Комплектные распределительные устройства КРУ

Комплектным распределительным устройством (КРУ) называется устройство, состоящее из шкафов, в которых смонтированы коммутационные аппараты, устройства, защиты, автоматики и телемеханики, измерительные приборы и вспомогательные устройства, поставляемые на место установки комплектно в собранном и пол­ностью подготовленном для сборки виде.

КРУ предназначено для приема и распределения электроэнергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц, напряжением 6 и 10 кВ.

КРУ подразделяются на КРУ внутренней установки и КРУ наружной установки (КРУН). КРУ внутренней установки 6-10 кВ предназначены для работы в закрытых помещениях или сооружениях, выпус­каются с одной системой сборных шин.

Для напряжения до 35 кВ включительно КРУ имеют воздушную изоляцию, а для 110 кВ и выше – с изоляцией элегазом. По типу коммутационного аппарата КРУ внутренней установки подразделяются на КРУ с маломасляными или вакуумными выключателями и КРУ с электромагнитными выключателями.

Применение КРУ внутренней установки

Наибольшее применение получили КРУ внутренней установки следующих типов: К-ХII, К-ХV, КРУ2-10. К-ХХVI, К-ХVI, КМ-I, К-104, КР10-Д10, КВ-1, КВ-3, имеющие шкафы выкатного исполнения на базе маломасляных и вакуумных выключателей, и типов: К-ХXIV, К-ХX, КЭ-10/20, КЭ-6/40, КЭЭ-6, имеющие шкафы выкатного исполнения на базе электромагнитных выключателей.

КРУН 6-10 кВ предназначены для открытых распределительных устройств (ОРУ). КРУН имеют два основных конструктивных исполне­ния стационарное и выкатное. Применение получили КРУН следующих типов: КРУН-6/10Л, К-47, К-49, К-59, К-63, имеющие шкафы выкатного исполнения, и типов: КРН-10, КРН-Ш-10, имеющие шкафы стационарного исполнения на базе маломасляных выключателей.

По условиям обслуживания КРУ могут быть одностороннего обслуживания, с подходом с фасадной стороны, и двустороннего обслуживания (свободностоящие), устанавливаемые свободно с проходами с фасадной и задней стороны.

Конструктивные особенности КРУ

Конструктивно КРУ представляют собой металлические шкафы (ячейки), в которых установлены высоковольтные аппараты, раз­личные приборы и вспомогательные устройства. Шкаф (ячейку) вы­полняют из стали, что обеспечивает необходимую прочность и ограничивает разрушения при возникновении КЗ, вентиляцию и выброс газов.

Все шкафы одной серии КРУ выпускаются одних и тех же габаритов, а размеры шкафов различных сечений определяются применяемым оборудованием и его расположением.

В шкафах КРУ наружного исполнения предусматривается местный подогрев, который обеспечивает нормальную работу приводов выключателей, реле, счетчиков и измерительных приборов в зимнее время.

Преимущества КРУ:

1. повышение надежности работы РУ;
2. повышение безопасности и удобство обслуживания;
3. максимальная индустриализация монтажных работ, что поз­воляет резко сократить объем работ на месте установки и сроки сооружения РУ;
4. сокращение строительной площадки под РУ;
5. возможность быстрого расширения и мобильность при реконструкции;
6. возможность быстрой замены неисправного выключателя (при использовании выкатной тележки).

В зависимости от применяемого оборудования КРУ имеют раз­личную конструкцию, а также схемы главных и вспомогательных соединений. Поэтому при их выборе ориентируются на сетку схем и каталожные данные.

КРУ внутренней установки серии КРУ2-10Э/Э монтируются из отдельных конструктивно законченных элементов: шкафов и шинных кожухов, служащих для соединения отдельных секций КРУ.

Шкаф КРУ2-10Э/Э (рис. 7.1) состоит из трёх блоков: корпус, выдвижной элемент и релейный шкаф.

1 – отсек сборных шин; 2 изолятор опорный; 3 – сборные шины; 4 – изолятор проходной; 5 – съёмная крышка; 6 – отсек верхних разъёмных контактов главной цепи; 7, 10 – верхний и нижний разъёмные контакты главной цепи; 8 – линейный отсек; 9 – трансформатор тока; 11 – заземляющий разъединитель; 12 – корпус шкафа; 13 – выдвижной элемент; 14 – фасадная дверь; 15 – релейный шкаф

Корпус шкафа разделён металлическими перегородками и шторками на четыре отсека: сборные шины, верхние разъёмные контакты главной цепи, выдвижной элемент и линейный.

Сборные шины в отсеке расположены на опорных изоляторах по треугольнику и связаны с верхними разъёмными контактами шинными отпайками, которые проходят сквозь перегородку через проходные изоляторы.

Сверху отсек закрывается съёмной крышкой. Отсеки верхних разъёмных контактов и линейный отсек отделены от отсека выдвижного элемента металлическим съёмным листом и шторками падающего типа, которые автоматически закрывают проёмы к неподвижным контактам главной цепи при выкатывании выдвижного элемента.

В закрытом положении шторки со съёмным листом создают сплошную закрытую перегородку отсеков. Разъёмные неподвижные верхние и нижние контакты установлены на опорных изоляторах в своих отсеках.

Комплектующие КРУ

Кроме трансформаторов тока и кабельных присоединений в линейном отсеке устанавливаются заземляющий разъединитель и трансформаторы тока для защиты от замыканий на землю. Жилы двух кабелей присоединяются непосредственно к выводам трансформаторов тока. Для удобства присоединения трёх кабелей при токе 630 А к выводам трансформаторов тока крепятся переходные контакты уголкового профиля, к которым присоединяются жилы кабеля; на токи 1000-1600 А в отсеке устанавливается кабельная сборка.

На выдвижном элементе устанавливается электрооборудование в зависимости от типа шкафа. В верхней и нижней частях выдвижного элемента установлены подвижные разъёмные контакты главной цепи.

В верхней части фасада выдвижного элемента устанавливаются подвижные контакты вспомогательных цепей. Выдвижной элемент имеет три основные положения: рабочее, контрольное и ремонтное. В рабочем положении выдвижной элемент находится в корпусе шкафа, при этом контакты главных и вспомогательных цепей, обеспечивающие нормальную работу шкафа КРУ, замкнуты.

В контрольном положении разъёмные контакты главных цепей разомкнуты (находятся на безопасном расстоянии в отношении электрического пробоя), а разъёмные контакты вспомогательных цепей могут быть замкнуты для возможности опробования выключателя с приводом.

В ремонтное положение выдвижной элемент выкатывается из корпуса шкафа, при этом главные и вспомогательные цепи разомкнуты. Для возможности опробования выключателя с приводом в ремонтном положении цепи вспомогательных соединений тележки и корпуса могут быть соединены с помощью вставки.

Релейный шкаф представляет собой сварную металлическую конструкцию шкафного типа. В шкафу и на дверцах размещены аппараты управления защиты, сигнализации и приборы учёта и измерения.

На задней стенке релейного шкафа может разместиться до 15 реле, а на передней стенке устанавливаются сигнальные реле, ключи управления, сигнальные лампы.

На двери релейного шкафа устанавливают приборы измерения. В верхней части релейного шкафа устанавливается щиток, служащий для крепления магистральных шинок вспомогательных цепей, которые выполняются в виде изолированных проводов, и подключения ответвлений от магистралей.

На дне релейного шкафа размещены до 132 зажимов для подсоединения контрольных кабелей и других внешних цепей. Ввод контрольного кабеля в шкаф осуществляется через специальные втулки, установленные в дне шкафа с правой стороны. В нижней части релейного шкафа имеются неподвижные (низковольтные) контакты вспомогательных цепей для связи с аппаратурой, установленной на выдвижном элементе.

Особенности шкафа КРУ

Шкафы КРУ с выдвижными элементами имеют защитные шторки, которые вместе с перегородками между отсеком выдвижного элемента и отсеком ТТ создают сплошное ограждение, защищающее обслуживающий персонал от случайного соприкосновения с токоведущими частями, находящимися под высоким напряжением при выкатанном из шкафа выдвижном элементе. При вкатывании выдвижного элемента в шкаф шторки автоматически поднимаются и розетки разъёмных контактов, установленных на выдвижном элементе, приходят в контакт с ножами, установленными в корпусе шкафа КРУ. При выкатывании выдвижного элемента из шкафа КРУ шторки автоматически опускаются и закрывают проёмы к ножам разъёмных контактов.

Чтобы предотвратить возможность случайного попадания обслуживающего персонала к частям, находящимся под высоким напряжением в то время, когда выдвижной элемент находится вне шкафа КРУ (в ремонтном положении), предусмотрена возможность запирания шторочного механизма на замок. Для этой цели в корпусе шкафа и на нижней шторке имеется ушко с отверстием для установки висячего замка.

Для обеспечения безопасности обслуживания выдвижной элемент имеет скользящий контакт заземления, который обеспечивает надёжное электрическое соединение корпуса тележки с корпусом шкафа в любом положении выдвижного элемента в корпусе шкафа КРУ. Для более высокой надёжности заземления выдвижного элемента предусматривается установка двух скользящих контактов, которые устанавливаются симметрично с обеих сторон шкафа.

Шкафы КРУ снабжены блокировочными устройствами, не допускающими:

• выкатывания выдвижного элемента из рабочего положения при включённом выключателе;
• вкатывания выдвижного элемента в рабочее положение при включенном выключателе;
• включения выключателя при помощи оперативного тока в промежуточных положениях между рабочим и контрольным положениями выдвижного элемента.

В шкафах, снабжённых заземляющими разъединителями, дополнительно предусмотрены блокировки включения заземляющего разъединителя при рабочем положении выдвижного элемента и блокировки вкатывания выдвижного элемента в рабочее положение при включённом положении заземляющего разъединителя. В шкафах с разъёмными контактами и в шкафах с силовыми предохранителями предусмотрена блокировка, препятствующая выкатыванию выдвижного элемента из рабочего положения под нагрузкой.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры КРУ2-10Э/Э такие же, как и у КРУ2-10-20, поэтому они непосредственно стыкуются между собой и сетка электрических схем главных цепей КРУ2-10Э/Э состоит только из шкафов КРУ с выключателями. Шкафы других присоединений заказываются из шкафов серии КРУ2-10-20. Характерная особенность КРУ2-10Э/Э (в отличие от КРУ2-10-20) –это применение выключателя с электромагнитным гашением дуги, у которого разъёмные подвижные контакты вспомогательных цепей установлены на боковинах выключателя, а неподвижные – на боковых стенках корпуса шкафа.

КРУ наружной установки серии К-47

применяется в качестве РУ 6-10 кВ, в том числе и РУ трансформаторных подстанций, включая комплектные трансформаторные подстанции (КТП) 35/6-10 кВ, 110/6-10 кВ и 100/35/6-10 кВ.

КРУН серии К-47 представляет собой металлоконструкцию, состоящую из блока ячеек, коридора управления и блоков релейных шкафов, смонтированных на металлической раме с полностью выполненным монтажом первичной и вторичной коммутации.

Блок ячеек КРУН разделен вертикальными поперечными перегородками на несколько параллельных ячеек, которые могут иметь следующие исполнения:

• ввод (воздушный или кабельный);
• отходящая линия (воздушная или кабельная);
• с трансформаторами напряжения;
• секционирование;
• с конденсаторами.

В ячейках размещено высоковольтное оборудование, аппа­ратура вторичных цепей. Количество ячеек в блоке может быть от 3 до 6 шт.

КРУН серии К-47 выполняются с одной системой сборных шин, питание на которые подается через масляный выключатель вводной ячейки. Ошиновка выполнена неизолированными шинами с номинальным током 1000, 1600, 2000 или 3200 А. В ячейку К-47 встраивается следующее оборудование: выключатель ВК-10 (20 и 31,5 кА); разрядники РВО-10 (ограничители перенапряжений ОПН-10); трансформаторы напряжения ЗНОЛ-09, НОЛ-08, ИТМИ-10; трансформаторы тока ТЛМ-10-2, ТЗЛМ-10, трансформатор собственных нужд типа ТМ мощностью от 25 до 250 кВА и конденсаторы типа КМ-10,5.

Ячейки КРУН серии К-47 унифицированы и независимо от схем первичных и вторичных соединений имеют аналогичную конструкцию основных узлов и одинаковые габаритные размеры (высота 2,2 м; глубина 1,25 м и ширина 0,75 м). Исключение составляют шкафы трансформатора собственных нужд и высокочастот­ной связи.

Основанием ячейки К-47 (рис. 7.2) служит рама 1, в которой приварены направляющие для колес и узла заземления выкатной тележки. С помощью болтового соединения на раме закреплен узел фиксации положения выкатной тележки 2.

1 – рама; 2 – узел фиксации выкатной тележки; 3 – отсек ввода; 4 – отсек сборных шин; 5 – отсек выкатной тележки; 6, 7 – съемные стенки; 8 – дверь; 9 – предохранительная стенка; 10 – крыша; 11, 12 – шины; 13, 19 – проходные изоляторы; 14 – вентиляторы; 15, 16 – разгрузочные клапаны; 17 – короткозамыкатели; 18 – блокировочный замок; 20, 21 – защитные шторки

Высоковольтная часть ячейки с помощью стенок и панели разделена на три отсека: ввода 3, сборных шин 4 и выкатной тележки 5. С задней стороны отсеки ввода 3 и сборных шин 4 закрыты съемными стенками 7. В стенке отсека ввода 3 для удобства проведения регламентных работ предусмотрена дверь 8, в проеме которой установлена предохранительная сетка 9, обеспечивающая возможность безопасного осмотра оборудования без снятия напряжения. Задние стенки 6 и 7 отсеков ввода 3 и сбор­ных шин 4, а также крыша 10 служат одновременно наружной об­шивкой КРУН.

Для уравновешивания температуры в отсеке ввода 3, а также для охлаждения трансформаторов тока, их контактных выво­дов, шин 12 и проходных изоляторов ввода (вывода) 13, в ячей­ках на номинальный ток 1600 А устанавливаются по два вентилятора 14, а крыши ячеек с воздушным вводом на номинальные токи 1000 и 1600 А выполнены из алюминия, что исключает местный перегрев и способствует лучшему охлаждению токоведущих частей.

Для обеспечения более надежной работы автоматики, ограничения времени горения открытой дуги КЗ в ячейках предусмотрены разгрузочные клапаны 15 и 16 и короткозамыкатели (заземляющие разъединители) 17. Короткозамыкателъ 17 автоматически накоротко замыкает на землю все три фазы, шунтируя тем самым дугу КЗ не более чем через 0,15 с.

Ручные приводы и выкатные тележки снабжены блокировоч­ными устройствами, препятствующими ошибочным операциям с ними. Блокировка тележек с выключателями, заземляющих разъединителей сборных шин участка секционирования и в ячейке ввода, а также разъединяющего устройства в шкафу трансформатора собственных нужд, выполняется с помощью механических блокировочных замков 18. Кроме того, на приводе заземляющего разъединителя в ячейке ввода устанавливаются электромагнитный замок и сигнальные блок-контакты для блокировки разъ­единителей со стороны высшего и среднего напряжения силовых трансформаторов.

В отсеке выкатной тележки 5 вмонтированы: привод зазем­ляющего разъединителя 17, клапан разгрузки по давлению 15, проходные изоляторы 19 с неподвижной частью разъединяющих контактов первичных цепей.

Безопасная работа в отсеке выкатной тележки 5 обеспечивается защитными шторками 20 и 21, которые при выкатывании тележки из рабочего положения в ремонтное автоматически закрываются, закрывая доступ к неподвижным контактам, находящимся под напряжением. В закрытом положении предусмотрена возмож­ность запирания шторок на замок.

Для снижения воздействия низких температур в отсеке выкатной тележки 5 установлен электронагреватель, который авто­матически включается при понижении температуры ниже -25⁰ С, а также при положительной температуре, но влажности воздуха более 80%.

Выкатная тележка 5 представляет собой сварную конструкцию, на которой установлено высоковольтное оборудование с разъединяющими контактами, определяемое схемой соединения первичных цепей. На раме тележки установлен кронштейн, который при вкатывании и выкатывании тележки управляет работой шторочного механизма, и фиксатор, фиксирующий тележку в рабочем и конт­рольном положениях. Фиксатор приводится в действие педалью. Из контрольного положения в рабочее и обратно тележка перемещается с помощью рычага доводки. Из контрольного положения в ремонтное и обратно тележка перемещается вручную.

Релейный шкаф 22 представляет собой жесткую сварную конструкцию, установленную над отсеком выкатной тележки 5. На двери шкафа устанавливаются приборы сигнализации, измерения и ручного управления. Остальная низковольтная аппаратура монтируется на неподвижной панели внутри шкафа. Аппаратура вторичной коммутации собственных нужд, центральной сигнализации и автоматической частотной разгрузки монтируется в блоках релейных шкафов, установленных в коридоре управления, вдоль передней стенки.

В КРУ, предназначенных для установки на комплектных трансформаторных подстанциях, в блоке дополнительно устанавливаются релейные шкафы с аппаратурой защиты силовых трансформаторов и присоединений среднего напряжения. В этом случае в пределах блока выполняется междушкафный монтаж вторич­ных цепей.

Коридор управления выполнен сборным из отдельных элемен­тов, имеет общее освещение, выполненное с помощью ламп нака­ливания, с использованием закрытых полугерметичных светильников. Для удобства обслуживания предусмотрена установка с обеих сто­рон РУ лестничных площадок, перил и лестниц.

Шкаф трансформатора собственных нужд может быть подключен к сборным шинам КРУ через ячейку трансформаторов напряжения, либо на ввод до вводного выключателя. Шкаф ТСН устанавливается между КРУ и сило­вым трансформатором, напротив ячейки ввода, на отдельном фундаменте. Электрическая связь шкафа ТСН с релейными шкафами, установленными в коридоре управления КРУ, осуществляется с помощью кабеля.

Шкаф высокочастотной связи выполнен аналогично шкафу ТСН, отдельностоящим. Он предназначен для размещения оборудования связи и телемеханики. В шкафу размещены: щит электрооборудо­вания, стол, электронагреватель, отсек для аккумуляторов, вы­тяжная труба.

В ячейках К-47 в целях предотвращения неправильных операций при проведении ремонтно-профилактических и других работ выполнены блокировки, не допускающие:

• перемещения выкатной тележки из контрольного положения в рабочее при включенных ножах заземляющего разъединителя;
• включения масляного выключателя при нахождении выкатной тележки между рабочим и контрольным положениями;
• перемещения выкатной тележки из рабочего положения в контрольное и обратно при включенном масляном выключателе;
• включения заземляющего разъединителя в ячейке секционирования с выключателем при рабочем положении выкатных тележек секционного выключателя и секционного разъединителя;
• включения заземляющего разъединителя сборных шин секции при включенном выключателе ввода или секционирования;
• вкатывания выкатной тележки далее контрольного положения при включенном заземляющем разъединителе.

КРУ типа USN-10

Предназначено для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока частотой 50 Гц напряжением 6, 10, 15, 20 кВ. USN-10 применяется в качестве распределительных пунктов городских и промышленных подстанций, для электрических сетей промышленности, сельского хозяйства, электрических станций и электрификации железнодорожного транспорта.

КРУ типа USN-10 представляют собой щиты одностороннего обслуживания (есть варианты и двухстороннего обслуживания) в металлическом корпусе. Ячейки могут выполняться в трехотсечном (при этом глубина каждой ячейки 1000 мм) или четырехотсечном вариантах (глубина 1400 мм). Все отсеки (автоматики, выключателя, кабельный, шинный) отделены друг от друга металлическими перегородками. Степень защиты оболочки шкафа КРУ IP40. Ячейки предназначены для работы внутри помещения при температурном режиме от – 50 до +40⁰C.

В КРУ типа USN-10 возможно применение вакуумных или элегазовых выключателей производителей: Таврида-Электрик, Siemens, ABB, Schneider Electric и других. Релейная защита может быть установлена любого завода–изготовителя (в стандартных вариантах применяется защита фирмы Siemens). Применяемые трансформаторы тока могут быть как российского (ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока», ОАО «Самарский трансформатор»), так и европейского производства (например, АВВ).

Предусмотрены шторки и закрывающие контакты, автоматически управляемые от тележки. Съемная двухслойная конструкция отсека вторичных цепей позволяет проводить монтаж компонентов автоматики и самих вторичных цепей независимо от монтажа корпуса ячейки и силового оборудования. Схемы вспомогательных цепей разработаны на переменном и постоянном оперативном токе на напряжение оперативного питания 110 и 220 В.

Устройство USN состоит из разных ячеек, соединенных между собой. Электрическое соединение ячеек внутри щита осуществляется посредством сборных шин. Постоянная электрическая связь всех металлических корпусов обеспечивается посредством подключения оцинкованного корпуса ячеек к главной заземляющей сборной шине распредустройства. Кабели вторичных цепей проходят через щит над отсеками автоматики. Подключение этих кабелей возможно с любой стороны, а также сверху и снизу каждой ячейки. Ячейка представляет собой заземленную металлическую оболочку, соответствующую требованиям стандарта МЭК-298.

Это ячейка «бронированного типа», все отсеки разделены металлическими перегородками друг от друга:

• сборные шины (изолированные или без изоляции);
• выкатной элемент (выключатель, тележка разъединителя или тележка трансформаторов напряжения);
• кабельные присоединения высокого напряжения, заземляющий разъединитель, датчики и, возможно, трансформаторы напряжения;
• отсек автоматики и релейной защиты.

Изоляция между токопроводящими частями обеспечивается воздушными промежутками. Ячейка выключателя нагрузки с предохранителями, предназначенная для защиты вспомогательных трансформаторов, тоже разделена на два высоковольтных отсека – отсек сборных шин и общий отсек кабельного присоединения и привода выключателя нагрузки. Выключатель нагрузки является стационарным.

В отсеке сборных магистральных шин (рис. 7.3) монтируются плоские медные шины для токов до 3150 А. При специальном заказе или тропическом исполнении они покрываются защитным изоляционным материалом. Шины монтируются на специальных эпоксидных изоляторах. Специальная защитная открывающаяся вверх крышка не дает возникнуть большому давлению при возникновении электрической дуги. При специальном заказе возможна поставка ячеек с изолированными друг от друга отсеками магистральных шин. Для этого используются специальные проходные изоляторы.

В отсеке выключателя монтируются вакуумные выключатели BB/TEL-10-20/1000A, BB/TEL-10-20/1600A (Таврида Электрик) или NX A CT 2500A (Siemens) (рис. 7.4).

Любой из этих выключателей, отключив все блокировки при закрытых дверях, можно выкатить на тележке.

Оборудование, находящееся в отсеке выключателя:

1. проходные изоляторы с контактами;
2. автоматические изоляционные шторки, закрывающие главные контакты;
3. система механических блокировок между выключателем и заземлением;
4. каналы для монтажа кабелей вторичных цепей по обеим сторонам ячейки;
5. блок-контакты положения тележки выключателя;
6. розетка вторичных цепей.

Кабельный отсек представлен на рис. 7.5.

Подход к кабельному отсеку разрешается с передней части (при поставке ячеек с односторонним обслуживанием) или задней части ячейки (двухстороннее обслуживание).

В отсеке установлены:

1. заземлитель «быстрого действия» с пружинным механизмом и блок-контактами, управляемый механическим ручным приводом;
2. три трансформатора тока;
3. трансформатор нулевой последовательности;
4. три трансформатора напряжения;
5. емкостные датчики напряжения на кабеле;
6. шины для присоединения до 6 кабелей.

Путем уменьшения отсеков магистральных шин и выключателя достигнут удобный подход в кабельный отсек. Он занимает до 45% объема всей ячейки и возможно подключение шести кабелей на одну фазу. В ячейках предусмотрены специальные держатели кабелей с изменяемыми крепежными размерами в горизонтальном направлении. Стандартные ячейки поставляются с освещением в кабельном отсеке.

Отсек автоматики (рис. 7.6) полностью и надежно защищен от других отсеков главных цепей.

Съемная двухслойная конструкция отсека позволяет осуществлять монтаж вторичных цепей и компонентов автоматики независимо от монтажа корпуса ячейки и первичного оборудования.

Предусмотрена возможность испытания работы выключателя в выкатанном состоянии. В отсеке установлены: клеммники вторичных цепей, предназначенные для соединений с другими ячейками; приборы измерений, защитные реле, индикаторы положений, автоматические включатели; многофункциональные микропроцессорные защитные реле.

Ячейки поставляются с заземлителями «быстрого действия» с пружинным механизмом, предназначенными для заземления отходящих кабелей или магистральных шин. Заземлитель управляется при закрытых дверях ячейки.

Механическая блокировка допускает включение заземлителя, только если выключатель находится в изолированном состоянии. Ячейки могут быть оборудованы электромагнитной блокировкой, не допускающей включение заземлителя при наличии высокого напряжения на кабеле.

Заземление тележки выключателя производится через неокрашенные цинкованные поверхности ее корпуса и конструкции ячейки (при токах КЗ 20 кА).

На рис. 7.7,а представлена ячейка 800 А (1000 А с охлаждением контактов выключателя) с вакуумным выключателем ВВ/ТЕЛ 1000 А, на рис. 7.7,б представлена ячейка 630 А с выключателем нагрузки ISARC2-12 630 А.

КРУ серии К-59 изготавливаются для самых различных условий эксплуатации:

1. для эксплуатации на открытом воздухе КРУ (наружной установки) в условиях умеренного климата – серии К-59У1, в условиях холодного климата – серии К-59ХЛ1, в условиях тропического климата – серии К-59Т1, а также КРУ со специальными электрическими схемами для энергоснабжения буровых установок – серии К-59БРХЛ1 или К-59БРТ1 (комплектно с КРУ для буровых установок может быть поставлена рама-салазки, выполняющая роль фундамента и позволяющая перевозить распредустройство на небольшие расстояния);
2. для эксплуатации внутри помещений (КРУ внутренней установки) – серий К-59УЗ, К-61УХЛЗ, КСО-96УЗ.

1. изолятор проходной;
2. релейный шкаф;
3. блок релейных шкафов;
4. высоковольтный выключатель;
5. отсек сборных шин;
6. заземляющий разъединитель;
7. трансформатор тока

Все серии КРУ наружной установки имеют закрытый коридор управления (это дает возможность обслуживания при любых погодных условиях), расположение высоковольтных выключателей на выкатных частях, автоматическое управление электроподогревом при низкой температуре и высокой влажности.

Для каждого климатического исполнения КРУН имеются варианты с нормальной и усиленной внешней изоляцией (категории А и Б по ГОСТ 9920-89). КРУ работоспособны при скорости ветра до 40 м/с.

Узлы и детали КРУ для ремонта и модернизации действующего электрооборудования:

1. – выкатные части КРУ:
2. – с масляным выключателем ВК-10 (630 А, 20 кА; 1000 А, 20 кА; 1600 А, 20 кА; 630 А, 31.5 кА; 1000 А, 31.5 кА; 1600 А, 31.5 кА);
3. – с масляным выключателем ВКЭ-10 (630 А, 20 кА; 1000 А, 20 кА; 1600 А, 20 кА; 630 А, 31.5 кА; 1000 А, 31.5 кА; 1600 А, 31.5 кА);
4. – с вакуумным выключателем ВВЭ-М 10-20 (1600 А, 20 кА);
5. – с вакуумным выключателем BB/ТЕЛ (800 А; 8.0, 12.6, 16.0. 20.0 кА; 6 или 10 кВ, с ОПН или без ОПН);
6. – выключатель нагрузки автогазового типа ВНА – 10/630У2;
7. – розеточный контакт типа «Тюльпан» (1600 А, 20 кА; 630-1600 А, 31,5 кА);
8. – неподвижная часть разъемного контакта с проходным изолятором (630 А, 20 кА; 1000 А, 20 кА; 1600 А, 20.0 и 31.5 кА; 630 и 1000 А, 31.5 кА; 1600 А, 31.5 кА);
9. – светодатчик дуговой защиты (ток КЗ 0.5 – 31.5 кА);
10. – блок-замки З1М и З2М и ключ К.

Применение вышеперечисленных КРУН позволяет резко сократить сроки и стоимость сооружения подстанций 6-10 кВ за счет отказа от строительства здания, необходимого для размещения КРУ внутренней установки.

Конструкция КРУ внутренней установки серий К-59УЗ и К-61УХЛЗ предусматривает двустороннее обслуживание; высоковольтные выключатели расположены на выкатных частях.

Конструкция КРУ внутренней установки серии КСО 96 разработана для одностороннего обслуживания со стационарно расположенным оборудованием.

Сетка схем главных соединений КРУ серии К-59УЗ обеспечивает возможность замены при необходимости КРУ серий К-104, КМ-1Ф, КР-10/20, а также стыковки с ними при расширении действующих распредустройств.

Сетка схем главных соединений КРУ серии К-61 выполнена с учетом возможности использования в распредустройствах собственных нужд тепловых и атомных электростанций. Имеется вариант исполнения ячеек шинного ввода и ячеек секционирования на номинальный ток 3150 А для использования в одном распредустройстве с ячейками КРУ серии К-59УЗ. Сетка схем главных соединений КРУ серии КСО-96 выполнена с учетом возможности их применения вместо КСО-285, КСО-292, КСО-366, КСО-386 и КСО-392.

Схемы защиты, автоматики, управления и сигнализации КРУ выполняются с применением электромеханических аппаратов, микроэлектронной аппаратуры, микропроцессорной техники.

Структура условного обозначения шкафов КРУ серии К-59:

К-59 – шкаф серии К-59

ХХ – номер схемы шкафа по сетке схем главных цепей

ХХ – тип встраиваемого выключателя:

– ВК-10, ВКЭ-10 – не указывается,

– ВВЭ-М-10, ВВП-10, ВВ-10 – буква «В»,

– ВВ/TEL-10 – буквы «ВТ»,

– ВБКЭ-10 – буквы «ВБ»,

– Fg-1 – буква «Г».

ХХХ/ – величина номинального тока, А; для шкафов ТН и ТСН – величина номинального напряжения, кВ.

ХХ – величина тока термической стойкости, кА; для шкафов ТСН – номинальная мощность трансформатора, кВА,

Х – тип привода выключателя (пружинный не указывается, электромагнитный –буква «Э»),

ХХ – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69,

Х – категория внешней изоляции по ГОСТ 9920-89 (для КРУ с воздушными выводами категория А не указывается).

Примеры условных обозначений:

1. – К 59-01-1600/31,5 Э ХЛ1Б – шкаф КРУ серии К-59 с выключателем типа ВКЭ-10, изготовленный по схеме главных цепей 01, на номинальный ток 1600 А, на ток термической стойкости 31,5 кА, климатического исполнения ХЛ1, с внешней изоляцией категории Б;
2. – К 59-25-10/20 УI – шкаф КРУ серии К-59, изготовленный по схеме главных цепей 25 на номинальное напряжение 10 кВ и ток термической стойкости 20 кА, климатического исполнения УI с внешней изоляцией категории А.

Элегазовые КРУ (КРУЭ) в зависимости от схемы заполнения представляют собой ком­плекс аппаратов (ячеек, отдельных модулей и изделий, необходимых для подсоединения воздушных и кабельных линий).

Ячейки и модули состоят из отдельных элементов, заключенных в герметичные металлические оболочки цилиндрической или шаровой формы, заполненные элегазом. Для сочленения между собой оболочки элементов имеют фланцы и патрубки, контакты и уплотнения.

По функциональному назначению ячейки КРУЭ могут быть линей­ные, шиносоединительные, трансформаторов напряжения и секцион­ные, с одной или двумя системами сборных шин. Ячейки, отдельные модули и элементы допускают возможность компоновки КРУЭ по различным электрическим схемам.

КРУЭ, не имеющие воздушных линий, предназначены для работы на высоте над уровнем моря до 2000 м.

С учетом конструктивных особенностей КРУЭ можно выделить ос­новные области их применения, которые в настоящее время определе­ны достаточно четко:

• крупные города, где из-за плотности застройки, большой стои­мости земли и необходимости ввода напряжения в центральные рай­оны (в основном по подземным кабелям) альтернативы КРУЭ просто не существует, строительство подстанций возможно как в виде от­дельных зданий, так и в виде подвальных, подземных сооружений;
• труднодоступные районы, особенно вечной мерзлоты, с полно­стью автоматизированными подстанциями;
• объекты металлургии и химии, а также ТЭЦ с сильно загрязнен­ной атмосферой;
• береговые районы с солевыми туманами;
• гидростанции в скальном грунте, с ограниченными или трудноосваиваемыми площадями под подстанции;
• курортные зоны;
• подстанции с ультравысоким напряжением (750 кВ и выше), где эксплуатация традиционного оборудования сильно затруднена, в том числе по соображениям экологии, а само оборудование не может быть выполнено с необходимыми характеристиками по надежности.

Современный уровень и технология изготовления КРУЭ позволяют с достаточной степенью надежности производить КРУЭ в общем ко­жухе на три фазы вплоть до напряжений 500 кВ, однако в настоящее время общепринято производство КРУ в общем кожухе до напряже­ний не более 170 кВ, что обеспечивает наиболее оптимальное построе­ние подстанций.

С другой стороны, имеется тенденция к объединению в одном гер­метизированном отсеке разных аппаратов, например, выключателя с трансформаторами тока, сборных шин с разъединителями и заземлителями и т.д.

Объединение разных элементов определяется только критерием на­дежности и удобства эксплуатации, так как в некоторых случаях вообще исключает возможность вывода отдельных элементов в ремонт.

Подстанции с КРУЭ до 220 кВ в основном имеют поперечное раз­мещение ячеек с чередованием полюсов, выходящих в один коридор обслуживания, хотя в отечественной практике были случаи размещения элегазовых КРУ, в каждом ряду которых установлены только одноименные фазы.

Такое построение иногда удобно при очень большом количестве ячеек для сокращения газовых объемов. Кроме того, при таком по­строении КРУЭ можно разместить в виде трехлучевой звезды или на разных этажах в случае стесненности застройки.

В ряде случаев для удешевления КРУЭ сборные шины можно вы­полнить в открытом исполнении (гибридные подстанции).

Классификация ячеек КРУЭ производится по следующим признакам:

• по номинальному на­пряжению и назначению: Л – линейная, ТН – транс­форматора напряжения, С – секционная и Ш – шиносоединительная;
• по числу полюсов сборных шин в одном элементе: однофазная и трех­фазная;
• по числу систем сборных шин: с одной или с двумя системами;
• по расположению выключателя: горизонтальному или вертикальному; все остальные элементы ячейки в первом случае располагаются над выключателем, или под ним, или рядом с ним, а во втором – рядом с выключателем;
• по виду внешних присоединений: с кабельным вводом, с воздушным вводом, с токопроводом;
• по взаимному расположению полюсов ячейки: продольному, поперечному или комбиниро­ванному;
• по взаимной связи между полюсами: в однополюсном или трехполюсном исполнении;
• по роду установки.

На рис. 7.9 представлены электрические принципиальные схемы ячеек КРУЭ с одной системой сборных шин: а – ячейка линейная; б – ячейка трансформаторная, в – ячейка секционная.

Электрические принципиальные схемы ячеек КРУЭ с двумя системами сборных шин показаны на рис. 7.10: а, б – ячейка линейная; в – ячейка шиносоединительная; г – ячейка трансформаторов напряжения.

Отечественные КРУЭ изготовляются только в одном климатиче­ском исполнении и только для одной категории размещения, а именно УХЛ4 1-35°С, т.е. для установки внутри помещений с искусственно регулируемым климатом (без кондиционирования). Температура воздуха в помещении, где устанавливаются КРУ, не должна быть ниже 1°С. В помещении для ревизии КРУ рекомендует­ся иметь относительную влажность не более 80% и температуру, близ­кую к 20°С.

а)	б)	в)

Рис. 7.9. Электрические принципиальные схемы ячеек элегазовых КРУ с одной системой сборных шин:

KE – шина сборная;

QS – разъединитель;

QSG – заземлитель;

TA – трансформатор тока;

Q – выключатель;

TV – трансформатор напряжения

а)	б)	в)	г)

Рис. 7.10. Электрические принципиальные схемы ячеек элегазовых КРУ с двумя системами сборных шин:

KE – шина сборная;

QS – разъединитель;

QSG – заземлитель;

TA – трансформатор тока;

Q – выключатель;

TV – трансформатор напряжения

Установка КРУ производится в помещениях, стены, потолок и пол которых окрашены пыленеобразующей краской. Пыль в помещении недопустима. Запыленность воздуха не более 15 мг/м³. Все отверстия, кабельные каналы и прочие углубления долж­ны быть закрыты съемными крышками. Помещения должны быть снабжены фильтрами, предотвращающими попадание пыли, а также иметь хорошее освещение. Предельная допустимая концентрация элегаза в воздухе рабочей зоны – не более 5000 мг/м³ или 0,08% по объему (ГОСТ 12.1005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», ТУ 6-02-1249-83 «Элегаз повышенной чисто­ты»).

Безопасность персонала при эксплуатации и ремонте КРУЭ должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.3-75 и ГОСТ 12.2.007.4-75. Меры безопасности при работе с продуктами разложения элегаза, в частности, их регенерация, установлены в РД 16-066-83 «Электрооборудование высокого напряжения. Технические требования к производству и методы контроля для обеспечения каче­ства элегаза».

«Правила техники эксплуатации электротехнических установок по­требителей и правила техники безопасности при эксплуатации устано­вок потребителей» соответствуют РД 34.20.501-96.

Неправильное оперирование коммутационными аппаратами исклю­чается с помощью электрических, механических и газотехнологиче­ских блокировок, не допускающих:

• отключения и включения разъединителя (разъединителей) при включенном выключателе;
• включения заземлителя (заземлителей) при включенном разъединителе и включения разъединителя при включенном заземлителе (включенных заземлителях);
• включения и отключения выключателя при снижении плотности (давления) элегаза в резервуаре выключателя за нижний предел и давления сжатого воздуха в резервуаре привода (в случае пневма­тического или пневмогидравлического привода) вне нижнего и верхнего пределов;
• включения заземлителя сборных шин при на­пряжении на шинах.

Металлические конструкции, служащие основанием КРУ, каждый полюс КРУЭ и все корпуса шкафов имеют площадку для присоедине­ния заземляющего проводника, защищенную от коррозии и заземляю­щий зажим по ГОСТ 21130-75.

Оболочки элементов каждого полюса электрически соединяются между собой с тем, чтобы при заземлении концевых заземляющих зажимов полюса обеспечить безопасность обслуживания и фиксированный путь наведенных в оболочках токов. При этом оболочки изолируются от металлического основания.

Оболочки должны соответствовать требованиям «Правил устройст­ва и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

В оболочках элементов, находящихся под давлением элегаза, должна быть предусмотрена защита от чрезмерного повышения давления, либо материал и прочность оболочек должны быть такими, чтобы не было необходимости в защитных устройствах.

Один из способов защиты – деление полюсов на отсеки; при существенном повышении давления в одном из отсеков происходит разрушение дискового изолятора, разде­ляющего отсеки, в результате чего увеличивается объем, занимаемый элегазом, и давление в отсеке снижается. Другой способ защиты – установка на отсеках предохранительных разрывных мембран.

Возникновение внутренней дуги при длительности, не превышаю­щей 0,5 с, не должно вызывать разрывов отсека или оболочки в целом, а при длительности менее 0,1 с – прожига отверстий в оболочке.

При случайном понижении давления элегаза в отсеках от нормиро­ванного до атмосферного изоляция главных цепей 110 и 220 кВ отно­сительно земли должна выдерживать в течение 15 мин напряжение, равное фазному наибольшему рабочему напряжению.

Механический ресурс каждого из встроенных в ячейки коммутаци­онных аппаратов до капитального ремонта – не менее 10 000 циклов ВО для выключателей и 4000 циклов ВО для разъединителей и заземлителей (В – произвольная пауза – О).

Средний срок службы ячеек до первого среднего ремонта – не менее 15 лет, а до списания – не менее 30 лет.

Пример условного обозначения элегазовых ячеек ЯЭГ-Х-ХХ-Х/Х-Х3 УХЛ4:

ЯЭГ – ячейка элегазовая с гидроприводом;

Х – ОУ: три фазы в общем кожухе (может отсутствовать); унифицированный;

Х – 110, 220, 500 номинальное напряжение, кВ;

Х – ячейка, ВО – выключателя обходного, ЛО – линейного с обходной системой сборных шин, Л – линейная; ТН – трансформаторов напряжения, С – секционная, Ш – шиносоединительная;

Х – номинальный ток отключения, кА (кроме ячеек трансформаторов напряжения);

Х – номинальный ток, А;

Х – 1 или 2 (одна или две системы сборных шин);

З – разноименные фазы в ряду;

УХЛ4 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Пример обозначения линейной ячейки с обходной системой сбор­ных шин на 220 кВ с номинальным током отключения 50 кА и номи­нальным током 2000 А с двумя системами сборных шин с тремя разно­именными фазами в ряду: “ЯЭГ-220ЛО-50/2000-23 УХЛ4”.

Нормированные испытательные напряжения аппаратов с элегазовой изоляцией при нормальных атмосферных условиях, т.е. при темпера­туре воздуха 20°С, атмосферном давлении 101300 Па (760 мм рт. ст.) и абсолютной влажности воздуха 11 г/м³ (относительная влажность 63%) по ГОСТ 1516.1-76 и ГОСТ 20690-75.

В табл. 7.3 представлены основные параметры ячеек следующих типов: ЯЭО-110, ЯЭГ-220, ЯЭУ-3ЗО, ЯЭУ-500.

Таблица 7.3

Ячейки КРУЭ типа ЯГК-110 предназначены для приема и распределения электроэнергии в сетях переменного тока номинального напряжения 110 кВ частотой 50 Гц с заземленной ней­тралью. Коэффициент замыкания на землю не более 1,4.

Ячейки типа ЯГК-110, отдельные модули, и оригинальные элементы, входящие в состав КРУЭ, предназначе­ны для работы в нормальном и аварийных режимах выполнения коммутационных операций, измерений и защиты.

Ячейки классифицируются по функциональному назначению ячеек, количеству сборных шин.

Структура условного обозначения ЯГК-110 [*] – [*] 3-УХЛ4:

Я – ячейка;

Г – газовая (элегазовая);

К – компактная;

110 – номинальное напряжение, кВ;

[*] – типоисполнение ячеек: (Л – линейная, Ш – шиносоединительная; С – секционная; ТН – трансформаторов напряжения);

[*] – количество сборных шин (1 – одна система шин, 2 – две системы шин);
3 – трехфазная шина;

УХЛ4 – климатическое исполнение УХЛ и категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.

Ячейка любого типа состоит из трех полюсов, смонтированных на одной общей раме, гидравлического привода выключателя (одного на три полюса), приводов разъединителей и заземлителей (по одному на три полюса), сборных шин (одной или двух в зависимости от типоисполнения ячейки) и одного шкафа аппаратного (ША).

В шкафах размещена аппаратура це­пей сигнализации, блокировки, дистанционного трехполюсного электрического управления.

Полюс ячейки, кроме ячейки трансформаторов напряжения, состоит из полюсов коммутационных аппаратов (выключателя, разъединителей, заземлителей), измерительного трансформатора тока, сильфонных компенсато­ров.

Полюс ячейки трансформаторов напряжения состоит из полюсов разъединителей, заземлителей, трансфор­матора напряжения, соединительных секций и сильфонных компенсаторов.

КРУЭ комплектуются вспомогательным оборудованием и приборами, обеспечивающими их нормальное об­служивание.

К ним относятся: аппаратура опорожнения, сушки, сжижения, регенерации и заполнения газовых от­секов элегазом, аппаратура обнаружения мест утечки элегаза, устройства регистрации коммутационного (по тре­бованию) и механического ресурсов выключателя.

В КРУЭ предусмотрены электрические блокировки выключателей, разъединителей и заземлителей. На рис. 7.11 представлена мобильная элегазовая подстанция на базе ячейки

ЯГК-110 кВ.

а)

б)

Рис. 7.11. Мобильная высоковольтная элегазовая подстанция на базе ЯГК-110 кВ в термостатированной оболочке:

а – общий вид и габаритные размеры;

б – принципиальная схема;

1 – выключатель;

2 – разъединитель;

3 – заземлитель;

4 – трансформатор тока;

5 – трансформатор напряжения;

6 – термостатированная оболочка;

7 – шкаф аппаратный;

8 – гидропривод;

9 – ввод «воздух-элегаз»

Различные элементы ячеек по конструкции, особенностям эксплуатации, монтажу, ремонту газовой схемы мо­гут быть объединены в газовые отсеки, а по условиям транспортировки – в транспортные блоки. Ячейки или их транспортные блоки транспортируются заполненными элегазом, либо азотом, при небольшом избыточном дав­лении.

Технические характеристики КРУЭ типа ЯГК представлены в табл. 7.4 (изготовитель ОАО «Энергомеханический завод», г. Санкт-Петербург).

Таблица 7.4