Закрытые распределительные устройства и подстанции. Оборудование открытых распределительных устройств и подстанций Распределительные устройства и подстанции

Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ) содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и авто­матики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.

По конструктивному выполнению РУ делят на открытые и за­крытые. Они могут быть комплектными (сборка на предприятии-изготовителе) или сборными (сборка частично или полностью на месте применения).

Открытое распределительное устройство (ОРУ) - распредели­тельное устройство, все или основное оборудование которого рас­положено на открытом воздухе; закрытое распределительное устройство (ЗРУ) - устройство, оборудование которого располо­жено в здании.

Комплектное распределительное устройство (КРУ) - распре­делительное устройство, состоящее из шкафов, закрытых полно­стью или частично, или блоков с встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и предназначенное для внутренней установки.

Комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) - это КРУ, предназначенное для наружной установки.

Комплектная трансформаторная (преобразовательная) под­станция (КТП) - подстанция, состоящая из трансформаторов (преобразователей) и блоков КРУ или КРУН, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.

Распределительный переключательный пункт (РП) - распре­делительное устройство, предназначенное для приема и распреде­ления электроэнергии на одном напряжении без преобразо­вания и трансформации.

Камера - помещение, предназначенное для установки аппара­тов и шин: закрытая камера закрыта со всех сторон и имеет сплош­ные (не сетчатые) двери; огражденная камера имеет проемы, защищенные полностью или частично несплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями.

Каждая подстанция имеет три основных узла: РУ высшего напряжения, трансформатор, РУ низшего напряжения.

Назначение и классификация подстанций. Подстанцией назы­вается электроустановка, состоящая из трансформаторов или дру­гих преобразователей энергии, распределительных устройств на­пряжением до 1000 В и выше, служащая для преобразования и распределения электроэнергии.

В зависимости от назначения подстанции выполняют трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП) - выпрямительными.

Трансформаторные подстанции являются основным звеном си­стемы электроснабжения. В зависимости от положения в энерго­системе, назначения, значения первичного и вторичного напряже­ний их можно подразделить на районные подстанции, подстанции промышленных предприятий, тяговые подстанции, подстанции го­родской электрической сети и др.

Районные и узловые подстанции питаются от районных (основ­ных) сетей энергетической системы и предназначены для электро­снабжения больших районов, в которых находятся промышленные, городские, сельскохозяйственные и другие потребители электро­энергии. Первичные напряжения районных подстанций составляют 750, 500, 330, 220, 150 и 110 кВ, а вторичные - 220, 150, 110, 35, 20, 10 или 6 кВ.

На территории промышленных предприятий размещают транс­форматорные подстанции следующих видов:

Заводские подстанции, которые выполняются как: а) главные понизительные подстанции и подстанции глубокого ввода с открытым РУ для приема электроэнергии от энергетических систем на­пряжением 110-35 кВ и преобразования ее в напряжение завод­ской сети 6-10 кВ для питания цеховых и межцеховых подстанций и мощных потребителей; б) подстанции и распределительные пункты с закрытыми РУ, С установкой на них высоковольтного оборудования на 6-10 кВ типа КСО или КРУ и трансформаторов на 6-10/0,4 кВ.

Цеховые подстанции, предназначенные для питания одного или нескольких цехов, выполняются:

а) отдельно стоящими, пристроен­ными и встроенными с установкой трансформаторов в закрытых камерах и распределительных щитов на напряжение 0,4-0,23 кВ;

б) внутрицеховыми в основном как комплектные типа КТП с уста­новкой на них одного-двух трансформаторов мощностью 400 кВ-А и выше, размещаемыми в отдельном помещении цеха или непосред­ственно в цехе в зависимости от условий окружающей среды и характера производства.

Распределительные устройства электрических станций и подстанций выполняются закрытыми (внутренней установ­ки) - с расположением оборудования в зданиях (ЗРУ) и открытыми (наружной установки) - с расположением все­го или основного оборудования на открытом воздухе (ОРУ). Широкое применение находят комплектные распре­делительные устройства как для внутренней установки (КРУ), так и для наружной установки (КРУН). При про­ектировании и сооружении РУ в настоящее время применя­ют комплектные ячейки 6-10 кВ, комплектные распред­устройства, а также отдельные узлы заводского исполне­ния.

Распределительные устройства 35-750 кВ обычно вы­полняют открытыми.

Закрытые РУ в основном применяются на напряжениях 3-20 кВ, а также на напряжениях 35-220 кВ в случаях ограниченности площадей под РУ, повышенной загрязнен­ности атмосферы и тяжелых климатических условий (Край­ний Север). В последнее время в энергосистемах стали внедряться комплектные распредустройства с элегазовой (SF 6) изоляцией (КРУЭ). Они могут выполняться как для внутренней, так и для наружной установки. В на­стоящее время эксплуатируются КРУЭ 110-220 кВ и раз­рабатываются КРУЭ 330-1150 кВ. Применение КРУЭ вместо типовых ОРУ позволяет уменьшить площадь и объем РУ примерно в 6-10 раз, повысить надежность работы и куль­туру эксплуатации электроустановок, но требует примерно вдвое больших капиталовложений.

Лекция № 6 «Распределительные устройства и подстанции»

Требования, предъявляемые к зданиям и сооружениям распределительных устройств.

В помещениях РУ двери, окна должны быть всегда закрыты, а проёмы в перегородках между аппаратами, содержащими масло, заделаны. Все отверстия в местах прохождения кабеля уплотняются. Для предотвращения попадания животных и птиц все отверстия и проёмы в наружных стенах помещений заделываются или закрываются сетками с размером ячейки (1´1) см. Токоведущие части пускорегулирующих аппаратов и аппаратов защиты должны быть ограждены от случайных прикосновений. В специальных помещениях (электромашинных, щитовых, станций управления и т.п.) допускается открытая установка аппаратов без защитных кожухов. Все РУ (щиты, сборки и т.д.), установленные вне ограждений ОРУ и закрытых помещений, должны иметь запирающие устройства, препятствующие доступу в них работников не электротехнического персонала. Электрооборудование РУ всех видов и напряжений должно удовлетворять условиям работы, как при нормальных режимах, так и при коротких замыканиях, перенапряжениях и перегрузках. Класс изоляции электрооборудования должен соответствовать номинальному напряжению сети, а устройства защиты от перенапряжений - уровню изоляции электрооборудования. При расположении электрооборудования в местности с загрязненной атмосферой должны быть осуществлены меры, обеспечивающие надёжность работы изоляции:

Нагрев наведённым током конструкций, находящихся вблизи токоведущих частей, по которым протекает ток, и доступных для прикосновения персонала, должен быть не выше 50°С. Температура воздуха внутри помещений ЗРУ в летнее время должна быть не более 40°С. В случае ее повышения должны быть приняты меры к снижению температуры оборудования или охлаждению воздуха. Температура воздуха в помещении компрессорной станции должна поддерживаться в пределах (10 ¸ 35)°С; в помещении элегазовых комплектных распределительных устройств (далее - КРУЭ) - в пределах (1 ¸ 40)°С. За температурой разъёмных соединений шин в РУ должен быть организован контроль по утверждённому графику. Расстояния от токоведущих частей ОРУ до деревьев, высокого кустарника должны быть такими, чтобы была исключена возможность перекрытия. Покрытие полов в ЗРУ, КРУ и КРУН должно быть таким, чтобы не происходило образования цементной пыли. Помещения, предназначенные для установки ячеек комплектного РУ с элегазовой изоляцией (далее - КРУЭ), а также для их ревизии перед монтажом и ремонтом, должны быть изолированы от улицы и других помещений. Стены, пол и потолок должны быть окрашены пыленепроницаемой краской.Уборка помещений должна производиться мокрым или вакуумным способом. Помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией с отсосом воздуха снизу. Воздух приточной вентиляции должен проходить через фильтры, предотвращающие попадание в помещение пыли.

В данной лекции мы рассмотрим подстанции Потребителей напряжением от 0,4 до 220 кВ. Помещение РУ Потребителя, примыкающее к помещениям, принадлежащим сторонним организациям, и имеющее оборудование, находящееся под напряжением, должно быть изолировано от них. Оно должно иметь отдельный запирающийся выход. Оборудование РУ, находящееся на обслуживании Потребителей, и используемое энергоснабжающей организацией, должно управляться на основе инструкции, согласованной Потребителем и энергоснабжающей организацией. В помещениях РУ двери, окна должны быть всегда закрыты, а проёмы в перегородках между аппаратами, содержащими масло, заделаны. Все отверстия в местах прохождения кабеля уплотняются. Для предотвращения попадания животных и птиц все отверстия и проёмы в наружных стенах помещений заделываются или закрываются сетками с размером ячейки (1´1) см. Токоведущие части пускорегулирующих аппаратов и аппаратов защиты должны быть ограждены от случайных прикосновений. В специальных помещениях (электромашинных, щитовых, станций управления и т.п.) допускается открытая установка аппаратов без защитных кожухов. Все РУ (щиты, сборки и т.д.), установленные вне ограждений ОРУ и закрытых помещений, должны иметь запирающие устройства, препятствующие доступу в них работников не электротехнического персонала. Электрооборудование РУ всех видов и напряжений должно удовлетворять условиям работы, как при нормальных режимах, так и при коротких замыканиях, перенапряжениях и перегрузках. Класс изоляции электрооборудования должен соответствовать номинальному напряжению сети, а устройства защиты от перенапряжений - уровню изоляции электрооборудования. При расположении электрооборудования в местности с загрязненной атмосферой должны быть осуществлены меры, обеспечивающие надёжность работы изоляции:

В открытых распределительных устройствах (далее - ОРУ) - усиление, обмывка, очистка, покрытие гидрофобными пастами;

В закрытых распределительных устройствах (далее - ЗРУ) - защита от проникновения пыли и вредных газов;

В комплектных распределительных устройствах наружной установки - герметизация шкафов и обработка изоляции гидрофобными пастами.

Нагрев наведённым током конструкций, находящихся вблизи токоведущих частей, по которым протекает ток, и доступных для прикосновения персонала, должен быть не выше 50°С. Температура воздуха внутри помещений ЗРУ в летнее время должна быть не более 40°С. В случае ее повышения должны быть приняты меры к снижению температуры оборудования или охлаждению воздуха. Температура воздуха в помещении компрессорной станции должна поддерживаться в пределах (10 ¸ 35)°С; в помещении элегазовых комплектных распределительных устройств (далее - КРУЭ) - в пределах (1 ¸ 40)°С. За температурой разъёмных соединений шин в РУ должен быть организован контроль по утверждённому графику. Расстояния от токоведущих частей ОРУ до деревьев, высокого кустарника должны быть такими, чтобы была исключена возможность перекрытия. Покрытие полов в ЗРУ, КРУ и КРУН должно быть таким, чтобы не происходило образования цементной пыли. Помещения, предназначенные для установки ячеек комплектного РУ с элегазовой изоляцией (далее - КРУЭ), а также для их ревизии перед монтажом и ремонтом, должны быть изолированы от улицы и других помещений. Стены, пол и потолок должны быть окрашены пыленепроницаемой краской.

Уборка помещений должна производиться мокрым или вакуумным способом. Помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией с отсосом воздуха снизу. Воздух приточной вентиляции должен проходить через фильтры, предотвращающие попадание в помещение пыли.

В ОРУ (ТП) предусматривают проезд вдоль выключателей для передвижных монтажно-ремонтных механизмов и приспособлений, а также передвижных лабораторий; габарит проезда должен быть не менее 4 м по ширине и высоте (рис. 1).
Гибкие шины монтируют из многопроволочных проводов. Соединения гибких шин выполняют в петлях у опор сваркой, а ответвления в пролете - способом, не требующим разрезания шин.
Шины ОРУ подвешивают на одинарных гирляндах изоляторов. Сдвоенные гирлянды применяют лишь в случаях, когда одинарная гирлянда не удовлетворяет условиям механической прочности. Применение разделительных (врезных) гирлянд не допускается закрепления гибких шин и тросов в натяжных и подвесных зажимах в отношении прочности должны соответствовать требованиям, приведенным в ПУЭ. При определении нагрузок на гибкие шины учитывают вес гирлянд изоляторов и спусков к аппаратам и трансформаторам, а при расчете нагрузок на конструкции дополнительно вес человека с инструментом и монтажными приспособлениями.
Коэффициент запаса механической прочности для подвесных изоляторов при нагрузках должен быть не менее 3 по отношению к испытательной нагрузке. Расчетные механические усилия, передающиеся при коротком замыкании жесткими шинами на опорные изоляторы, принимают в соответствии с требованиями ПУЭ.
Коэффициент запаса механической прочности в сцепной арматуре для гибких шин при нагрузках должен быть не менее 3 по отношению к разрушающей нагрузке.
Для крепления и изоляции проводов и грозозащитных тросов в открытых распределительных устройствах (ОРУ) применяют подвесные изоляторы, которые состоят из изолирующего тела (стеклянного ПС или фарфорового ПФ), шапки из ковкого чугуна, стального стержня. С помощью цементной связки шапка и стержень армированы в изолирующем теле. Изоляторы ПС и ПФ предназначены для работы в районах с незагрязненной атмосферой, а ПСГ и ПФГ - в районах с загрязненной атмосферой.

Рис. 1. План и разрезы типовой ГПП 110/6-10 кВ с двумя трансформаторами мощностью 40 MB А:
а - план; б- разрез; 7 - ОРУ 110 кВ; 2 - ЗРУ 6-10 кВ; 3 - трансформатор; 4- BЛ 110 кВ; 5 - ремонтная площадка; 6 - молниеотвод; 7- защитный трос; 8- разъединитель; 9- отделитель; 10- короткозамыкатель; 11 - разрядник; 12 - железнодорожный путь; 13 - выводы от расщепленных обмоток трансформатора

Рис. 2. Выключатель МКП-35 в разрезе по полюсу:

1- приводной механизм; 2, 5 - вводы; 3 - крышка; 4 - трансформатор тока; 6 - труба; 7- штанга; 8 - дугогасительное устройство; 9- подвижные контакты

Силовые масляные выключатели предназначены для включения, отключения и переключения рабочих токов при нормальном и токов КЗ при аварийных режимах, которые могут возникнуть в линиях ОРУ. В зависимости от дугогасительной среды выключатели разделяют на жидкостные и газовые. Наиболее распространенными жидкостными выключателями являются масляные, которые в зависимости от объема классифицируют на много- и малообъемные. Для наружных РУ подстанций напряжением 35 кВ широко применяют многообъемные масляные выключатели серий С, МКП, У и др.
Выключатели МКП относят к масляным быстродействующим трехфазным аппаратам с отдельным баком на каждую фазу. Все полюсы выключателей связаны между собой и управляются приводом. Выключатели имеют два разрыва на полюс и применяются на токи 0,63 и 1 кА для напряжений 35-110 кВ и наружной установки. В выключателях на 35 кВ три бака (фазы) смонтированы на общем каркасе, а на 110 кВ каждый бак устанавливается отдельно на фундаменте. Все выключатели имеют встроенные трансформаторы тока.
Конструкция выключателя МКП-35 на напряжение 35 кВ показана на рис. 2. На крышке 3 смонтированы два ввода 5, наружная часть которых защищена фарфоровыми изоляторами 2 Под крышкой
установлены трансформаторы тока 4 и приводной механизм /, собранный в сварном корпусе. В нижней части корпуса укреплена бакелитовая направляющая труба 6 с внутренним масляным буфером. Через буфер и направляющую трубу проходит изолирующая штанга 7, внизу которой укреплены подвижные контакты 9. На нижнем конце токопроводящего стержня укреплены неподвижный контакт и дугогасительное устройство 8, выполненное по принципу поперечно-щелевой камеры масляного дутья.
Воздушные выключатели ВВУ-35А являются также коммутационными аппаратами, устанавливаемыми на ОРУ высокого напряжения для разрыва электрических цепей под нагрузкой и отключения токов КЗ.
Дугогасительная камера такого выключателя имеет два главных разрыва. Каждый разрыв шунтирован своим активным сопротивлением с вспомогательными контактами. Равномерное распределение напряжения между двумя разрывами обеспечивается шунтирующими конденсаторами, помещенными в фарфоровую покрышку. Вводы в дугогасительную камеру выполнены из эпоксидного компаунда и защищены от увлажнения фарфоровыми покрышками. Дугогасительные камеры выключателей на напряжение 35 кВ устанавливают на опорной колонне из полых фарфоровых изоляторов.
Внутри опорной изоляции камеры проходят два воздухопровода из стеклопластика: один - для подачи сжатого воздуха в дугогасительные камеры, другой - для импульсной подачи воздуха при отключении и его сброса при включении.
Основанием полюса или его элемента служит рама с цоколем, который соединен медными трубами с распределительным шкафом выключателя. Шкаф подсоединен к воздухопроводу компрессорной установки подстанции.
Для ручного включения и отключения обесточенных участков электрических цепей, находящихся под напряжением, а также заземления отключенных участков, если они снабжены стационарными заземляющими устройствами, применяют разъединители.
Разъединители серии РНД (3) горизонтально-поворотного типа изготовляют в виде отдельных полюсов. Стальная рама, на концах которой закреплены два подшипниковых узла, служит основанием каждого полюса.
В подшипниках вращаются валы с опорными изоляционными колоннами, на верхних фланцах которых закреплены ножи контактной системы и контактные выводы. Последние соединены с главными ножами гибкими проводниками из ленточной меди. Разъемный контакт главных ножей контактной системы состоит из ламелей, связанных между собой попарно стяжной шпилькой или болтом с пружиной, обеспечивающей необходимое контактное давление.
Полюс разъединителя, к которому присоединяется привод, называется ведущим, остальные полюсы, присоединяемые тягами к ведущему,- ведомыми. При оперировании разъединителем контактные ножи поворачиваются на угол 90°.
Заземляющий нож представляет собой стальную трубку, один конец которой снабжен ламельным контактом, другой приварен к его валу. Неподвижный контакт заземляющего ножа укреплен на контактном ноже разъединителя. Заземляющие ножи включаются и отключаются ручным, а главные контактные ножи - ручным, электродвигательным или пневматическим приводом.
Для автоматического отключения обесточенного поврежденного участка линии или трансформатора используют отделители. Однополюсные отделители на напряжение 35 кВ соединяют в один трехполюсный аппарат. Привод отделителя обеспечивает автоматическое отключение и ручное включение аппарата.
Короткозамыкатели КРН-35 предназначены для создания искусственного КЗ, вызывающего отключение защитной питающей линии выключателя.
Короткозамыкатель состоит из основания, изоляционной колонки, на которой закреплен неподвижный контакт, и заземляющего ножа, соединяется с приводом тягой. Основание короткозамыкателя представляет собой сварную конструкцию, предназначенную для установки изоляционной колонки с неподвижным контактом. Для совместной работы короткозамыкателя с отделителем в цепь заземления встраивают трансформатор тока ТШЛ-0,5, вторичные обмотки которого соединяются с реле привода отделителя. Основание короткозамыкателя изолируют от земли изоляторами. Тяга привода имеет изолирующую вставку. После включения короткозамыкателя ток проходит по цепи: подводящая шина - неподвижный контакт - нож заземления - гибкая связь - шина, расположенная на изолирующей планке основания,- шина заземления, пропущенная через окно трансформатора тока,- земля.
Трансформаторы тока ТФЭМ-35 изготовляют одноступенчатыми. Они состоят из первичной и вторичной обмоток, помещенных в фарфоровую покрышку, заполненную трансформаторным маслом. Обмотки выполняют в виде двух звеньев, вставленных одно в другое. Первичную обмотку изготовляют из двух или четырех секций, которые соединяют последовательно, параллельно и смешанно в зависимости от коэффициента трансформации. Переключение секций осуществляется перемычками на выводах первичной обмотки.
Трансформаторы напряжения представляют собой обычные понижающие трансформаторы малой мощности. Их изготовляют одно- и трехфазными. Вторичное (низшее) напряжение, на которое включают измерительные приборы и приборы защиты, всех трансформаторов напряжения равно 100 В. Такие трансформаторы служат для питания катушек напряжения измерительных приборов.
Силовые трансформаторы предназначены для повышения или понижения напряжения переменного тока (рис. 3).
В настоящее время применяют различные силовые трансформаторы, которые характеризуются номинальной мощностью, классом напряжения, условиями и режимами работы, конструктивным исполнением. В зависимости от номинальной мощности и класса напряжения их подразделяют на несколько групп (габаритов).
По условиям работы, характеру нагрузки или режиму работы различают силовые трансформаторы общего назначения, регулировочные и специальные (шахтные, тяговые, преобразовательные, пусковые, электропечные).


Рис. 3. Трехфазный трехобмоточный трансформатор мощностью 16 MB * А 110/38, 5/11 кВ:
1 - вводы высокого напряжения (в.н.); 2 - вводы среднего напряжения (с.н.); 3- изоляционный цилиндр; 4 - вводы низкого напряжения (н.н.); 5 - привод переключателя; 6- выхлопная труба; 7- расширитель; 8- магнитопровод; 9 - переключатель ответвлений обмотки (в.н.); 10- обмотка (в.н.); 11 - экранирующие витки обмотки (в.н.); 12 - термосифонный фильтр; 13 - тележка; 14 - бак трансформатора; 15- трубчатый радиатор; 16 - электрические вентиляторы

Условное обозначение различных трансформаторов состоит из букв, характеризующих количество фаз и обмоток, вид охлаждения и переключения ответвлений, и цифр, характеризующих номинальную мощность и класс напряжения, год выпуска трансформатора данной конструкции (две последние цифры), климатическое исполнение и категорию размещения.
Буквой Т обозначают трехобмоточные трансформаторы (двух- обмоточные обозначения не имеют), буквой Н - трансформаторы с устройством РПН. Применяют и другие буквы: А (для автотрансформаторов перед обозначением числа фаз), Р (для трансформаторов с расщепленной обмоткой НН после обозначения числа фаз), 3 (для герметичных масляных трансформаторов или с негорючим жидким диэлектриком с защитной азотной подушкой после обозначения вида охлаждения), С (для трансформаторов собственных нужд в конце буквенного обозначения).
Номинальную мощность и класс напряжения указывают через тире после буквенного обозначения в виде дроби (числитель - номинальная мощность в киловольт-амперах, знаменатель - класс напряжения трансформатора в киловольтах).
Исполнения трансформаторов, предназначенных для работы в определенных климатических районах, обозначают буквами У, XЛ, Т (с умеренным, холодным, тропическим климатом).
В настоящее время электротехническая промышленность изготовляет масляные трансформаторы I и II габаритов (мощность до 630 кВ * А, класс напряжения до 35 кВ) типов ТМГ и ТМВГ новой серии. Отличительной особенностью этих трансформаторов является разъемная герметизированная конструкция бака, позволяющая исключать контакт внутреннего объема трансформатора с окружающей средой.
Эти трансформаторы полностью, до крышки, заполнены трансформаторным маслом, и температурные колебания его объема компенсируются за счет изменения объема бака с гофрированными стенками. Трансформаторы заполняют дегазированным маслом под глубоким вакуумом.
В зависимости от типа трансформатора бак изготовляют овальной или прямоугольной формы. Он состоит из верхней уголковой рамы, гофрированной стенки из тонкой листовой стали нижней обечайки с приваренным дном. Из конструкции бака исключены маслорасширитель, термосифонный и воздушный фильтры и радиаторы охлаждения. Герметичное исполнение и применение гофрированных стенок бака позволяют существенно снижать массу и габариты. Срок службы трансформаторов составляет 25 лет при сокращенном объеме текущего ремонта и без проведения капитальных ремонтов. Однако трансформаторы типов ТМГ и ТМВГ требуют более высокого уровня монтажа и эксплуатации. Гофрированные стенки бака выполнены из тонколистовой стали и чувствительны к механическим воздействиям. Поэтому монтажный и эксплуатационный персонал должен соблюдать повышенную осторожность при транспортировке, монтаже и текущих ремонтах герметизированных трансформаторов. При транспортировке трансформаторов раскрепление их с применением пластин не допускается.
В настоящее время внедряют новую серию трансформаторов 35 кВ мощностью 1000-6300 кВ * А. Масса трансформаторов новой серии и потери холостого хода снижены в среднем на 20 %.

Распределительным устройством (РУ) называют электроустановку, служащую для приема и распределения электроэнергии и содержащую коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства зашиты, автоматики и измерительные приборы.

Распределительные устройства электроустановок предназначены для приема и распределения электричества одного напряжения для дальнейшей передачи потребителям, а также для питания оборудования в пределах электроустановки.

Если все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе., оно называется открытым (ОРУ): при его расположении в здании - закрытым (ЗРУ). Распределительное устройство, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов и блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде называют комплектным и обозначают для внутренней установки КРУ, для наружной - КРУН.

Центр питания - распределительное устройство генераторного напряжения или распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции, к которые присоединены распределительные сети данного района.

Распределительные устройства (РУ) классифицируют по нескольким критериям, ниже приведем их виды и особенности конструкции.

Распределительные устройства до 1000 В

Распределительные устройства до 1000 В выполняются, как правило, в помещениях в специальных шкафах (щитах). В зависимости от назначения распределительные устройства 220/380 В (класс напряжения 0,4кВ) могут быть выполнены для питания потребителей либо исключительно для собственных нужд электроустановки.

Конструктивно распределительные устройства 0,4 кВ имеют защитные аппараты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), рубильники, выключатели-разъединители и соединяющие их сборные шины, а также клеммные колодки для подключения кабельных линий потребителей.

Помимо силовых цепей в низковольтных щитах может быть установлен ряд дополнительных устройств и вспомогательных цепей, а именно:

приборы учета электроэнергии и трансформаторы тока;

цепи индикации и сигнализации положения коммутационных аппаратов;

измерительные приборы для контроля напряжения и тока в различных точках распределительного устройства;

устройства сигнализации и защиты от замыканий на землю (для сетей конфигурации IT);

устройства автоматического ввода резерва;

цепи дистанционного управления коммутационными аппаратами с моторными приводами.

К низковольтным распределительным устройствам можно также отнести щиты постоянного тока, осуществляющие распределение постоянного тока от преобразователей, аккумуляторных батарей для питания оперативных цепей электрического оборудования и устройств релейной защиты и автоматики.

Высоковольтные распределительные устройства

Распределительные устройства класса напряжения выше 1000 В могут быть выполнены, как вне помещений – открытого типа (ОРУ) , так и внутри помещений – закрытого типа (ЗРУ) .

В закрытых распределительных устройствах оборудование размещается в сборных камерах одностороннего обслуживания КСО либо в комплектных распределительных устройствах типа КРУ .

Камеры типа КСО более предпочтительны для помещений ограниченной площади, так как они могут устанавливаться вплотную к стене либо друг к другу задними стенками. Камеры КСО имеют несколько отсеков, закрытых сетчатыми ограждениями либо сплошными дверцами.

КСО комплектуются различным оборудованием, в зависимости от их назначения. Для питания отходящих линий в камеру устанавливается высоковольтный выключатель, два разъединителя (со стороны шин и со стороны линии), трансформаторы тока, на лицевой стороне размещаются рычаги управления разъединителями, привод выключателя, а также низковольтные цепи и устройства защиты, реализованные для защиты и управления данной линией.

Камеры данного типа могут быть укомплектованы трансформаторами напряжения, разрядниками (ограничителями перенапряжения), предохранителями.

Распределительные устройства типа КРУ представляют собой шкаф, разделенный на несколько отсеков: трансформаторов тока и отходящего кабеля, сборных шин, выкатная часть и отсек вторичных цепей.

Каждый отсек изолирован друг от друга для обеспечения безопасности при обслуживании и эксплуатации оборудования шкафов КРУ. Выкатная часть шкафа, в зависимости от назначения присоединения может быть укомплектована выключателем, трансформатором напряжения, разрядниками (ОПН), трансформатором собственных нужд.

Выдвижной элемент относительно корпуса шкафа может занимать рабочее, контрольное (разобщенное) или ремонтное положение. В рабочем положении главные и вспомогательные цепи замкнуты, в контрольном - главные цепи разомкнуты, а вспомогательные замкнуты (в разобщенном последние разомкнуты), в ремонтном - выдвижной элемент находится вне корпуса шкафа и его главные и вспомогательные цепи разомкнуты. Усилие, необходимое для перемещения выдвижного элемента, не должно превышать 490 Н (50 кГс). При выкатывании выдвижного элемента проемы к неподвижным разъемным контактам главной цепи автоматически закрываются шторками.

Токоведущие части КРУ выполняются, как правило, шинами из алюминия или его сплавов; при больших токах допускается применение медных шин, при номинальных токах до 200 А - стальных. Монтаж вспомогательных цепей производится изолированным медным проводом сечением не менее 1,5 кв. мм, присоединение к счетчикам - проводом сечением 2,5 кв. мм, паяные соединения - не менее 0,5 кв. мм. Соединения, подвергающиеся изгибам и кручению, выполняются, как правило, многожильными проводами.

Гибкая связь вспомогательных цепей стационарной части КРУ с выдвижным элементом осуществляется с помощью штепсельных разъемов.

Шкафы КРУ, а также заземляющие ножи должны удовлетворять требованиям по электродинамической и термической стойкости к сквозным токам короткого замыкания. Для обеспечения требований по механической стойкости регламентировано количество циклов, которые должны выдерживать шкафы КРУ и его элементы: разъемные контакты главных и вспомогательных цепей, выдвижной элемент, двери, заземляющий разъединитель. Количество циклов включения и отключения встроенного комплектующего оборудования (выключатели, разъединители и др.) принимается в соответствии с ПУЭ.

Для обеспечения безопасности шкафы КРУ снабжаются рядом блокировок. После выкатывания выдвижного элемента все токоведущие части главных цепей, которые могут оказаться под напряжением, закрываются защитными шторками. Эти шторки и ограждения не должны сниматься или открываться без помощи ключей или специальных инструментов.

В шкафах КРУ стационарного исполнения предусматривается возможность установки стационарных или инвентарных перегородок для отделения частей оборудования, находящихся под напряжением. Не допускается использовать для заземления болты, винты, шпильки, выполняющие роль крепежных деталей. В местах заземления должны быть надпись «земля» или знак заземления.

Вид шкафа КРУ определяется схемой главной цепи КРУ. Основным электрическим аппаратом, определяющим конструкцию шкафа, является выключатель: применяются маломасляные, электромагнитные, вакуумные и элегазовые выключатели. Схемы вторичных цепей чрезвычайно разнообразны и полностью пока не унифицированы.

Комплектные устройства могут иметь различную конструкцию, например, с элегазовой изоляций – КРУЭ либо предусмотренные для наружной установки – КРУН , которые можно монтировать вне помещений.

Распределительные устройства открытого типа предусматривают установку электрического оборудования на металлических конструкциях, на бетонных фундаментах, без дополнительной защиты от внешних воздействий. Вспомогательные цепи оборудования ОРУ монтируют в специальных шкафах, имеющих защиту от механических воздействий и влаги.

Распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типов классифицируются по нескольким критериям, в зависимости от их конструктивного исполнения (схемы).

Первый критерий – способ выполнения секционирования . Различают распределительные устройства с секциями шин и системами шин. Секции шин предусматривают питание каждого отдельного потребителя от одной секции, а системы шин позволяют переключать одного потребителя между несколькими секциями. Секции шин соединяются секционными выключателями, а системы шин – шиносоеденительными. Данные выключатели позволяют запитывать секции (системы) друг от друга в случае потери питания на одной из секций (систем).

Второй критерий – наличие обходных устройств – одной или нескольких обходных систем шин, которые позволяют выводить в ремонт элементы оборудования без необходимости обесточения потребителей.

Третий критерий – схема питания оборудования (для открытых РУ) . В данном случае возможно два варианта схемы – радиальная и кольцевая. Первая схема упрощенная и предусматривает питание потребителей через один выключатель и разъединители от сборных шин. При кольцевой схеме питание каждого потребителя осуществляется от двух-трех выключателей. Кольцевая схема более надежная и практичная в плане обслуживания и эксплуатации оборудования.

Вырабатываемая станциями электрическая энергия поступает к месту потребления через систему взаимосвязанных передающих, распределяющих и преобразующих электроустановок. Передача электроэнергии осуществляется по воздушным линиям электропередачи с напряжением от нескольких сот до сотен тысяч вольт. Электрическая энергия по системным воздушным сетям передается с напряжением 35, 110, 150, 220 кВ и выше по шкале номинальных напряжений.

Установки, служащие для приема и распределения электроэнергии, называются распределительными устройствами (РУ). Они содержат коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и другие), а также устройства защиты, автоматики и . К РУ относятся центры питания (ЦП), распределительные пункты (РП), распределительные линии (РЛ).

Центром питания называются РУ генераторного напряжения электростанции или РУ вторичного напряжения понижающей подстанции энергосистемы с системой регулирования, к которым присоединяются распределительные сети конкретного района.

Распределительным пунктом называется подстанция промышленного предприятия или городской электрической сети, предназначенная для приема и распределения электроэнергии с одним напряжением без ее преобразования.

Распределительной называется линия, питающая ряд трансформаторных подстанций от ЦП или РП, а также крупные электроустановки.

Распределительные устройства могут быть открытые (ОРУ - все или основное оборудование расположено на открытом воздухе) и закрытые (ЗРУ - оборудование расположено в здании). Особо надо выделить наиболее распространенные комплектные распределительные устройства (КРУ), состоящие из полностью или частично закрытых шкафов либо блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемые в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и выпускаемые как для внутренней, так и для наружной установки.

Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения электроэнергии и состоящую из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений.
Подстанция, на которой напряжение переменного тока преобразуется с помощью трансформатора, называется трансформаторной (ТП). Если напряжение переменного тока на ТП преобразуется в более низкое, ее называют понижающей, а если в более высокое - повышающей.

На трансформаторных подстанциях устанавливают трансформаторы, служащие для изменения напряжения. Одновременно с трансформацией напряжения обычно изменяется и число линий. Например, подходят к ТП одна или две линии высокого напряжения, а отходят от нее несколько линий низкого напряжения.

Различают два типа трансформаторных подстанций: открытые, в которых основное оборудование располагается на открытых площадках, и закрытые, оборудование которых размещается в помещениях.
Если на подстанции трансформация напряжения не производится, а изменяется только число линий, то она называется распределительной.

Преобразовательные подстанции служат для выпрямления переменного тока или преобразования постоянного тока в переменный. На всех подстанциях устанавливают аппараты для переключения электрических сетей и различные контрольно-измерительные приборы.

Электрические сети подразделяются по напряжению на сети низкого - до 1 кВ - и высокого - более 1 кВ напряжения.

Большинство промышленных предприятий получают электроэнергию от подстанций. На подстанциях устанавливается два и более трансформатора, через которые энергия от энергосистемы по линиям высокого напряжения (35, 110 или 220 кВ) передается на секционированные рабочие (или резервные) шины с напряжением 6-10 кВ.

Подстанция, питающаяся непосредственно от энергетической системы (либо заводской электростанции), называется главной понижающей подстанцией (ГПП) предприятия, а подстанция, на которой напряжение понижается непосредственно для питания электроприемников одного или нескольких цехов, - цеховой трансформаторной подстанцией (ТП).

Трансформаторные и преобразовательные подстанции, как и распределительные устройства, поставляются комплектными (КТП, КПП) в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
Измерение тока и напряжения на шинах распределительных устройств и в электрических цепях производится с помощью трансформаторов тока или трансформаторов напряжения, служащих для понижения тока или напряжения первичных цепей электроустановок переменного тока, а также для питания катушек измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики, присоединяемых к их вторичным обмоткам.

Применение измерительных трансформаторов позволяет:

• измерять любые напряжения и токи обычными измерительными приборами со стандартными обмотками, рассчитанными на напряжение 100 В и ток 5 А;
• отделять измерительные приборы и реле от напряжений свыше 380 В, обеспечивая безопасность их обслуживания.

Первичная обмотка измерительного трансформатора находится под воздействием измеряемой величины, а вторичная - замкнута на измерительные приборы и приборы защиты.

Прикосновение к измерительным приборам, непосредственно включенным в цепь высокого напряжения, опасно для человека, поэтому в этом случае измерительные приборы и аппаратура автоматической защиты (реле) включаются во вторичную цепь измерительных трансформаторов, связанную с цепью высокого напряжения только через магнитный поток в сердечнике. Кроме того, измерительные трансформаторы служат для расширения пределов измерения приборов переменного тока, подобно добавочным резисторам и шунтам. Применение измерительных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации позволяет использовать приборы со стандартными пределами измерений (100 В и 5 А) при определении самых различных напряжений и токов.

Различают два вида измерительных трансформаторов: трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.

Трансформаторы напряжения питают обмотки напряжения измерительных приборов и реле (вольтметров, частотомеров, счетчиков, ваттметров, реле напряжения, мощности и др.) в установках с напряжением 380 В и выше.

Трансформаторы тока питают токовые обмотки измерительных приборов и реле (амперметров, счетчиков, ваттметров, реле тока, мощности и др.).

Источниками электроснабжения большинства промышленных предприятий являются энергетические системы, но некоторые предприятия получают энергию от собственных заводских электростанций. Выработка и распределение энергии в пределах предприятия от собственных электростанций производится в основном в генераторном режиме с напряжением 6 и 10 кВ.

Электрические цепи распределительных устройств и подстанций могут быть первичными и вторичными.
К первичным цепям относятся шиноустройства и токоведущие части аппаратов, соединяемые в определенной последовательности.

Ко вторичным относятся цепи, с помощью которых в первичных цепях РУ подстанций осуществляются электрические измерения, релейная защита, сигнализация, дистанционное управление и автоматизация, т.е. вторичные цепи обеспечивают контроль, защиту, удобное и безопасное обслуживание первичных цепей.
На принципиальных схемах первичных цепей показывают все основные элементы электроустановки: шиноустройства, разъединители, выключатели, предохранители, трансформаторы, реакторы и др., а также соединения между ними. Чтобы лучше представить себе работу установки и ее отдельных участков, в первичных схемах обычно показывают без электрических соединений основные приборы и аппараты вторичных цепей, измерительные приборы, приборы релейной защиты и автоматики. Современные РУ могут иметь различные схемы соединений.

Необходимо помнить, что отключение свободной от нагрузки линии связано с разрывом ее зарядного тока, который тем больше, чем длиннее линия.

Установленный вместо разъединителя выключатель нагрузки позволяет отключать и включать линию при нагрузке в пределах номинальной.

В этом случае на присоединении устанавливаются измерительные трансформаторы тока, а линейный и шинный разъединители служат для снятия напряжения с выключателя и трансформаторов тока при осмотре, ремонте, проверке и других работах. Так как действия с разъединителями возможны только при отключенном выключателе, который разрывает цепь тока, порядок отключения линии следующий: сначала отключают выключатель, затем линейный разъединитель и, наконец, шинный разъединитель. Порядок включения линии обратный. Такой вариант присоединения к РУ применяется для линий с большими нагрузками и большим током короткого замыкания.

Обычно такая схема применяется для присоединения воздушных линий. Заземляющие ножи в этом случае служат для заземления и закорачивания линии после отключения, так как в отключенной линии возможно возникновение электрических зарядов, индуктируемых атмосферным электричеством или рядом проложенными линиями. Разрядники предназначены для отвода в землю электрических зарядов атмосферного электричества, создающих во включенной линии значительные перенапряжения, опасные для всей установки.

В открытых РУ разрядники присоединяются непосредственно к главным шинам.
Для отключения этого трансформатора от сети служит шинный разъединитель (отключение должно производиться только при холостом ходе трансформатора); защита от высокого и низкого напряжений выполняется плавкими предохранителями.

В эту схему входят выключатель, предназначенный для оперативных переключений, и релейная защита (РЗ), приборы которой получают питание от измерительных трансформаторов тока.
Применение комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций позволяет сократить сроки монтажных работ, снизить их стоимость и улучшить качество.