Комплектное распределительное устройство наружной установки (К-59)

КРУ серии К-59 изготавливаются для различных условий эксплуатации:

- 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);

- для эксплуатации внутри помещений (КРУ внутренней установки) - серий К-59УЗ, К-61УХЛЗ, КСО-96УЗ.

Основные технические характеристики ячеек типов: К-59У1, К-59ХЛ1, К-59УЗ, К-59Т1, К-59БРХЛ1, К-59БРТ1, КСО-96УЗ:

ПОКАЗАТЕЛЬ К-59У1 К-59ХЛ1 К-59УЗ K-59T1 К-59БРХЛ1 К-59БРТ1 КСО-96УЗ
Номинальное напряжение (линейное), кВ Наибольшее рабочее напряжение (линейное), кВ
  6,0; 10,0
  7,2; 12,0  
6,0;   7,2;
 
6,0; 10,0
  7,2; 12,0  
Номинальный ток главных цепей ячеек, А при частоте 50 Гц при частоте 60 Гц        
630; 1000; 1600; 2600
630; 1000; 1250; 2300  
   
630; 1000 1250;2000
630; 1000; 1800
  80; 400; 630
  80; 400; 630
  630; 800
  630; 800
Тип встроенного выключателя по принципу гашения дуги масляный; вакуумный; элегазовый масляный; вакуумный масляный; вакуумный вакуумный; выключатель нагрузки автогазовый
Номинальный ток отключения выключателя, встроенного в КРУ, кА Номинальный ток электро- динамической стойкости, кА  
16,0; 20,0; 31,5
  51,0; 81,0
 
20,0; 31,5
  51,0; 81,0
 
20,0
  26,0
 
16.0
  51,0
Габаритные размеры, мм высота глубина ширина одной ячейки
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2780)
 
 
 
 
 
 
 
 
Масса транспортного блока из шести ячеек, кг              

Рис. 1 Устройство ячейки КРУ серии К-59 

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:

- выкатные части КРУ:

- 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);

- 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);

- с вакуумным выключателем ВВЭ-М 10-20 (1600 А, 20 кА);

- 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);

- выключатель нагрузки автогазового типа ВНА - 10/630У2;

- розеточный контакт типа «Тюльпан» (1600 А, 20 кА; 630-1600 А, 31,5 кА);

- 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);

- светодатчик дуговой защиты (ток КЗ 0.5 - 31.5 кА);

- 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:

- 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;

- 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. 2 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. 3: 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. 2 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. 3 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:

Номинальное напряжение, кВ Испытательное напряжение, кВ
Полный грозовой импульс положительной и отрицательной полярности, максимальное значение1 Коммутационный импульс положительной и отрицательной полярности, максимальное значение2 Промышленной частоты, одноминутное действующее3
ГОСТ МЭК относительно земли между разомкнутыми контактами относительно земли между разомкнутыми контактами относительно земли между разомкнутыми контактами
        - -    
-       - -    
        - -    
             
               

Примечания:

1 Для электромагнитных ТН указанные нормы относятся также и к срезанному грозовому импульсу

2 Указанные напряжения относятся к изоляции в сухом состоянии, а для вводов КРУЭ воздух – элегаз категории размещения 1 – также к изоляции относительно земли под дождем

3 Одного и того же полюса выключателя или разъединителя.

 

Основные параметры ячеек следующих типов: ЯЭО-110, ЯЭГ-220, ЯЭУ-3ЗО, ЯЭУ-500.

 

Наименование параметра Значение параметра для типа ячейки
ЯЭО-110 ЯЭГ-220 ЯЭУ-3ЗО ЯЭУ-500
Номинальное напряжение и соответствующее ему наибольшее рабочее напряжение, кВ 110/126 220/252 330/362 500/525
Испытательное напряжение грозового импульса относительно земли, кВ            
Номинальная частота тока, Гц 50/60 50/60 50/60 50/60
Параметры сквозного тока короткого замыкания:        
ток термической стойкости, кА        
ток электродинамической стойкости, кА        
номинальная длительность короткого замыкания во внешней цепи, с        
Номинальное напряжение постоянного тока цепей управления (ЦУ) и вспомогательных цепей (ВЦ), В        
Утечка элегаза из ячейки в год, %