2 — конденсатор связи и высокочастотна заградитель; 3 — трехполюсный разъединитель килевой установки; 4 — трехполюсный разъединитель; 5 — трансформатор тока (или шинная опора у баковых выключателей), 6 - выключатель

Рис. 2.9. ОРУ 110 кВ с гибкой ошиновкой но схеме две рабочие и обходная системы шин:
а— разрез по ячейке линии; б — план ячейки; 1 — трехполюсный разъединитель; 2 — конденсатор связи; 3 — высокочастотный заградитель, 4 - трансформатор тока; 5 - выключатель; 6 — трехполюсный разъединитель

На рис. 2.8 приведены схемы заполнения, а также план и разрез ячейки линии типового ОРУ 110 кВ с жесткими сборными шинами для схемы две рабочие и обходная системы шин. Для сравнения на рис. 2.9 показана ячейка линии типового ОРУ 110 кВ с гибкой ошиновкой. Оба проекта разработаны на основе единых принципов с использованием оборудования одного типа. Эти проекты учитывают возможность расширения ОРУ как в пределах первоначальной схемы, так и при переходе к другим схемам электрических соединений без значительных реконструктивных работ. Размещение дорог и оборудования обеспечивает свободный подъезд механизмов и передвижных лабораторий при ремонтных работах. Расположение выключателей однорядное, шаг ячейки 9 м. Опоры под оборудование изготовлены из унифицированных железобетонных стоек и свай с металлическими конструкциями сверху для крепления аппаратов. Все разъединители приняты поворотного типа.

Рис. 2.11. Конструкция пролета жесткой шины ОРУ напряжением 110 кВ 1 — шина; 2 — компенсатор; 3, 4 - крепежный хомут; 5 — прокладка; 6 — провод П гашения вибрации; 7 — пруток диаметром 10 мм

Рис. 2.10. ОРУ 110 кВ с жесткой ошиновкой подстанции Кинешма

В ОРУ с жесткой ошиновкой отсутствуют ячейковые порталы. Поэтому высота сборных шин здесь примерно на 1,5 м ниже, чем в РУ с гибкими шинами. За счет уменьшения расстояния между жесткими шинами длина ячейки сокращается примерно на 10 м, а площадь РУ почти на 20%.
Жесткие шины выполнены из труб алюминиевых сплавов ДВТ1 и 1915Т с наружным диаметром 80 и 100 мм в зависимости от климатических условий и уровней токов КЗ. Наибольшие прогибы этих шин в нормальном режиме (при отсутствии ветра и гололеда) не превышают 1/80 длины пролета.
На рис. 2.10 показан вид на вторую систему сборных шин ОРУ 110 кВ подстанции Кинешма. Жесткие шины установлены на опорных изоляторах ОНС-110-500. Шины смонтированы из труб длиной 9 м, равной расстоянию между изоляторами пролета (рис. 2.11, а). На изоляторах шины крепятся с помощью шинодержателей, обеспечивающих фиксированное крепление на одном и свободное крепление на другом конце пролета. Узел свободного крепления шины (рис. 2.11, б) в отличие от узла фиксированного крепления (рис. 2.11, в) имеет круглый пруток 7, способствующий свободному перемещению шины при тепловых расширениях. Участки шин смежных пролетов соединены гибкими связями (компенсаторами тепловых расширений). Все детали конструкции жесткой ошиновки выполнены наиболее простой конфигурации из профилей серийно выпускаемого проката алюминиевых сплавов. Поэтому изготовление ошиновки оказалось возможным в условиях электромонтажных организаций. Для гашения ветровых вибраций шины внутри нее размещается алюминиевый или сталеалюминиевый провод 6 (рис. 2.11), закрепленный с одной стороны пролета.
Сборные шины расположены на высоте 6,2 м, расстояние между фазами 1400 мм. Опорные изоляторы крепятся к металлической траверсе, приваренной к железобетонной стойке (см. рис. 2.10). Длина пролета сборных шин равна шагу ячейки. Ответвления от жестких шин выполнены гибкими проводами на сварке. Все три полюса шинных разъединителей второй и обходной систем шин расположены под средней фазой.
Выход линий в сторону обходной системы шин может осуществляться по двум вариантам: беспортальный (см. рис. 2.8, б) и с использованием портала. Беспортальный выход линии возможен, если линейные опоры расположены по оси ячейки близко от ограды ОРУ. Выход линии с помощью ячейкового портала для ОРУ с жесткой и гибкой (см. рис. 2.9) ошиновкой выполняется одинаково. Выход линии в сторону первой системы шин осуществляется только с ячейкового портала.
До 1979 г. по типовому проекту было сооружено несколько ОРУ с жесткой ошиновкой, изготовленной в основном электромонтажными организациями на своих производственных базах. В дальнейшем были построены экспериментальные ОРУ напряжением 110 кВ с жесткой ошиновкой заводского изготовления (на подстанциях Загородная, Андреаполь, Кировская и др.).

Рис. 2.12. ОРУ 110 кВ подстанции Андреаполь. Общий вид (а), вторая систем сборных шин (б)
В качестве примера на рис. 2.12 показано ОРУ напряжение 110 кВ подстанций Андреаполь, выполненное по схеме одна рабочая, секционированная выключателем, и обходная системы шин с отделителями в цепях трансформаторов (см. рис. 2.7). В ОРУ с ошиновкой заводского изготовления сборные шины изготовлялись из труб алюминиевого сплава 1915Т диаметром 90/80 или 100/90 мм. Шины устанавливались на изоляционных опорах ЗХОНШ-35-2000 (рис. 2.12) или изоляторах типа ОНС-110-500. Ошиновка применялась в ОРУ с ударным током КЗ от 16 до 58Д~кА, рабочим током до 600 А, в климатических I и II районах по скоростному ветру и II по гололеду. ОРУ имели от 6 до 21 ячейки.

Рис. 2.13. Шинодержатель узла свободного крепления шины
На ряде подстанций заводского изготовления шинодержатели изготовлены из литых элементов (рис. 2.13). Плита 3 с помощью четырех болтов крепится к головке изолятора; крепление крышки 1 к корпусу 2 и корпуса к плите также осуществляется болтовыми соединениями. В узлах фиксированного крепления шины внутренний диаметр отверстия в корпусе сделан несколько меньше наружного диаметра шины. В узлах свободного крепления внутренний диаметр отверстия в корпусе и крышке шинодержателя примерно на 1 мм больше диаметра шины, что обеспечивает возможность продольного перемещения шины при тепловых расширениях.

Рис. 2.14. Компенсатор с литыми деталями

Рис. 2.15. Компенсатор из сварных деталей
С литыми шинодержателями применялись два типа компенсаторов тепловых расширений: с литыми и сварными деталями. Компенсатор с литыми деталями (рис. 2.14) состоит из глухой заглушки I, двух гибких проводов 2 и заглушки с отверстием 3 Отливка заглушек производилась при установленных в форму проводах. Отверстие в заглушке предусмотрено для крепления внутри шины провода — гасителя вибраций. Установка шины с компенсатором тепловых расширений в шинодержателе показана штриховой линией на рис. 2.13.
Более технологичным является компенсатор из сварных деталей (рис. 2.15). Он имеет два гибких провода 3, опрессованных в четырех зажимах 2. Зажимы приварены к двум пластинам 1 Расстояния между пластинами смежных пролетов больше длины шинодержателя.
В компенсаторах с литыми и сварными элементами использовался алюминиевый провод А 300. Для гашения вибраций внутри шин устанавливался сталеалюминиевый провод АС 95/15, закрепленный с одной стороны пролета. Торцевые участки шин имели глухие заглушки.
Сборные шины на монтажную площадку поставлялись длиной 9 м с приваренными компенсаторами и гибкими ответвлениями; зажимы (шинодержатели) свободного и фиксированного креплений поставлялись отдельно.
По данным института «Энергосетьпроект», применение жесткой ошиновки в распределительных устройствах 110 кВ позволяет уменьшить металлоемкость ОРУ на 30—50, расход железобетона на 10—20, площадь ОРУ на 10—15, объем строительно-монтажных работ и трудозатрат до 25% в зависимости от схем электрических соединений ОРУ и конкретных условий района строительства.

Комплектные блочные ОРУ по схемам со сборными шинами

В ОРУ 110 кВ со сборными шинами внедряются два типа комплектных устройств с жесткой ошиновкой: КРУБ и БМБ.
КРУБ 110 кВ разработаны ОФ ОЭС и выпускаются куйбышевским заводом «Электрощит». Они рассчитаны на серийно выпускаемое оборудование: разъединители поворотного типа, выключатели маломасляные (типа ММО, производство Народной Республики Болгарии) или масляные баковые (типа МКП-110М и У-110-8).

Рис. 2.16. Система сборных шин (а) и блок шинных разъединителей (б) КРУБ 110 кВ:
1 — изоляционная колонка разъединителя; 2 - ошиновка нижнего яруса; 3— вертикальная надставка; 4 - ошиновка верхнего яруса (сборные шины); 5 V-образная надставка; 6 — опорные железобетонные лежни; 7 - опорный изолятор; 8 - металлоконструкции; 9 — привод разъединителя
Ошиновка изготовлена из труб алюминиевого сплава 1915. Конструкция жесткой ошиновки принципиально отличается от рассмотренных выше. Она выполнена в два яруса (рис. 2.16). Нижний ярус ошиновки опирается на колонки разъединителей и опорные изоляторы; сборные шины верхнего яруса крепятся к нижнему ярусу с помощью метровых V-образных надставок [26]. Размеры шин нижнего яруса 80/74, верхнего 80/74 или 100/91 мм
в зависимости от уровня токов КЗ. Конструкция узлов крепления сборных шин обеспечивает компенсацию температурных расширений. Присоединение жесткой ошиновки к аппаратам осуществляется с помощью болтовых соединений. ОРУ из КРц 110 кВ предусматривает возможность расширения. Шаг ячейки 9 м. Выход линий в сторону обходной системы шин беспортальный. Электрооборудование и другие элементы подстанции устанавливаются на незаглубленных фундаментах. Однако баковых выключатели на незаглубленных фундаментах надежно отключают токи КЗ только до 12,5 кА [8].
Ячейки КРУБ собираются из отдельных блоков, на которых смонтировано отрегулированное на заводе оборудование (разъединители, разрядники, опорные изоляторы, конденсаторы связи и т. д.), и укрупненных узлов (гибкой и жесткой ошиновки кабельных конструкций, освещения, грозозащиты, заземления фундаментов под выключатели, порталов) [26]. В качестве примера на рис. 2.16,6 приведен блок разъединителя 110 кВ. Готовые к установке транспортабельные блоки поставляются с завода пакетами. Разборку пакетов оборудования и материалов, монтаж жесткой ошиновки КРУБ проводят в такой последовательности устанавливают все блоки в соответствии со схемой заполнения ОРУ. Разбирают транспортные связки с шинами нижнего яруса (шины с надставками) и демонтируют контактные пластины с тех колонок разъединителей, на которые будут устанавливаться жесткие шины. На место контактных пластин устанавливаются элементы крепежа шин, после чего в соответствии с маркировкой и цветом фаз устанавливают шины нижнего яруса (рис 2.16, а). Далее устанавливают, раскрепляя скобами, шины второго яруса, и затем на всех системах шин закрепляют уголки гибких связей к контактным пластинам надставок. Другой конец гибкой связи вставляют в отверстие уголка сборной шины и обваривают по контуру, после чего проверяют правильность монтажа ошиновки и работу разъединителей.
Быстромонтируемые блоки с жесткой ошиновкой разработаны институтом «Энергосетьпроект» на основе типового проекта 1975 г. Основные компоновочные решения, а также конструкция жесткой ошиновки остались без изменений. В отличие от типового проекта взамен бетонных стоек под оборудование и обычных порталов здесь применены блочные конструкции совмещенного типа, на которых устанавливаются аппараты, опоры жесткой и порталы гибкой ошиновки. БМБ устанавливаются на незаглубленных фундаментах — ребристых железобетонных плитах. Блок состоит из стальной конструкции решетчатого типа шириной 2,7 м. Верхние и нижние горизонтальные грани блока соединены вертикальными стойками и откосами при помощи болтов, выполняющих роль шарниров. Блоки изготовляют на заводах для перевозки блоков освобождают часть болтов раскосов, поворачивают стойки в болтах-шарнирах и совмещают верхние и нижние грани. На строительной площадке верхние грани блока поднимают (например, автокраном) и устанавливают болты раскосов. БМБ может комплектоваться стойкой портала, конструкцией под привод разъединителя, стойками под жесткую ошиновку и Др. Транспортная масса одного блока около 1 т. Благодаря компактности в сложенном положении, транспортировка блоков БМБ не вызывает трудности и может осуществляться как в железнодорожных платформах, так и на автомобилях с полуприцепами. Степень загрузки транспортных средств при перевозке БМБ выше, чем при доставке КРУБ.
Сооружение экспериментальных подстанций с блоками БМБ и КРУБ показало эффективность этих решений за счет резкого сокращения стоимости строительных работ и сокращения сроков строительства. Вместе с тем комплектация крупногабаритного оборудования на одном заводе часто приводит к большим транспортным расходам и не всегда оказывается рентабельной.