Меню Рубрики

Электрическое оборудование распределительных установок

Распределительные устройства: виды, особенности конструкции

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.

Читайте также:  Расстояния установки газового оборудования

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.

источник

Электрическое оборудование распределительных устройств

Основные понятия и определения

Электрические машины и трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, линии электрических сетей нуждаются в управлении и защите от повреждений и анормальных режимов. Для этого необходимы коммутационные аппараты, измерительные трансформаторы, токоограничивающие реакторы, разрядники и другое электрическое оборудование первичных (силовых) цепей. Необходимы также аппараты управления, контроля, измерений, релейной защиты и автоматики, образующие вторичные цепи электрической установки. Перечисленные элементы электрического оборудования первичных и вторичных цепей вместе с вспомогательными устройствами и строительной частью образуют распределительное устройство (РУ) станции или подстанции.

Различают внутренние и наружные РУ с электрическим оборудованием, размещенным в зданиях и вне зданий. В последнем случае оно должно быть приспособлено для работы при температуре воздуха, изменяющейся в широких пределах, под дождем и снегом, при ветре и гололеде.

На станциях имеются РУ нескольких ступеней номинального напряжения, связанные через силовые трансформаторы или автотрансформаторы. Каждое РУ. как правило, содержит сборные шины (трехфазную систему проводников) и ряд присоединений или ответвлений от сборных шин с соответствующим оборудованием. В зависимости от назначения электроустановки, номинального напряжения, числа и мощности присоединений РУ может быть выполнено с одной или двумя системами сборных шин; с одним или двумя выключателями в каждом присоединении и другими особенностями, определяющими эксплуатационные свойства РУ и его стоимость.

Наглядное представление о РУ или установке в целом дает электрическая схема — графическое изображение электроустановки с помощью условных символов в соответствии с действительным составом электрического оборудования и порядком электрических соединений. Степень детализации схемы может быть различной. В дальнейшем широко используются однолинейные схемы, в которых указаны элементы оборудования и проводники одной фазы. Приборы, аппараты управления и релейной защиты, а в ряде случаев измерительные трансформаторы в таких схемах опускают.

Рис.1. Однолинейная схема электростанции средней мощности с РУ 10 и 110 кВ:
G — генератор; Т — трансформатор; Q — выключатель;
QB — выключатель секционный; QS — разъединитель;
LR — токоограничивающий реактор; F — разрядник;
W — линия электропередачи

В качестве примера на рис.1 приведена однолинейная схема станции средней мощности с РУ 10 и 110 кВ. Чтобы не усложнять схемы, для обоих РУ условно приняты одиночные системы сборных шин. К сборным шинам 10 кВ присоединены два генератора G1 и G2, два главных трансформатора Т1 и Т2, два понижающих трансформатора собственных нужд станции Т3 и Т4 и четыре линии местной распределительной сети с токоограничивающими реакторами LR. К сборным шинам 110 кВ присоединены два главных трансформатора и две линии W, связывающие станцию с системой.

источник

Распределительные устройства: типы и схемы

Распределительное устройство (РУ) – это электротехническая установка для приема и распределения электрической энергии по потребителям на одном напряжении. РУ состоит из коммутационных аппаратов и соединяющих их сборных шин, а также защитных и коммутационных устройств.

Читайте также:  Разрешения для установки газ оборудования

Виды распределительных устройств

  • Камеры сборные (КСО)
  • Комплектные распределительные устройства (КРУ)
  • Пункты коммерческого учета
  • Комплектные трансформаторные подстанции (КТП)
  • Пункты автоматического регулирования напряжения
  • Панели распределительных щитов (ЩО)
  • Шкафы распределительные низковольтные
  • Шкафы учета электроэнергии наружной установки для коттеджей.
  • Устройства контроля напряжения.
  • Главный распределительный щит (ГРЩ)

Кратко о том, для чего нужны все перечисленные распределительные устройства, вы можете прочесть здесь, в одном из наших материалов. Мы же рассмотрим, какого рода схемы используются в этих устройствах для их функционирования.

Классификация распределительных устройств

ОРУ – силовые проводники находятся вне здания и не имеют защиты от внешних воздействий. Рабочее напряжение тока для них – 27,5 кВ. Такие устройства популярны за счет нетрудоемкого монтажа, простого сервисного обслуживания и модернизации.

ЗРУ – у них проводники расположены в зданиях или в отдельных помещениях. Как вариант – в шкафах на улице, то есть, с защитой от внешних факторов. Рабочее напряжение – 35 кВ. Есть ЗРУ и повышенного напряжения, то есть до 800 кВ, используемое в холодных климатических зонах и средах с неблагоприятными атмосферами, например, в чересчур влажной местности.

Пример вводно-распределительного устройства шкафного типа

  • Традиционные и функциональные

Традиционные – все устройства управления, приборы и индикаторы расположены на лицевой стороне. Все остальное – изнутри самого РУ, на плате.

Функциональные – это целевые РУ с функционирующими устройствами, которые, в свою очередь, включают в себя коммутационную аппаратуру и соединения для установки и подключений.

РУ подразделяются и по видам функциональности:

  • Главные – прием электроэнергии от станций и генераторов
  • Линейные – делят поступающую электроэнергию по отдельным линиям без смены напряжения
  • Понижающие или повышающие – для преобразования электроэнергии в оборудовании, трансформирующем электричество
  • Для личных нужд – для поступления электричества на станции или подстанции

На основе чего выбирается тип схемы?

Схемы, на которых работает вводно-распределительное устройство, подбираются в зависимости от количества присоединений и действующего рабочего напряжения. Кроме этих двух факторов на выбор схемы также влияют:

  • Тип электростанции
  • Число и мощность генераторов
  • Кол-во связующих линий связи с энергосистемой, а также категория их ответственности
  • Схема и уровень напряжения энергосистемных электросетей энергосистемы
  • Показатели токов короткого замыкания
  • Возможности для работы РУ по той или иной предполагаемой схеме
  • Тип самого устройства – ЗРУ, ОРУ, КРУ, КРУЗ

Классификация по структуре используемых схем

Если отталкиваться от структуры схем, то распределительные устройства бывают 2-х типов:

  1. Радиальные – источники электроэнергии и присоединения (это трансформаторы, линии электропередачи, средства компенсации реактивной мощности и т.д.) находятся на сборных шинах, из-за чего авария на шинах выведет из строя всю секцию или устройство
  2. Кольцевые – схема представляет собой кольцо с ответвлениями присоединений и подводов питания

Больше преимуществ – у последнего варианта. Кольцевая схема позволяет добавлять в распределительное устройство новые элементы, а кроме того исключена ситуация с выводов из строя всей секции из-за малейших неполадок на шине.

Теперь перейдем к самим схемам. Определяющий фактор их выбора для радиального или кольцевого РУ – это общее число выключателей на одно присоединение. В зависимости от этого выделяют 4 вида схем:

С коммутацией присоединения 1-м выключателем:

  • 1 или 2 системы шин с обходной шинной системой или без неё

С коммутацией присоединения 2-мя выключателями:

  • две системы шин с тремя выключателями на два присоединения (схема 3/2, полуторная)
  • две системы шин с четырьмя выключателями на три присоединения (схема 4/3)
  • многоугольники (треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник)

С коммутацией присоединения 3-мя и более выключателями:

  • связанные многоугольники
  • генератор—трансформатор—линия с уравнительно-обходным многоугольником
  • трансформаторы—шины

Существуют и упрощённые схемы, где общее число выключателей меньше, чем кол-во присоединений:

  • Блочные
  • Ответвления от проходящих линий (комбинирование блочных схем)
  • Мостики
  • Расширенный четырехугольник
  • Заход—выход

Важно помнить, что при выборе схем распределительных устройств подстанций необходимо учитывать такие основные параметры, как итоговое количество присоединений (линий и трансформаторов), характер требований к надежности электроснабжения потребителей и к обеспечению транзита мощности через подстанцию в трех режимах:

Кроме того, если вы решили купить распределительное устройство, стоит иметь в виду, что рабочие схемы для распределительных устройств должны формироваться с учетом перспективы развития сети.

источник

Оборудование распределительных устройств выше 1000 В

В состав оборудования распределительных устройств входят выключатели, разъединители, предохранители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, разрядники, реакторы, система сборных шин, силовые кабели и т.д.

Все оборудование распределительных устройств выше 1000 В выбирается из расчета: длительной работы с номинальными токами, кратковременных перегрузок, токов коротких замыканий и значительных повышений напряжения, связанных с атмосферными или внутренними перенапряжениями (например, при замыкании на землю фазы через дугу, включение длинных холостых линий и др.).

Токоведущие части в нормальном режиме, когда устанавливается тепловое равновесие (т. е. когда тепло, выделяемое токоведущей частью при протекании номинального тока, равно количеству тепла, отдаваемого проводником в окружающую среду), не должны нагреваться выше предельно допустимых по нормам температур: 70° С — для голых (неизолированных) шин и 75° С — для подвижных и неподвижных соединений на шинах и аппаратах.

Читайте также:  Допуски при установке газового оборудования

Длительное превышение температуры токоведущих частей сверх допустимого нормами запрещается . Такой режим влечет за собой увеличение переходного сопротивления в соединениях токоведущих частей оборудования, что в свою очередь ведет к дальнейшему повышению температуры контактного соединения с последующим увеличением переходного сопротивления в нем и т. д.

В результате такого процесса контактное соединение токоведущей части разрушается и возникает открытая дуга, которая приводит, как правило, к короткому замыканию и аварийному выходу из работы оборудования.

Протекание токов короткого замыкания через шины или аппараты сопровождается:

а) дополнительным выделением тепла через токоведущие части, по которым протекают токи короткого замыкания (так называемые термические действия токов короткого замыкания ),

б) значительными механическими силами притяжения или отталкивания между проводниками соседних фаз или даже одной и той же фазы, например у реактора (так называемые э лектродинамические воздействия между токоведущими частями ).

Аппараты распределительных устройств должны быть термически устойчивы . Это значит, что при возможных величинах и продолжительностях токов короткого замыкания возникающее кратковременное повышение температуры токоведущих частей не должно вызывать повреждения оборудования.

Кратковременные повышения температуры ограничены: для медных шин 300° С, для алюминиевых шин 200° С, для кабелей с медными жилами 250° С и т. д. После отключения короткого замыкания релейной защитой проводники охлаждаются до температуры, соответствующей установившемуся режиму.

Аппараты и шины распределительных устройств должны быть динамически устойчивы к токам короткого замыкания . Это значит, что они должны выдерживать динамические усилия, вызванные прохождением через них наибольшего (ударного) тока короткого замыкания, соответствующего начальному моменту возникновения тока короткого замыкания, возможного в данном распределительном устройстве.

Таким образом, аппараты для распределительных устройств должны быть так выбраны, а шины так рассчитаны, чтобы их термическая и динамическая устойчивость к воздействию токов короткого замыкания была больше или соответствовала таким максимальным величинам тока короткого замыкания, которые возможны в данном распределительном устройстве.

Для ограничения величины токов короткого замыкания применяют реакторы . Реактор представляет собой катушку без стального сердечника, обладающую значительным индуктивным сопротивлением и малым активным сопротивлением.

Из-за этого потеря мощности в реакторе составляет обычно не более 0,2-0,3% его пропускной мощности. Поэтому в нормальных условиях реактор не оказывает почти никакого влияния на протекание через него активной мощности (потеря напряжения в нем незначительна).

При коротких замыканиях реактор ограничивает величину тока короткого замыкания в цепи за счет своего значительного индуктивного сопротивления. Кроме того, реактор при коротких замыканиях за ним обеспечивает поддержание напряжения на шинах в связи с большим падением напряжения в нем, что обеспечивает другим потребителям возможность продолжать бесперебойную работу.

Реактор, установленный на присоединении, позволяет выбирать аппараты, установленные за реактором (трансформаторы тока, разъединители, выключатели), и, что особенно существенно, аппараты и кабели распределительной сети за линией, рассчитанные на меньшие термические и динамические действия токов короткого замыкания, что значительно упрощает конструкцию и снижает стоимость электрического оборудования распределительных устройств.

Класс изоляции электрооборудования должен быть не ниже номинального напряжения сети . Защитный уровень устройств защиты от перенапряжений должен быть согласован с уровнем изоляции электрооборудования.

При расположении распределительных устройств в местностях, где воздух содержит вещества, разрушительно действующие на оборудование или снижающие уровень изоляции, должны быть приняты меры, обеспечивающие надежную работу установки.

Изоляция электрических аппаратов должна обеспечить надежную их работу три номинальном напряжении, на которое рассчитаны данные аппараты, а также при максимальном длительном напряжении, допустимом в эксплуатации, и при возможных перенапряжениях.

Электрические аппараты распределительных устройств (высоковольтные выключатели, разъединители и т. д.) изготовляются на номинальные напряжения, которые соответствуют принятым номинальным напряжениям электрических сетей.

Устанавливать аппараты, рассчитанные на меньшие номинальные напряжения, в сетях с большим номинальным, напряжением недопустимо, так как при перенапряжениях они могут быть перекрыты, что приведет к аварийному выходу из работы оборудования. Поэтому номинальное напряжение оборудования должно соответствовать номинальному напряжению сети, к которой это оборудование присоединяется.

Оборудование, рассчитанное для работы в закрытых распределительных устройствах, без специальных мероприятий нельзя применять в открытых установках, так как это оборудование не обеспечивает для этих условий необходимую степень надежности.

В связи с тем, что при выборе уровня изоляции определяющую роль, как правило, играет атмосферное перенапряжение , уровень или класс изоляции данного номинального напряжения принято характеризовать импульсным испытательным напряжением .

На линиях ограничение импульсных напряжений в условиях эксплуатации должно обеспечиваться защитными устройствами ( трос и разрядники ). Защиту изоляции электрооборудования, установленного на подстанции, от волн импульсного напряжения, набегающих с линии на шины подстанции, должны осуществлять вентильные разрядники .

Характеристики этих разрядников должны также согласовываться с уровнем изоляции электрооборудования, чтобы при перенапряжениях разрядники срабатывали и отводили заряды в землю при импульсных напряжениях, меньших, чем те, которые могут привести к повреждениям изоляции оборудования распределительных устройств (координация изоляции).

источник