Конструкции закрытых распределительных устройств конспект

Обновлено: 08.07.2024

Доставка электрической энергии к потребителям требует организации и устройства соответствующей материально-технической базы, важнейшими элементами которой выступают распределительные устройства. Рассмотрим основные разновидности распределительных устройств, их назначение и характеристики, порядок подключения и требования.

Назначение распределительных устройств

Распределительными устройствами называют электроустановки, принимающие и распределяющие электроэнергию в ходе доставки её к потребителям. Кроме доставки энергии по назначению, РУ служат для подачи напряжения соответствующих характеристик на оборудование электроустановок и коммутационных систем.

Классификация

Различают несколько классификаций РУ по различным особенностям. Распределительные устройства, в зависимости от условий эксплуатации бывают(чтобы увеличить схему кликните по ней):

Указанные РУ могут различаться по следующим критериям:

способу разделения – в виде отдельных секций или с шинными системами. Шинные системы могут переключать потребителей от одной секции к другой. Если выполняются отдельные секции, потребитель подключается персонально;
схеме подключения устройств – кольцевым и радиальным способом. При кольцевой схеме один объект подключается к нескольким выключателям. Если устраивается радиальная схема – потребители питаются посредством разъединителей сборных шин с помощью одного выключателя. Радиальный способ более простой, а кольцевой – надёжнее и практичнее для обеспечения работы электрооборудования;
присутствия обходных элементов – данная система позволяет производить ремонт оборудования без отключения абонентов.

В дополнение к перечисленным разновидностям используется элегазовое оборудование, предусматривающее помещение установок внутрь пространства, заполненного специальным составом с высокими свойствами безопасности.

Конструкция – КРУ

Также применяются комплектные распределительные устройства (КРУ), состоящие из типовых модулей, помещённых в шкафы. Такие элементы содержат необходимые предохранительные блоки, выключатели и другие составляющие и поставляются в готовом виде, не требующем комплектации. Если устройство предполагает наружную установку, его называют КРУН. Такой модуль предусматривает наличие соответствующей защиты.

В зависимости от класса напряжения, параметров сети, численного состава абонентов, предусмотрено наличие следующих распределительных устройств:

сборных камер;
комплектных распределительных устройств;
пунктов по ведению коммерческого учёта;
комплектных трансформаторных подстанций;
пунктов по автоматическому регулированию напряжения;
панелей щитов распределения;
распределительных низковольтных щитков;
шкафов по учёту электрической энергии наружного размещения для частных домов;
устройств по контролю параметров.

Детальнее об особенностях РУ по характеристикам напряжения.

Подробнее про РУ можете найти в этой книге(про РУ со страницы 392): Открыть книгу

РУ до 1 кВ

Указанные элементы комплектуют и размещают в специальных шкафах или щитках. Их назначение может предусматривать передачу энергии потребителям или запитку собственного оборудования.

Кроме основных систем, такие модули могут снабжаться дополнительными устройствами:

токовыми трансформаторами и приборами учёта электрической энергии;
индикационными цепями и сигнализаторами положения коммутационных переключателей;
измерительными блоками для определения технических характеристик цепей;
сигнализационными и защитными устройствами от замыканий на землю;
аппаратами автоматического включения резервных цепей;
дистанционными системами управления.

Низковольтные распределительные устройства могут включать модули с постоянным током, распределяющие напряжение от источников питания к оборудованию и потребителям.

Высоковольтное оборудование

Данные системы рассчитаны на работу элементов в условиях напряжения выше 1 кВ.

РУ могут комплектоваться в шкафах, разделённых на отдельные отсеки с токовыми трансформаторами, отходящими кабелями, сборными шинами, выкатной частью и отсеками вторичных цепей.

Отдельные отсеки надёжно изолируются, для обеспечения безопасности эксплуатации. В выкатных модулях, учитывая назначение, размещаются выключатели, трансформаторы напряжения, разрядники, трансформаторы собственных потребностей.

Расположение выдвижного элемента может предусматривать нахождение в рабочем, контрольном (разобщённом) или ремонтном положении. Если аппарат в работе, замыкаются главные и вспомогательные схемы. Для контрольного положения характерно разомкнутое состояние главных и замкнутое – вспомогательных цепей. При ремонтном положении обе цепи размыкаются, а выдвижной элемент располагается за пределами шкафа.

Шины токоведущих элементов выполняются из алюминия или сплавов на его основе. При применении токов большой величины используются медные элементы, а если значение номинального электротока в пределах 200 А – из стали.

Безопасность работы оборудования обеспечивается за счёт соответствующих блокирующих систем. Применяются шторки и ограждения, закрывающие выкаченный выдвижной элемент и не допускающий возможность включения оборудования в таком состоянии.

Грамотное использование и комплектация распределительных устройств обеспечивает надёжную подачу энергии потребителям в заданных параметрах и безопасность эксплуатации энергетического оборудования.

Закрытые РУ наиболее часто сооружают до 10 кВ включительно. При затруднении с получением нужной для размещения ОРУ площадки, при расположении на предприятиях в стесненных условиях, в районах с загрязненным воздухом, разрушающе действующим на открытые токоведущие части и снижающим изоляционные свойства фарфора, а также в северных районах с очень низкой температурой и обильными снегопадами, строят ЗРУ 35 и 110 кВ. При этом ЗРУ 110 кВ сооружают с применением оборудования, предназначенного для ОРУ.
Закрытые РУ размещают в одно-, двух- или трехэтажных зданиях из унифицированных сборных железобетонных конструкций. Закрытые РУ 6 и 10 кВ и подстанции, размещают во встроенных, пристроенных или отдельно стоящих зданиях из кирпича или сборного железобетона, сооружаемых на фундаментах из железобетонных блоков.
Закрытые РУ 35 и 110 кВ размещают в отдельно стоящих зданиях из сборного железобетона. Размеры помещений зависят от типа применяемого электрооборудования, схемы главных цепей, схемы заполнения и допустимых размеров ширины коридоров и проходов в ЗРУ, камерах трансформаторов и помещениях щитов (табл. 4). При компоновке ЗРУ и подстанций учитывают действующие строительные стандарты и размеры типовых элементов из сборного железобетона: железобетонные плиты, балки, кровельные и междуэтажные перекрытия.

При проектировании помещений ЗРУ и подстанций учитывают требования ПУЭ, основные из которых приведены ниже. Помещения РУ отделяют от прочих помещений стенами или перегородками и перекрытиями. Распределительные устройства выше 1 и до 1 кВ, как правило, размещают отдельно. В зависимости от длины в помещении РУ устраивается один (при длине до 7 м) или два выхода (при длине свыше 7 и до 60 м), расположенные по его концам (допускается располагать выходы из РУ на расстоянии до 7 м от его торцов).
Двери из РУ открываются в направлении других помещений, наружу или в сторону РУ с низшим напряжением, и имеют самозапирающиеся замки, открываемые с внутренней стороны помещения без ключа. Устройство порогов в дверях не допускается.
Наибольшее распространение при монтаже современных ЗРУ и подстанций 6 и 10 кВ получили комплектные устройства. Комплектные распределительные устройства компонуются из сборных камер одностороннего обслуживания (КСО-272 и КСО-366) или шкафов КРУ-2-6, КРУ-2-10, КР-Ю/500, K-XII, K-XV. Они поставляются по заказным схемам с установленными в камерах и шкафах аппаратами главной цепи, с приборами защиты, измерения, учета и сигнализации, с полной ошиновкой и проводками вторичной цепи в пределах камер.

Открытое распределительное устройство (ОРУ)

Масляный выключатель в ОРУ

Конструктивные особенности

Открытое распределительное устройство (ОРУ) — это такое распределительное устройство, оборудование которого располагается на открытом воздухе. Все элементы ОРУ размещаются на бетонных или металлических основаниях. Расстояния между элементами выбираются согласно ПУЭ. На напряжении 110 кВ и выше под устройствами, которые используют для работы масло (масляные трансформаторы, выключатели,реакторы) создаются маслоприемники — заполненные гравием углубления. Эта мера направлена на снижение вероятности возникновенияпожара и уменьшение повреждений при аварии на таких устройствах.

Сборные шины ОРУ могут выполняться как в виде жёстких труб, так и в виде гибких проводов. Жёсткие трубы крепятся на стойках с помощью опорных изоляторов, а гибкие подвешиваются на порталы с помощью подвесных изоляторов.

Территория, на которой располагается ОРУ, в обязательном порядке огораживается.

Преимущества

§ ОРУ позволяют использовать сколь угодно большие электрические устройства, чем, собственно, и обусловлено их применение на высоких классах напряжений.

§ Изготовление ОРУ не требует дополнительных затрат на строительство помещений.

§ ОРУ удобнее ЗРУ в плане расширения и модернизации

§ Возможно визуальное наблюдение всех аппаратов ОРУ

Недостатки

§ Эксплуатация ОРУ затруднена в неблагоприятных погодных условиях, кроме того, окружающая среда сильнее воздействует на элементы ОРУ, что приводит к их раннему износу.

§ ОРУ занимают намного больше места, чем ЗРУ.

КРУ.

Комплектное распределительное устройство (КРУ) — распределительное устройство, собраное из типовых унифицированых блоков (т. н. ячеек) высокой степени готовности, собранных в заводских условиях. На напряжении до 35 кВ ячейки изготовляют в виде шкафов, соединяемых боковыми стенками в общий ряд. В таких шкафах элементы с напряжением до 1 кВ выполняют проводами в твердой изоляции, а элементы от 1 до 35 кВ — проводниками с воздушной изоляцией.

Для напряжений выше 35 кВ воздушная изоляция не применима, поэтому элементы, находящиеся под высоким напряжением помещают в герметичные камеры, заполненные элегазом. Ячейки с элегазовыми камерами имеют сложную конструкцию, внешне похожую на сеть трубопроводов. КРУ с элегазовой изоляцией сокращённо обозначают КРУЭ.

Область применения

Комплектные распределительные устройства могут использоваться как для внутренней, так и для наружной установки (в этом случае их называют КРУН). КРУ широко применяются в тех случаях, где необходимо компактное размещение распределительного устройства. В частности, КРУ применяют на электрических станциях, городских подстанциях, для питания объектов нефтяной промышленности (нефтепроводы, буровые установки), в схемах энергопотребления судов.

КРУ, у которого все аппараты размещены в одном отсеке, называется камерой сборной одностороннего обслуживания (КСО). Как правило, КСО действительно одностороннего обслуживания, чаще всего имеет открытые сборные шины, задняя стенка отсутствует.

Устройство КРУ

Как правило, шкаф КРУ разделён на 4 основных отсека: 3 высоковольтных — кабельный отсек (ввода или линии), отсек выключателя и отсек сборных шин и 1 низковольтный — релейный шкаф.

§ В релейном отсеке (3) располагается низковольтное оборудование: устройства РЗиА, переключатели, рубильники. На двери релейного отсека, как правило, располагаются светосигнальная арматура, устройства учёта и измерения электроэнергии, элементы управления ячейкой.

§ В отсеке выключателя (4) располагается силовой выключатель или другое высоковольтное оборудование (разъединительные контакты, предохранители, ТН). Чаще всего в КРУ это оборудование размещается на выкатном или выдвижном элементе.

§ В отсеке сборных шин (6) располагаются силовые шины (8), соединяющие шкафы секции РУ.

§ Отсек ввода (5) служит для размещения кабельной разделки, измерительных трансформаторов тока (7) ,трансформаторов напряжения, ОПН.

РУ до 1000В.

Основным видом распределительных устройств напряжением до 1000 В являются распределительные щиты. С их помощью осуществляют питание внешних нагрузок и собственных нужд подстанций. Распределительные щиты разнообразны по схемам и по установленным в них аппаратам и приборам. Щиты комплектуют из панелей или шкафов, соединенных между собой в количествах и сочетаниях, соответствующих проектной схеме и строительной части щитового помещения. Панель (или шкаф) является полностью законченным элементом щита, а щит в целом — комплектным электротехническим устройством.
Панель представляет собой металлоконструкцию (каркас с лицевой панелью), на которой установлены аппараты и приборы для коммутации, измерения и защиты. Панели щита связаны сборными шинами и проводками вторичных цепей, к которым присоединяют аппаратуру, смонтированную на панелях. Они разделяются на вводные, линейные и секционные в зависимости от назначения установленных на них аппаратов, а также торцовые, назначение которых — защитное и декоративное закрытие боковых сторон крайних панелей щита. Панели всех серий имеют в своей основе единый каркас из гнутых стальных листов толщиной 2—3 мм с деталями из стальных гнутых профилей для креплений аппаратов и одинаковую конструкцию: две фасадные стойки, верхний фасадный лист для измерительных приборов, двери для обслуживания аппаратов, установленных на каркасе внутри, две задние стойки, поперечные и продольные связи. Рукоятки приводов автоматов и рубильников через прямоугольные отверстия выведены на фасад панели.
Монтаж щитов начинается с разметки места установки фундаментной рамы, которая должна быть установлена на первой стадии монтажных работ. Проверяются проходы между стеной и щитом, симметричное расположение продольных и поперечных осей щита к щитовому помещению, сопряжение с кабельными каналами и проемами с учетом отметки чистого пола.
Щиты устанавливают после окончания строительных и отделочных работ на фундаментной раме, выверяют в горизонтальной и вертикальной плоскостях и временно закрепляют. После установки, соединения блоков или панелей между собой и выверки щит окончательно закрепляют болтами или сваркой. Производят монтаж сборных шин и установку приборов, поступивших в отдельной упаковке.

РУ можно классифицировать по методам сооружения: сборные, которые можно собирать на месте установки, и комплексные, т.е заводского изготовления.

Основные требования к РУ- безопасность людей.

- ограждение; установка оборудования достаточно высоко; выполнение защитных стен, перекрытий;

- проверка отключенного состояния разъединителей визуально, а также при помощи сигнальных ламп;

- разъединители снабжают заземляющими ножками;

- в РУ сверхвысокого напряжения предусматривается биологическая защита;

- защита от прикосновения;

Надежность обеспечивается высоким качеством аппаратов, их соответствием условий эксплуатации, использованием устройств РЗА, ОПНов, минимум переключений,организация эксплуатации, профилактика и ремонты, наличие блокировок.

Экономичность, определяется стоимостью РУ при соответствующей безопасности и надежности. При проектировании оценивать варианты. РУ, как правило, сооружают по типовым проектам. Типовые конструкции ускоряют проектирование.

Закрытые распределительные устройства

ЗРУ применяются в качестве главного(генерального) распределительного устройства (ГРУ)ТЕЦ, на подстанциях, на ГЭС, на ГАЭС.

Использование элегазовых ячеек позволяет создавать ЗРУ в городских условиях подстанции U=(110-220)кВ.

Здание ЗРУ является типовым. РУ могут быть также расположены в производственных помещениях. Это могут быть РУ С.Н. станций или РУ генераторного напряжения.

Здания ЗРУ, как правило, сооружаются из готовых железобетонных элементов. Здания ЗРУ сооружаются без окон, не отапливаются, имеют вентиляцию. Обычно используется естественная изоляция. В камерах реакторов или силовых трансформаторов используется вытяжная вентиляция.

Аппараты размещаются вдоль коридоров обслуживания. Камеры бывают открытыми, т.е. со сторон коридора обслуживания имеется сетчатые ограждения высотой не ниже 1,7м с дверями. Камера бывает закрытая, если снаружи имеется сплошная дверь.

Расположение камер бывает одно, -двух, -и многорядное с коридорами обслуживания.

В РУ (6-10)кВ с одной системой сборных или в одну камеру могут быть размещены все аппараты одного присоединения.

В РУ с двумя системами сборных шин для одного присоединения могут быть использованы (2-3) камеры, расположены на двух этажах.

Перегородки выполняются железобетонными и кирпичными. Применяются камеры со стальными, асбоцементными перегородками.

РУ (6-10)кВ с аппаратами небольших размеров могут быть изготовлены и доставлены на место готовыми камерами, с установленными аппаратами.

РУ (6-10)кВ мощных станций выполняются обычно сборными, в этих же зданиях могут устанавливаться камеры КРУ.

Для ЗРУ согласно ПУЭ должны обеспечиваться минимальные расстояния.

Основные из них - это расстояния от токоведущих частей до заземляющих конструкций, а также расстояния между токоведущими частями разноименных фаз.

Минимальная ширина коридора с односторонним обслуживанием 1,5м при наличии в камере приводов или разъединителей; если привода отсутствуют, то ширина коридора - 1,0м.

При двустороннем обслуживании ширина соответственно 2,0м и 1,2м.

Типовые РУ (6-10)кВ с одной системой сборных шин получили распространение на ТЭЦ с агрегатами 30 и 60 МВт. Здание выполняется одноэтажным. В середине здания обычно размещаются по обеим сторонам коридора обслуживания открытые камеры сборных шин и шинных разъединителей. К ним примыкают камеры включателей и реакторов. Эти аппараты обычно обслуживаются из боковых коридоров (рис. 38.1). Для более легких аппаратов (более легкие линейные выключатели, ТТ, концевые кабельные заделки) используются малогабаритные камеры, расположенные в одном из боковых коридоров.

Под полом РУ расположены каналы вентиляции, силовых кабелей и кабелей управления.

РУ (6-10)кВ с двумя системами сборных шин с секционными и линейными реакторами обычно применяется на ТЭЦ с генераторами 100МВт.

Здания выполняется двухэтажным. Оборудование располагается в два ряда с коридором обслуживания по середине и по сторонам (Рис.38.2).

На втором этаже размещены сборные шины, разъединители, измерительные ТН.

Рабочие секции сборных шин размещены в ячейках со стороны среднего коридора. Резервная система - в ячейках со стороны боковых коридоров.

На первом этаже выключатели, реакторы измерительные ТТ, ТН, ячейки КРУ.

Если секции закольцованы, то соединительные шины располагаются в боковом коридоре на втором этаже.

В условиях Крайнего Севера, городских условиях сооружаются ЗРУ U=110-500кВ.

Для РУ, сооруженных в более раннем периоде времени используются выключатели воздушные. Здание выполняется двухэтажным. Межэтажные перекрытия в прямом понимании отсутствуют. Внутри здания предусмотрены колонны и поперечные балки. На нулевой отметке предусмотрены проезды. Аппараты соседних присоединений разделены по осям ячеек легкими плитами. На ГЭС, ГАЭС, ПЭС более надежно, удобно и экономично выполнить главное РУ генераторного напряжения совмещенным – в составе сооружений ГЭС.

На рис. 34.3 ЗРУ с двойной системой сборных шин совмещено со зданием ГЭС руслового типа.

Ячейки расположены однорядно, удлинения отсасывающих труб меньше ячейки реакторов расположены рядом с ячейками выключателей. В верхнем этаже РУ размещены двойная система сборных шин с шинными разъединителями. Под ЗРУ расположен кабельный полуэтаж. Повышающие трансформаторы и ТСН расположены на балках перекрытия ЗРУ.

Если высота здания ГЭС достаточная, то можно выполнить пристанционное расположение однорядного ЗРУ с двойной системой сборных шин и вертикально расположенными фазами выключателей. (Рис. 34.4) При этом длина ЗРУ меньше, а высота больше, чем в первом случае.

ЗРУ также выполняются внутриплотинными (рис. 34.5).

В этих условиях целесообразно размещать малогабаритное и герметизированное оборудование (элегазовое).

Для ЗРУ U=(110 - 220)кВ широко применяются сооружения зального типа с гибкой и жестокой ошиновкой.

Расположение ЗРУ 110кВ возможно в пазухе приплотинной ГЭС (рис.34.6)

Разработаны ЗРУ 220кВ над пазухой ГЭС. Разработаны ЗРУ малогабаритные на напряжение до 500кВ с применением ОПН, ОПНН, ячеек КРУЭ. Это позволяет уменьшить габариты в 2,3 раза по сравнению с серийными ЗРУ.

Лекция № 34

КОНСТРУКЦИИ И КОМПОНОВКИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.

Классификация РУ. Основные требования

Различают РУ Внутренние и наружные.