Открытые распределительные устройства

Открытые распределительные устройства

На тепловых электростанциях с генераторами мощностью по 25 Мет и выше, а также на крупных районных подстанциях сооружаются открытые распределительные устройства (ОРУ) на напряжение 110 или 220 кв, а иногда и на оба эти напряжения.

Такие ОРУ служат для связи энергоустановки с электрическими сетями районной энергетической системы. Обычно вырабатываемая на электростанции электроэнергия передается в сети системы для распределения между потребителями.

В отдельных случаях электроэнергия может поступать на электростанцию из энергосистемы, например:

а) при начальном запуске первого турбоагрегата электростанции, когда электроэнергия нужна для действия вспомогательных механизмов (насосы, механизмы котельного агрегата и др.); то же относится к запуску электростанции в случае аварийной остановки всех агрегатов;

б) при большом расходе электроэнергии на сборных шинах главного распределительного устройства 6—10 ке электростанции, когда агрегаты станции не могут обеспечить покрытие этой -нагрузки.

В конструктивном отношении оборудование открытых распределительных устройств размещается на открытом воздухе. На электростанциях ОРУ обычно располагаются около главного здания с размещением между ними повышающих трансформаторов.

Установленные на ОРУ районных подстанций трансформаторы понижают полученное напряжение 220 или 110 кв до более низких (НО—35—10—6 ке) для дальнейшего распределения по району.

Строительная часть ОРУ 110—220 кв выполняется в настоящее время из типовых сборных железобетонных конструкций и деталей: порталы для ошиновки; опорные конструкции под оборудование (фундаменты, стойки, сваи); кабельные каналы; подъездные дороги и ограды. В отдельных случаях применяются также металлические порталы и опорные конструкции под оборудование. Выполнение электромонтажных работ на ОРУ ПО и 220 кв с железобетонными конструкциями требует большого использования средств механизации.

Открытые распределительные устройства МО и 220 кв занимают значительную территорию, что объясняется: большим числом трансформаторов и отходящих линий электропередачи; большими размерами оборудования; значительными расстояниями между проводами отдельных фаз и от проводов до земли.

В качестве .примера на рис. 1 приведен схематический чертеж ОРУ 220 ке, оборудованного воздушными выключателями.

К монтажным работам на ОРУ относятся:

а) монтаж ошиновки — сборные шины, мосты-перемычки, спуски к оборудованию;

б) монтаж коммутационных аппаратов — разъединители, короткозамыкатели, выключатели;

в) монтаж измерительных трансформаторов;

г) монтаж защитной аппаратуры (разрядники) и оборудования высокочастотной связи.

Перечисленные монтажные работы по своему составу и характеру очень разнообразны и требуют специальных знаний и навыков по их производству.

Для выполнения монтажных работ «на ОРУ необходимы средства механизации и различное монтажное оборудование, а также специальные приспособления и специальные электротехнические материалы.

К началу электромонтажных работ на ОРУ должны быть выполнены строительные работы по сооружению:

а) постоянных или временных подъездных путей для подачи оборудования и материалов в монтажную зону и внутри нее;

б) шинных порталов, фундаментов или конструкций под оборудование;

в) постоянных или временных служебных зданий и помещений.

Кроме того, к началу монтажных работ должна быть обеспечена подводка в монтажную зону электроэнергии, воды и сжатого воздуха.

Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства РЗиА и средства учёта и измерения.

Классификация

По месту расположения

Открытые распределительные устройства (ОРУ) — это такие распределительные устройства, которые располагаются на открытом воздухе. Обычно в виде ОРУ выполняются распределительные устройства на напряжение от 27,5 кB.

Закрытые распределительные устройства (ЗРУ) — распределительные устройства, оборудование которых располагается в закрытых помещениях. Такие распределительные устройства применяют на напряжения до 10 кB. В случаях, когда РУ располагается в местности с агрессивной средой (морской воздух, повышенное запыление), допускают применение ЗРУ на напряжение вплоть до 220 кB.

По выполнению секционирования

Схема РУ с одной секцией сборных шин

РУ с одной секцией сборных шин (без секционирования)

К преимуществам такого РУ можно отнести простоту и низкую себестоимость. К основным недостаткам относятся неудобства в эксплуатации, из-за которых такая система не получила широкого применения:

Профилактический ремонт любого элемента РУ должен сопровождаться отключением всего РУ — а значит лишением всех питающихся от РУ потребителей электроэнергии.

Авария на сборных шинах так же выводит из строя всё РУ.

РУ с двумя и более секциями

Схема РУ с двумя секциями сборных шин

Такие РУ выполняются в виде нескольких секций, каждая из которых имеет своё питание и свою нагрузку, соединённых между собой секционными выключателями. На станциях секционный выключатель обычно замкнут, из-за необходимости параллельной работы генераторов. В случае повреждения на одной из секций секционный выключатель отключается, отсекая повреждённую секцию от РУ. В случае аварии на самом секционном выключателе из строя выходят обе секции, но вероятность такого повреждения относительно мала. На низковольтных РУ (6-10кВ) секционный выключатель обычно оставляют отключенным, так что связанные между собой секции работают независимо друг от друга. В случае если по каким-либо причинам питание одной из секций пропадёт, сработает устройство АВР, которое отключит вводной выключатель секции и включит секционный выключатель. Потребители секции с отключенным питанием будут получать электроэнергию от питания смежной секции через секционный выключатель. Подобная система используется в РУ 6 — 35 кВ подстанций и 6 — 10 кВ станций типа ТЭЦ.

РУ с секционированием сборных шин и обходным устройством

Схема РУ с двумя секциями сборных шин и обходным устройством

Простое секционирование не решает проблемы планового ремонта отдельных выключателей секции. В случае если необходимо провести ремонт или замену выключателя любого отходящего присоединения, приходится отключать всю секцию, что в некоторых случаях недопустимо. Для решения проблемы используется обходное устройство. Обходное устройство представляет собой один или два обходных выключателя на две секции, обходные разъединители и обходную систему шин. Обходную систему шин подключают через обходные разъединители к разъединителям выключателей присоединений с противоположной от основной системы шин стороны. В случае, когда необходимо провести плановый ремонт или замену какого-либо выключателя, включают обходной выключатель, включают соответствующий нужному выключателю обходной разъединитель, затем этот выключатель вместе с его разъединителями отключают. Теперь питание отходящего присоединения осуществляется через обходной выключатель. Подобные системы получили распространение в РУ на напряжении 110—220 кВ.

По числу систем сборных шин

С одной системой сборных шин

К этим РУ относятся описанные выше.

С двумя системами сборных шин

Подобное РУ похоже по устройству на РУ с секционированием сборных шин и обходным устройством, но, в отличие от него, обходная система шин используется как рабочая, нагрузки на систему распределяют между обеими системами шин. Это делается для повышения надёжности электроснабжения. Отсутствие питания на одной из систем шин допускается только временно, пока ведутся ремонтные работы на другой системе шин.

К достоинствам этой системы относятся:

Возможность планового ремонта любой системы шин, без вывода из эксплуатации всего РУ.

Возможность разделения системы на две части, для повышения надёжности электроснабжения.

Возможность ограничения тока короткого замыкания

К основным недостаткам следует отнести:

Сложность схемы

Увеличение вероятности повреждений на сборных шинах из-за частых переключений разъединителей.

Наибольшее распространение система получила в РУ на напряжение 110—220 кВ

По структуре схемы

ОРУ Северо-западной ТЭЦ

Радиального типа

Этому типу присущи следующие признаки:

Источники энергии и присоединения сходятся на сборных шинах, поэтому авария на шинах приводит к выводу всей секции (или всей системы)

Вывод из эксплуатации одного выключателя из присоединения приводит к отключению соответствующего присоединения.

Разъединители кроме своей основной функции (изоляция отключенных элементов от РУ), участвуют в изменениях схемы (например, ввод обходных выключателей), что снижает надёжность системы.

Кольцевого типа

Кольцевой тип схемы отличается следующими признаками:

Схема выполнена в виде кольца с ответвлениями присоединений и подводов питания

Отключение каждого присоединения осуществляется двумя или тремя выключателями.

Отключение одного выключателя никак не отражается на питании присоединений

При повреждениях (КЗ или отключениях) на РУ, выходит из строя лишь незначительная часть системы.

Разъединители выполняют только основную функцию — изолируют выведенный из эксплуатации элемент.

Кольцевые схемы удобнее радиальных в плане развития системы и добавления новых элементов в систему.

Открытое распределительное устройство (ОРУ)

Масляный выключатель на ОРУ

Конструктивные особенности

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 возникновения пожара 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.