Трансформаторные подстанции и распределительные устройства: определение, устройство, принцип работы
На сегодняшний день трудно представить себе жизнь без электрических сетей. Они опутывают все населенные пункты - от мегаполиса до маленьких поселков. Благодаря электроэнергии, которая поступает через сети в наши дома и на предприятия, происходит работа разнообразной техники - освещения, систем климат-контроля и пр. Но по причине частых скачков напряжения современные электроприборы быстро выходят из строя, что не очень хорошо может сказаться на вашем бюджете.
Распределительные устройства - прибор, что гарантирует долговечность электроустановки. Распределительные устройства работают по принципу электроустановки, в которой электричество расходится на цепи, что контролируют и защищают автоматические выключатели и плавкие предохранители.
Комплектной трансформаторной (преобразовательной) подстанцией называется подстанция, состоящая из трансформаторов (преобразователей) и блоков (КРУ или КРУН и других элементов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
Настоящая глава Правил распространяется на стационарные РУ и подстанции переменного тока напряжением выше 1 кВ.
В распределительных устройствах находится некоторое количество функциональных блоков, которые содержат электромеханические составляющие, что требуется для поддержания рабочих функций. Отличаются РУ по их конструкциям и предназначению.
Традиционные РУ, в них предохранители, выключатели и т.д. Главные устройства, приборы и индикаторы, находятся на лицевой стороне. Это приборы целевого назначения. Включают в себя функционирующие устройства, которые содержат в себе коммутационную аппаратуру и соединения для установки и подключений.
Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ, а для наружной - КРУН.
Они имеют вид бетонного либо металлического сооружения, включающее в себя рабочие модули, находящие внутри него. Транспортировка оборудования выполняется в виде отдельных элементов, которые на месте монтажа собирают в единую конструкцию.
Повышающие выполняют функцию повышения напряжения. Также изготавливаются универсальные агрегаты.
Коммутационные приборы, также называемые автоматическими выключателями, работают в авторежиме и отключают аварийные ситуации. Для контроля исключительно рабочих порядков, имеющих только номинальные характеристики сети, создаются выключатели нагрузки. Их системная мощность и скорость дают возможность успешно переключаться в обычном положении схемы. Но на них нельзя рассчитывать для устранения коротких замыканий.
Если электрическая цепь разрывается, под нагрузкой образовывается электрическая дуга, которая истребляется механизмом выключателя.
В схеме, отключенной от напряжения, для того чтобы обесточить необходимые участки, применяют более простые приспособления: отделители - за счет создания бестоковой паузы автоматически разделяют напряжение с защищаемого участка удаленным выключателем, и разъединители - ими оперируют вручную при обесточенной системе.
Схема устройства трансформаторной подстанции
Основные требования к РУ и подстанциям
Выбор аппаратов, проводников и изоляторов по условиям КЗ должен производиться в соответствии с гл. Во всех цепях РУ должна быть предусмотрена установка разъединяющих устройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, отделителей, предохранителей, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и т. Выключатель или его привод должен иметь хорошо видимый и надежно работающий указатель положения ("включено", "отключено"). Применение сигнальных ламп в качестве единственных указателей положения выключателя не допускается.
Токопроводы следует выполнять в соответствии с требованиями гл. Обозначение фаз электрооборудования и ошиновки РУ и подстанций должно выполняться в соответствии с требованиями гл. Для РУ с простыми схемами электрических соединений рекомендуется применять механическую (ключевую) оперативную блокировку, а во всех остальных случаях - электромагнитную.
Заземляющие ножи должны быть окрашены в черный цвет. Сетчатые и смешанные ограждения токоведущих частей и электрооборудования должны иметь высоту над уровнем планировки для ОРУ и открыто установленных трансформаторов 2 или 1,6 м (с учетом требований 4.2.57 и 4.2.58), а над уровнем пола для ЗРУ и трансформаторов, установленных внутри здания, 1,9 м; сетки должны иметь отверстия размером не менее 10х10 мм и не более 25х25 мм, а также приспособления для запирания их на замок.
Применение барьеров допускается при входе в камеры выключателей, трансформаторов и других аппаратов для осмотра камер при наличии напряжения на токоведущих частях. Барьеры должны устанавливаться на высоте 1,2 м и быть съемными.
В случае, когда деформации проводов (шин), обусловленные изменениями температуры, вибрацией и т. п., могут вызывать опасные механические напряжения в проводах или изоляторах, следует предусматривать меры, исключающие возникновение таких напряжений (компенсаторы, ослабленное тяжение и т. Распределительные устройства и подстанции должны быть оборудованы электрическим освещением.
Размещение РУ и подстанций, генеральный план и инженерная подготовка территории и защита их от затопления, оползней, лавин и т. п. Для РУ и подстанций, размещаемых в районе жилой и промышленной застройки, должны предусматриваться мероприятия по снижению шума, создаваемого работающим электрооборудованием (трансформаторами, синхронными компенсаторами и т.
Для РУ и подстанций с постоянным дежурством персонала, имеющих водопровод, должны быть устроены утепленные уборные с канализацией. При отсутствии вблизи подстанций канализационных магистралей допускается выполнение местных канализационных устройств (отстойники, фильтры). Территория ОРУ и подстанции должны быть ограждены внешним забором высотой 1,8-2,0 м.
Соединение гибких проводов в пролетах должно выполняться, как правило, опрессовкой, а соединение в петлях у опор, присоединение ответвлений в пролете и присоединение к аппаратным зажимам - сваркой или опрессовкой. Гирлянды изоляторов для подвески шин в ОРУ могут быть одноцепными.
Ответвления от сборных шин ОРУ, как правило, должны располагаться ниже сборных шин. Нагрузки на шины и конструкции от ветра и гололеда, а также расчетные температуры воздуха должны определяться в соответствии с требованиями гл. Опоры для крепления шин ОРУ выполняются и рассчитываются как промежуточные или концевые в соответствии с требованиями, приведенными в гл. 2.5.
Наименьшее расстояние от токоведущих частей до различных элементов ОРУ (подстанций) в свету по рис. Расстояния в свету при гибких шинах (рис. Наименьшие допустимые расстояния в свету между находящимися под напряжением соседними фазами в момент их наибольшего сближения под действием токов КЗ должны соответствовать наименьшим воздушным промежуткам на ВЛ, принимаемым по наибольшему рабочему напряжению и приведенным в гл.
Расстояния по горизонтали от токоведущих и незаземленных частей или элементов изоляции (со стороны токоведущих частей) до постоянных внутренних ограждений в зависимости от их высоты должны быть не менее значений, приведенных в табл. 4.2.2 для размера Б при высоте ограждения 1,6 м и для размера при высоте ограждения 2 м. При расположении этих частей или элементов выше ограждений эти расстояния должны быть выдержаны и выше ограждений до высоты 2,7 м в плоскости ограждения (рис. 4.2.3).
Токоведущие части (выводы, шины, спуски и т. п.) могут не иметь внутренних ограждений, если они расположены над уровнем планировки или уровнем сооружения (например, плиты кабельных каналов или лотков, по которым могут ходить люди) на высоте не менее значений, приведенных в табл. 4.2.2 для размера Г (рис. Неогражденные токоведущие части, соединяющие конденсатор устройств высокочастотной связи, телемеханики и защиты с фильтром должны быть расположены на высоте не менее 2,5.
Трансформаторы и аппараты, у которых нижняя кромка фарфора изоляторов расположена над уровнем планировки или уровнем сооружения (плиты кабельных каналов или лотков и т. п.) на высоте не менее 2,5 м, разрешается не ограждать (рис. 4.2.4). Неограждаемые токоведущие части должны быть расположены так, чтобы расстояния от них до габаритов машин, механизмов и транспортируемого оборудования (см. 4.2.43) были не менее значений, приведенных для размера Б в табл. 4.2.2.
Расстояния между ближайшими неогражденными токоведущими частями разных цепей должны выбираться из условия обслуживания одной цепи при неотключенной второй. При расположении неогражденных токоведущих частей разных цепей в разных (параллельных или перпендикулярных) плоскостях расстояния должны быть по вертикали не менее значений, приведенных в табл. 4.2.2 для размера В, а по горизонтали - для размера Д (рис. 4.2.6). При наличии различных напряжений размеры В и Д принимаются по более высокому напряжению.
Расстояния между токоведущими частями разных цепей, расположенных в одной горизонтальной плоскости, устанавливаются по высшему напряжению и должны быть не менее значений, приведенных в табл. 4.2.2 для размера Д (рис. 4.2.7). Расстояния между токоведущими частями и верхней кромкой внешнего забора должны быть не менее значений, приведенных в табл. 4.2.2 для размера Д (рис. 4.2.8).
Расстояния от контактов и ножей разъединителей в отключенном положении до заземленных частей должны быть не менее значений, приведенных в табл. 4.2.2 для размера А, до ошиновки своей фазы, присоединенной ко второму контакту, - не менее значений для размера Ж, до ошиновки других присоединений - не менее значений для размера Б (рис. Расстояния между токоведущими частями ОРУ и зданиями или сооружениями (ЗРУ, щит управления, трансформаторная башня и др.) должны быть не менее значений, приведенных в табл. 4.2.2 для размера Д, а расстояния по вертикали между токоведущими частями и перечисленными выше сооружениями - не менее размера Г (рис. 4.2.10); см.
Расстояния от открыто установленных электротехнических устройств до водоохладителей подстанций должны быть не менее значений, приведенных в табл. Для районов с расчетными температурами наружного воздуха ниже минус 36 °С приведенные в табл. 4.2.3 расстояния должны быть увеличены на 25%, а с температурами выше минус 20 °С - уменьшены на 25%. Для реконструируемых объектов приведенные в табл.
Расстояния от маслонаполненного оборудования с массой масла в единице оборудования 60 кг и более до зданий с производствами категорий В, Г, Д на территории промышленных предприятий и до вспомогательных сооружений (мастерские, склады) на территории электростанций и подстанций, а также до жилых и общественных зданий должны быть не менее (исключения для категорий Г и. Д см. Расстояния от маслонаполненного оборудования до взрывоопасных зон и помещений следует принимать по гл. Расстояния между отдельными зданиями подстанций в зависимости от степени их огнестойкости следует принимать по СНиП II-89-80* "Генеральные планы промышленных предприятий" (изд.
Расстояния от зданий ЗРУ до других производственных зданий электростанций и подстанций должны быть не менее 7 м. Расстояния от складов водорода до зданий подстанции и опор ВЛ должны быть не менее указанных в табл. При установке у стен зданий с производствами категорий Г и Д (по противопожарным нормам) маслонаполненных трансформаторов, обслуживающих эти производства, на расстоянии от них более 10 м и вне пределов участков шириной Б (рис.
Габариты маслоприемника должны выступать за габариты единичного электрооборудования не менее чем на 0,6 м при массе масла до 2 т; 1 м при массе более 2 до 10 т; 1,5 м при массе более 10 до 50 т; 2 м при массе более 50 т. Устройство маслоприемников и маслоотводов должно исключать переток масла (воды) из одного маслоприемника в другой, растекание масла по кабельным и другим подземным сооружениям, распространение пожара, засорение маслоотвода и забивку его снегом, льдом и т.
Для трансформаторов (реакторов) мощностью до 10 MB·А допускается выполнение маслоприемников без отвода масла. Удаление масла и воды из заглубленного маслоприемника должно предусматриваться переносным насосным агрегатом. При выполнении заглубленного маслоприемника устройство бортовых ограждений не требуется, если при этом обеспечивается объем маслоприемника, указанный в п. Незаглубленный маслоприемник должен выполняться в виде бортовых ограждений маслонаполненного оборудования.
На подстанциях с трансформаторами 220 кВ единичной мощностью менее 40 MB·А следует предусматривать водопровод с питанием от существующей внешней сети. На подстанциях, оборудованных совмещенными порталами, у трансформаторов (автотрансформаторов) железнодорожные пути для их перекатки, как правило, не предусматриваются. Ширина проезжей части внутриплощадочных дорог должна быть не менее 3,5 м.
КРУН и КТП должны быть расположены на спланированной площадке на высоте не менее 0,2 м от уровня планировки с устройством около шкафов площадки для обслуживания. Должно быть обеспечено охлаждение оборудования. Расстояния от отдельно стоящих зданий ЗРУ до производственных зданий и сооружений промышленных предприятий, а также до жилых и общественных зданий следует принимать по СНиП II-89-80* (изд.
Пристройка подстанции к существующему зданию с использованием стены здания в качестве стены подстанции допускается при условии принятия специальных мер, предотвращающих нарушение гидроизоляции стыка при осадке пристраиваемой подстанции. ЗРУ напряжением до и выше 1 кВ, как правило, должны размешаться в отдельных помещениях.
Помещения РУ, трансформаторов, преобразователей и т. п. должны быть отделены от служебных и других вспомогательных помещений (исключения см. в гл. Расстояния в свету между неизолированными токоведущими частями разных фаз, от неизолированных токоведущих частей до заземленных конструкций и ограждений, пола и земли, а также между неогражденными токоведущими частями разных цепей должны быть нe менее значений, приведенных в табл. 4.2.5 (рис.
Расстояние от контактов и ножей разъединителей в отключенном положении до ошиновки своей фазы, присоединенной ко второму контакту, должно быть не менее значений, приведенных в табл. 4.2.5 для размера Ж (см. рис. Неизолированные токоведущие части должны быть защищены от случайных прикосновений путем помещения их в камеры, ограждения сетками и т.
Комплектная трансформаторная подстанция
При размещении неизолированных токоведущих частей вне камер и расположении их ниже размера Д по табл. 4.2.5 от пола они должны быть ограждены. Высота прохода под ограждением должна быть не менее 1,9 м (см. рис. Токоведущие части, расположенные выше ограждений до высоты 2,3 м от пола, но ниже размера Д, должны находиться от плоскости ограждения на расстояниях, приведенных в табл. 4.2.5 для размера В (см. рис. Неогражденные токоведущие части, соединяющие конденсатор устройства высокочастотной связи, телемеханики и защиты с фильтро...
В комплектных трансформаторных подстанциях с двумя трансформаторами их работа рассчитывается по отдельности, что дает возможность снизить токи КЗ.
Ошиновку РУ и ПС, как правило, следует выполнять из алюминиевых и сталеалюминиевых проводов, полос, труб и шин из профилей алюминия и алюминиевых сплавов электротехнического назначения (исключения см.
На случай отключения в процессе ремонта разъединителя с заземлителями или только заземлителя этого разъединителя должны быть предусмотрены заземлители у других разъединителей на данном участке схемы, расположенные со стороны возможной подачи напряжения. Каждая секция (система) сборных шин РУ 35 кВ и выше должна иметь, как правило, два комплекта заземлителей.
Соединение жестких шин в пролетах следует выполнять сваркой, а соединение шин соседних пролетов следует выполнять с помощью компенсирующих устройств, присоединяемых к шинам, как правило, сваркой. Ответвления от жестких шин могут выполняться как гибкими, так и жесткими, а присоединение их к пролетам следует выполнять, как правило, сваркой.
Расчетные механические усилия, передающиеся при КЗ жесткими шинами на опорные изоляторы, следует принимать в соответствии с требованиями гл.
В ОРУ 330 кВ и выше допустимые уровни напряженности ЭП в зонах пребывания обслуживающего персонала должны обеспечиваться, как правило, конструктивно-компоновочными решениями с использованием стационарных и инвентарных экранирующих устройств.
На ПС напряжением 330 кВ и выше производственные и складские здания следует размещать вне зоны влияния ЭП. Допускается их размещение в этой зоне при обеспечении экранирования подходов к входам в эти здания.
Закрытые распределительные устройства и подстанции могут располагаться как в отдельно стоящих зданиях, так и быть встроенными или пристроенными.
В приложении представлена таблица с минимальными расстояниями в свету от токоведущих частей до различных элементов ОРУ (подстанций) 10-750 кВ, защищенных разрядниками, и ОРУ 220-750 кВ, защищенных ограничителями перенапряжений.
| Напряжение, кВ | Размер А, мм | Размер Б, мм | Размер В, мм | Размер Г, мм | Размер Д, мм |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 140 | 200 | 300 | 2300 | 400 |
| 35 | 250 | 350 | 600 | 2300 | 600 |
| 110 | 410 | 600 | 1000 | 2500 | 1000 |
| 220 | 700 | 1000 | 1600 | 3000 | 1600 |
| 330 | 1000 | 1400 | 2200 | 3500 | 2200 |
| 500 | 1400 | 2000 | 3200 | 4500 | 3200 |
| 750 | 2100 | 3000 | 4800 | 6000 | 4800 |
В заключение, трансформаторные подстанции и распределительные устройства играют ключевую роль в обеспечении надежного и безопасного электроснабжения. Правильное проектирование, монтаж и эксплуатация этих устройств являются критически важными для стабильной работы энергосистемы.