Комплектные распределительные устройства 110 кВ с элегазовой изоляцией

Новой ступенью в строительстве электрических подстанций стали компактные распределительные устройства, размещаемые в зданиях. Возможность строительства закрытых распределительных устройств на высокие напряжения появилась с развитием оборудования, имеющего повышенные изоляционные характеристики при небольших габаритных размерах.

Уменьшение габаритов оборудования связано с применением передовых технологий гашения дуги, исследованием изоляционных свойств различных газов, находящихся под давлением. Наиболее широкое применение в высоковольтном оборудовании получил электротехнический газ (элегаз), не имеющий запаха, цвета и абсолютно не горючий, к тому же при температуре до 225ºС химически не активный.

Элегаз получил популярность за большую диэлектрическую прочность в сравнении с воздухом, а также способность быстро рекомбинироваться после диссоциации под воздействием температуры дуги. Гашение дуги в элегазовом промежутке состоит в том, что дуга при прохождении тока через ноль гаснет, а температура разогретых газов в межэлектродном пространстве забирается плазмой, которая при температуре около 1700 ºС обладает повышенной теплоемкостью. В результате, элегаз в промежутке между контактами успевает восстановить свои диэлектрические свойства.

Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией имеют модульное строение. Каждый модуль представляет собой отдельный вид оборудования, и может быть скомпонован с другим модулем при помощи фланцевого соединения. Все оборудование размещается в алюминиевых трубах и постоянно находится под избыточным давлением.

С одной стороны повышенное давление ухудшает условия горения электрической дуги, с другой стороны не дает воздуху из окружающей среды проникнуть внутрь герметичного сухого пространства. Элегаз выполняет функцию изолирующей и охлаждающей среды для любого вида оборудования в КРУ-110 кВ.

Для сборки ячеек с элегазовой изоляцией предусмотрен следующий набор оборудования:

• полюс выключателя, служит для коммутации цепей под нагрузкой в нормальных и аварийных режимах;
  
• разъединитель, создает видимый разрыв при выводе оборудования в ремонт;
  
• заземляющие ножи, используют для вывода оборудования в ремонт;
  
• соединительные патрубки;
  
• сильфоны - для компенсации температурных расширений металлических составляющих ячейки;
  
• трансформаторы напряжения;
  
• трансформаторы тока;
  
• секции сборных шин;
  
• распределительные шкафы;
  
• шкафы контроля давления в оборудовании.
  

Ячейки КРУ-110 кВ выполняют следующих типов:

• линейная ячейка;
  
• секционная;
  
• шиносоединительная;
  
• ячейка трансформатора напряжения.
  

Линейная ячейка состоит из выключателя, двух шинных разъединителей, линейного разъединителя, двух заземляющих ножей в сторону выключателя, последовательно установленных трансформаторов тока по обе стороны выключателя, агрегатного шкафа в котором находится сигнальная и контрольная аппаратура.

Ячейки линейного типа связывают секции шин с отходящими линиями. Наличие двух шинных разъединителей позволяет запитывать потребителя от разных секций шин, при ремонтной схеме.

Секционные ячейки выключателем не оборудуются, они предназначены только для создания видимого разрыва при выводе в ремонт секции шин. Отключение разъединителя производят при отсутствии тока нагрузки в цепи, то есть когда СШ находится под напряжением со стороны питания. Секционные ячейки оснащают трансформаторами напряжения, для контроля уровня напряжения в сети, синхронизации СШ при вводе их в работу, а также для питания цепей учета.

Ячейка ТН состоит из трансформатора напряжения, разъединителя и заземляющих ножей в сторону ТН и в сторону СШ. Как правило, СШ на подстанциях заземляются только в одном месте в ячейке ТН. Для присоединения к линейной ячейке кабеля применяются кабельные ввода специальной конструкции, а для воздушных линий газонаполненные ввода.

Давление элегаза в модулях с выключателем и измерительными трансформаторами составляет 6 бар, при температуре 20 ºС. В модулях с другим оборудованием давление составляет 2,5 бар. Крепление модулей между собой осуществляется фланцевыми болтовыми соединениями или эпоксидными литыми изоляторами.

В центре герметичных изоляторов предусмотрено отверстие для прохода токопроводов и выхода аппаратных зажимов. Для удобства обслуживания каждая полость оборудования разделена на отсеки. Отсеки между собой не герметизируются, но относительно окружающей среды они герметичны.

Такая конструкция позволяет производить замену отдельных элементов без полного демонтажа оборудования. Каждая герметичная полость имеет обособленную систему газоснабжения, индивидуальную арматуру для крепления манометров, вентилей и прочего вспомогательного оборудования.

Если последовательно соединены несколько типов модулей, работающих под одинаковым давлением, их объединяют в общую полость. Ячейки с ТН снабжаются элегазом отдельно. Алюминиевые корпуса, в которых проходят токопроводы СШ соединены фланцами и объединены в общую магистраль с одним давлением. Изоляция токоведущих частей от корпуса выполнена литыми изоляторами, присоединяемыми к фланцам с помощью болтов.

Требования к качеству обработки всех деталей очень высоки. Мельчайшие шероховатости накапливают пыль и продукты разложения элегаза. В результате в полости создается неравномерно распределенное электрическое поле, которое ухудшает диэлектрические свойства элегаза.

Преимущество закрытых распределительных устройств очевидно. Оборудование не подвержено воздействию атмосферных явлений, отсутствует возможность перекрытия ошиновки посторонними предметами. Исключена возможность проникновения грызунов в герметичные шкафы со вторичными цепями.

Не требуется чистка изоляции, условия работы обслуживающего персонала намного комфортней, чем в открытых распределительных устройствах. Площадь размещения КРУ-110 намного меньше открыто установленного оборудования, что является немаловажным фактором при проектировании ПС.

Однако, есть и недостатки КРУ, связанные с оперативным обслуживанием, в части проведения переключений. О положении коммутационного аппарата можно судить только по указателю привода через технологическое окно. Однако, если тяга привода оборвана, то заземляющий нож может остаться включенным, несмотря на указатель отключенного привода.