КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА С ЭЛЕГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
Применение элегаза SF6 в качестве изоляции позволяет создать КРУ на высокие напряжения (в мировой практике до 800 кВ). Элегаз обладает высокими электроизоляционными и дугогасительными свойствами, не токсичен, не горит, не образует взрывоопасных смесей. Выключатели, разъединители, трансформаторы тока с элегазовой изоляцией имеют значительно меньшие габариты, чем такие же аппараты с масляной и фарфоровой изоляцией. Каждый элемент в КРУ с элегазовой изоляцией (КРУЭ) заключают в металлический герметичный заземленный кожух, заполненный элегазом под избыточным давлением. Отдельные элементы (блоки) соединяют с помощью газоплотных фланцев, а электрические соединения выполняют стержневыми шинами, размешенными в металлических корпусах с элегазом, и втычными контактами розеточного типа. Деление КРУЭ на блоки позволяет при замене одного из них сохранить газовое заполнение в остальной части. Ячейки КРУЭ серии ЯЭ на 110 и 220 кВ разработаны научно-исследовательским институтом высоковольтного аппаратостроения (НИИВА) для схем с одной и двумя системами шин. По функциональному назначению ячейки КРУЭ могут быть линейные, шиносоединительные, трансформаторов напряжения и секционные.
Рис. 1. КРУЭ 110 кВ с элегазовой изоляцией. Ячейка линейная ЯЭ-110Л-23У4:
1 – шкаф управления; 2, 6 – заземлители; 3 – вариант присоединения токопровода; 4 – линейный разъединитель; 5 – сборные шины; 7 – кабельные вводы; 8 – шинные разъединители; 9 – выключатель; 10 – трансформатор тока.
На рис. 1 показана линейная ячейка ЯЭ-110Л-23У4 — ячейка элегазовая, на 110 кВ, линейная 2 — для схемы с двумя системами шин; 3 — разноименные фазы в ряду; У — климатическое исполнение; 4 — категория размещения (в закрытом отапливаемом помещении). Три фазы сборных шин 5 находятся в одном общем металлическом кожухе, что позволяет уменьшить габариты. Электрическая прочность элегаза позволяет это сделать. Ответвления от сборных шин входят в блок шинных разъединителей 8, которые соединены стержневым проводником. Последний может быть заземлен с помощью заземлитсля 6. Далее следует блок трансформатора тока 10 и выключатель 9. Начиная с шинных разъединителей, фазы ячейки разделены. При выходе из выключателя установлен еще один блок трансформаторов тока 10. Через переходные блоки токоведущие части подходят к линейному разъединителю 4 с двумя заземлителями 2. Ячейка присоединяется к кабельному вводу 7. Для каждого полюса предусмотрен шкаф управления 1, в котором находятся ключи управления разъединителями, электроконтактные манометры, ряды контактных зажимов всех вторичных цепей полюса, контакторы, аппаратура дистанционного привода, блокировок и др. Избыточное давление элегаза в выключателе составляет 0,6 МПа, в отсеке трансформатора напряжения — 0,4 МПа, в других элементах — 0,25 МПа.
Если вывод к кабелям надо сделать влево, то токопровод 3 присоединяется с другой стороны. На рис. 6.9 условно изображены фазы сборных шин, разъединители, заземлители, выключатель на соответствующих блоках ячейки.
В КРУЭ на 220кВ в отличие от КРУЭ на 110 кВ принято однофазное исполнение сборных шин. Каждая фаза расположена внутри заземленных металлических корпусов и крепится литыми эпоксидными изоляторами. Таким образом, ячейки КРУЭ выполняются с раздельными фазами, все оборудование, включая сборные шины, разнесено по фазам (рис. 6.10). Блок сборных шин 7 в ячейках ЯЭГ-220 расположен в нижней части, а выключатель 3— вертикально. Кабельные выводы присоединяются к блоку 8, Расположение всех остальных блоков можно проследить по схеме электрических соединений ячейки.
Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией имеют следующие достоинства: уменьшение требуемой площади в 10—15 раз, увеличение межремонтных периодов, полную автоматизацию обслуживания, полную пожаро- и взрывобезопасность, биологическую безопасность для окружающей среды (отсутствие электрических и магнитных полей, низкий уровень шума, отсутствие радиопомех).
Недостатками являются относительно высокая стоимость элегаза, ограничение нижних рабочих температур окружающего воздуха (не ниже -5 ˚С), что приводит к необходимости установки КРУЭ в закрытых помещениях или под землей.
Рис. 2. Полюс ячейки ЯЭГ-220Л-13УХЛ4:
а – конструкция: 1 – металлоконструкция; 2 – привод; 3 – выключатель; 4 – трансформаторы тока; 5 – разъединители; 6 – заземлители; 7 – сборные шины; 8 – блок; б – электрическая схема ячейки.
Причиной ограничения нижних температур является сжижение элегаза при -30 ˚С, а следовательно, изменение в сторону ухудшения его изоляционных и дугогасительных свойств. Для открытой установки КРУЭ в местностях, где температура воздуха опускается ниже -30 ˚С, должен быть решен вопрос о возможности подогрева элегаза и всего выключателя.
Применение КРУЭ позволяет выполнить компактные городские понижающие подстанции 220/110/10 кВ в центре нагрузок, что очень важно в застройках большой плотности и на промышленных предприятиях.
КРУЭ находит применение:
— на объектах металлургии и химии, а также на ТЭЦ с сильно загрязненной атмосферой;
— в труднодоступных районах, особенно вечной мерзлоты, с полностью автоматизированными подстанциями;
— в береговых районах с солевыми туманами;
— на гидростанциях в
скальном грунте, с ограниченными площадями для подстанции;
— на подстанциях 750 кВ и выше, где эксплуатация традиционного оборудования затруднена по соображениям экологии.
Строительство подстанций с КРУЭ дает экономию строительно-монтажных работ, в 7 — 8 раз сокращает расход металлоконструкций. Применение КРУЭ имеет большие перспективы.
Кроме рассмотренных выше серий КРУЭ, применяются герметизированные элегазовые РУ, выпускаемые фирмой АББ. КРУЭ серии ЕLK и ЕХК собираются из отдельных модулей по различным схемам. Достоинством этой серии являются: компактность; низкая чувствительность к внешним воздействиям; повышенная безопасность и надежность; небольшая масса (ячейка ЕХК с электронно-оптическим трансформатором напряжения имеет массу 2500 кг, а ячейка ЯЭ с трансформатором напряжения ЗНОГ-110 — 3600 кг); большой срок службы и др.
Устройства КРУЭ компании АББ выпускаются на напряжения 72,5 — 170 кВ; 245—525 кВ; 800 кВ. В 1998 г. постоянно находились в эксплуатации около нескольких миллионов элегазовых аппаратов различного типа.