|
В настоящее время за рубежом и в России созданы
и применяются комплектные распределительные устройства с элегазовой
изоляцией (КРУЭ) на напряжения ПО—П50кВ. В таких РУ все электрические
аппараты – выключатели, разъединители, заземлители, а также разрядники,
токопроводы и измерительные трансформаторы – заключены в алюминиевую
оболочку, заполненную инертным газом – элегазом (шестифто-ристой
серой SF6). Эти РУ комплектуются из стандартных элементов схемы
электрических соединений с аппаратурой управления, контроля, сигнализации,
измерений и блокировки, что позволяет собрать любую схему КРУЭ.
Изоляция – элегаз и литые из смол изоляторы, служащие для фиксации
токоведущих частей в герметичном корпусе. Герметичность алюминиевой
заземленной оболочки и работа по замкнутому циклу обеспечивают безопасность
и отсутствие выбросов горячих газов и пламени в атмосферу, а также
заметного шума при отключениях.
Элегаз в пять раз тяжелее воздуха, очень стойкий, негорючий, элек-троотрицательный,
инертный, с превосходными изолирующими свойствами и прекрасной теплопроводностью.
При атмосферном давлении диэлектрические свойства элегаза в три
раза выше, чем воздуха, а при давлении 0,2 МПа – такие же, как у
изоляционного масла. Дугогасящие свойства более чем в 10 раз превосходят
таковые для воздуха. Продукты разложения элегаза под действием дуги
нестойкие и его изоляционные свойства могут восстанавливаться. Если
элегаз не подвергается длительному воздействию короны, то газ не
стареет. При низких температурах элегаз может сжижаться в зависимости
от его давления и плотности (например, при давлении 1,5 МПа и температуре
+6 °С). Для обеспечения нормальной работы выключателей при температуре
минус 30 "С и ниже необходимо подогревать помещение, в котором
будет устанавливаться КРУЭ. При наружной установке КРУЭ следует
проверять возможность возникновения указанных низких температур
в районе установки.
Для того чтобы в случае возникновения утечки элегаза из оборудования
КРУЭ (из-за некачественного монтажа, повреждения оборудования или
неправильной эксплуатации) терялось не все РУ, а лишь часть одной
ячейки, последняя разделяется на отсеки газоплотными изоляционными
перегородками из специальных смол, служащими одновременно опорной
изоляцией. Эти перегородк и выполняют в виде дисков – плоских или
конусообразных, гладких или ступенчатых.
КРУЭ имеют полную комплектность поставки с одного предприятия. КРУЭ
может быть размещено в относительно малогабаритном помещении. Сооружение
здания обходится примерно в 10 % от стоимости КРУЭ, изготовленного
для внутренней установки.
Ячейки КРУЭ транспортабельны. Смонтированные на платформах, они
могут применяться в качестве передвижных РУ и использоваться при
строительстве мощных электростанций. Это существенно сокращает сроки
сооружения РУ и количество монтажного персонала.
Помещения КРУЭ оснащаются вентиляцией, которая должна работать ежедневно
не менее 1—2 ч, а при техосмотрах и ремонтах – беспрерывно. Однако
при ремонтах КРУЭ необходимо обеспечить защиту ремонтируемого оборудования
от пыли и влаги.
Широкое применение КРУЭ во всех странах мира объясняется тем, что
такое решение экономически наиболее целесообразно, поскольку при
этом весь процесс изготовления РУ перенесен в заводские условия,
и на площадке строительства остается минимальный объем строительных
и монтажно-наладочных работ, выполняемый небольшим количеством людей
и в
минимальные сроки. По зарубежным данным, КРУЭ для всего диапазона
напряжений стоит дешевле, чем ОРУ, причем с ростом номинального
напряжения РУ увеличивается разница в пользу КРУЭ. Массовое производство
КРУЭ снижает их стоимость.
Преимущества КРУЭ по сравнению с РУ на обычном оборудовании следующие:
сильно уменьшаются площади земельных участков (в 3—5 раз); умень-шение
тем сильнее, чем выше класс напряжения;
сокращаются объемы строительно-монтажных работ и сроки строи-тельства;
сокращение тем больше, чем выше класс напряжения РУ;
значительно снижается шум от РУ, что дает возможность размешать
их в центре нагрузок;
обладают высокой надежностью в эксплуатации и значительно большими
межремонтными сроками;
исключено биологическое воздействие на человека в электрическом
поле, что особенно важно для электроустановок высокого и сверхвысокого
напряжения;
значительно сокращается расход металла на строительные конструкции;
он тем меньше, чем выше класс напряжения РУ.
Комплектные элегазовые ячейки на рабочее напряжение 110 кВ предназначены
для КРУЭ переменного тока и имеют условные обозначения: ЯЭ-П0Л-23У4;
ЯЭ-110Л-21У4; ЯЭ-П0Ш-23У4; ЯЭ-110Ш-21У4; ЯЭ-П0Л-13У4;ЯЭ-Н0ТН-23У4;ЯЭ-110ТН-21У4;
ЯЭ-110ТН-13У4; ЯЭ-П0С-23У4;ЯЭ-110С-21У4;ЯЭ-П0С-13У4. В обозначениях:
ЯЭ – ячейка элегазовая; 110 – номинальное напряжение, кВ; типы ячеек:
Л – линейная, Ш – шиносоединительная, С – секционная; ТН – трансформаторов
напряжения, первая цифра 2 или 1 указывает на число систем шин (две
или одна); вторая цифра 3 или 1 – трех- или однополюсные сборные
шины; У – климатическое исполнение (для умеренного климата) и 4
– категория размещения по ГОСТ 15543-70.
Ячейки КРУЭ изготавливают из унифицированных деталей, что делает
возможным сборку ячеек различного назначения из одних и тех же элементов.
К ним относятся: полюсы выключателей, разъединителей и заземлителей;
измерительные трансформаторы тока и напряжения; со-единительные
и промежуточные отсеки; сильфонные компенсаторы; секции сборных
шин; полюсные и распределительные шкафы, шкафы системы контроля
давления и шкафы трансформаторов напряжения.
Ячейка каждого типа состоит из трех одинаковых полюсов и шкафов
управления, при этом три полюса могут быть скомпонованы так, чтобы
образовывать ячейки с однополюсными или трехполюсными сборными шинами.
Каждый полюс линейной, секционной или шиносоединительной ячейки
(рис. 2.5, а, б) имеет выключатель с приводом и элементами его управления,
разъединитель с дистанционным электрическим приводом, заземлители
с ручным приводом, трансформаторы тока и полюсные шкафы. Ячейки
трансформаторов напряжения (рис. 2.5, в) не имеют выключателей и
трансформаторов тока. Ячейки и их полюсы соединяются с одной или
двумя системами однополюсных или трехполюсных шин.
Линейные ячейки имеют выводы для присоединения к токопроводам и
отходящим кабелям. Соединение ячеек с силовыми кабелями производится
при помощи кабельных вводов специальной конструкции, а с воздушными
линиями - с помощью газонаполненных вводов. Элегазовая ячейка состоит
из полостей, заполняемых элегазом под различным давлением: 0,6 МПа
— выключатель; 0,4 (0,6) МПа — измерительные трансформаторы; 0,25
МПа — разъединители и заземлители. Каждая полость отделена от другой
герметичным фланцевым соединением с резиновым уплотнением.
Для удобства монтажа, ревизии и ремонта полости разделены на отсеки,
которые в пределах одной полости имеют одинаковое давление элегаза
и друг от друга не герметизируются. Отсеки соединяются между собой
при по-мощи болтовых фланцевых соединений и литых эпоксидных изоляторов
с отверстиями для монтажа контактной аппаратуры токопроводяшсго
контура.
Ячейка имеет по каждому уровню давления свою обособленную систему
газораспределения, а каждая герметичная полость – свои вентили,
трубки, манометры, с помощью которых ее подсоединяют к шкафу контроля
давления.
Литые изоляторы вместе с элегазом обеспечивают изоляцию от корпуса
токоведущих частей, находящихся под напряжением.
Рис. 2.5. Компоновка элегазовых ячеек 110 кВт: а – линейной; б –
шиносоединительной; в – трансформаторов напряжения; г – секционной
ячейки; 1 – заземлитель; 2 – разъединитель; 3 – трансформатор тока;
4 – шкаф; 5 – выключатель; 6 – сильфон; 7 – шина разъединительная;
8 – трансформатор тока
Ячейки элегазовые трехполюсные серии ЯЭ-110 рассчитаны на номинальное
напряжение 110 кВ, номинальный ток сборных шин 1600 А, ток ответвлений
от шин 1250 А, ток отключения выключателя 40 кА, ток электродинамической
стойкости 80 кА.
На рис. 2.6 показана ячейка ЯЭ-110Л-23У4 - линейная с двумя системами
сборных шин в трехполюсном исполнении. Три фазы сборных шин 6 находятся
в одном общем металлическом кожухе, что позволяет получить минимальные
габариты. Ответвления от сборных шин входят в блок шинных разъединителей
7, которые имеют электродвигательный или пневматический привод.
Разъединители – это подвижный контактный стержень и неподвижные
розеточные контакты. Шинные разъединители соединены стержневым проводником,
который может быть заземлен с помощью заземлителя 3 с ручным приводом.
Далее следует блок 8 с трансформатором тока, а затем выключатель
9 с пневматическим приводом 10. Начиная с шинных разъединителей,
фазы ячейки разделены. При выходе из выключателя установлен еще
один блок трансформаторов тока 8. Через переходные блоки токоведушие
части подходят к линейному разъединителю 4 с двумя заземлителями
3. Ячейка присоединяется к кабельному вводу 5.
Рис. 2.6. КРУЭ-110кВ. Ячейка линейная ЯЭ-110Л-23У4: 1 —распределительный
шкаф; 2 — полюсный шкаф управления: 3 — заземлители: 4,7 — разъединители;
5 — кабельный ввод; 6 — системы трехфазных сборных шин; 8 — трансформаторы
тока: 9 — выключатель; 10 — привод выключателя
Для каждого полюса предусмотрен шкаф управления разъединителями,
электроконтактные манометры, ряды контактных зажимов всех вторичных
цепей полюса. В распределительном шкафу 1 находятся контакторы,
аппаратура дистанционного привода, блокировок и др.
Трансформатор тока, устанавливаемый в ячейке, выпускается на три
номинальные значения первичного тока: 600, 800 и 1200 А.
В элегазовых ячейках устанавливаются трансформаторы напряжения типа
ЗНОГ-110, предназначенные для питания цепей защиты, сигнализации
и измерения. В схеме ячейки трансформаторы данного типа герметично
присоединяются к КРУЭ и допускают как вертикальную, так и горизонтальную
установку.
Компоновка КРУЭ-110 кВ облегченного типа показана на рис. 2.7, 2.8.
Рис. 2.7. КРУЭ-110 кВ с двумя системами сборных шин
и горизонтальным расположением выключателей
Конструкция предусмотрена для двойной системы сборных шин. Подача
напряжения на системы шин производится через правую боковую стену,
ответвления присоединений (ЛЭП) выполняются сквозь левую боковую
стену. Газонаполненные вводы элегаз — воздух трех фаз с правой стороны
расположены горизонтально, а с левой — вертикально. Ширина ячейки
3 м.
Возле каждой ячейки монтируются шкафы управления и зашиты. Конструкция
простая, компактная, надежная, удобная и безопасная для эксплуатации.
Рис. 2.8. КРУЭ–110 кВ (план к рис. 2.7)
Ячейки элегазовые однополюсные серии ЯЭ-220 выполнены на номинальное
напряжение 220 кВ, номинальный ток сборных шин и ответвлений от
шин 2000 А, ток отключения выключателя 40 кА, ток электроди-намической
стойкости 100 кА.
В КРУЭ на 220 кВ (рис. 2.9), в отличие от КРУЭ на 110 кВ, принято
однофазное исполнение одной или двух систем сборных шин. Каждая
фаза расположена внутри заземленных металлических корпусов и кренится
литыми эпоксидными изоляторами. Таким образом, ячейки КРУЭ выполняются
с раздельными фазами; все оборудование, включая сборные шины, разнесено
по фазам. Блок сборных шин 1 в ячейках ЯЭ-220
расположен в нижней части, а автопневматический выключатель с пнев-матическим
приводом 5 — в верхней части ячейки. Кабельные вводы 9 присоединяются
в подвальном помещении под РУ.
В ячейках устанавливаются трансформаторы напряжения типа ЗНОГ-220.
Давление элегаза при 20 "С в выключателе 0,5 МПа, в отсеке
трансформатора напряжения 0,45 МПа, в других элементах 0,3 МПа.
Для подсоединения линии или ввода ее в элегазовое РУ применяются
высоковольтные газонаполненные или кабельные вводы. Газонаполненный
ввод крепится к стене здания КРУЭ. Кабельные вводы типа ВКРЭ на
напряжение 220 кВ применяют для соединения с ячейками КРУЭ маслонаполненных
кабелей среднего или высокого давления. К элементам ячейки КРУЭ
кабельный ввод присоединяется через кабельные приставки, которые
комплектуются из отдельных элементов элегазового токопровода.
Для удобства обслуживания и монтажа элегазовые ячейки комплектуются
заводом-изготовителем вспомогательными приспособлениями и оборудованием,
включающими: сервисные тележки для подготовки и заполнения элегаза;
консольную балку с передвижной тележкой, подъемный механизм и пульт
управления для монтажа и демонтажа ячейки и отдельных ее элементов;
установку для подготовки элегаза. обеспечивающую сушку, регенерацию,
заполнение и его удаление: течеискатель для выявления мест утечки
газа.
Рис 2.9, КРУЭ-220 кВ. Однополюсная ячейка с одной Системой сборных
шин: I — сборная шина; 2 — шинный распределитель; 3, 7- заземлители:
4 — трансформаторы тока;
5 — выключатель; 6 — линейный разъединитель: 8 — воздушные вводы;
9 — кабельные вводы
На каждом объекте, где монтируется элегазовое оборудование, должен
быть хотя бы один испытательный высоковольтный ввод «элегаз — воздух»
со вспомогательными элементами для сочленения с ячейками на время
испытаний. Элегазовое оборудование отечественного производства должно
удовлетворять требованиям руководящего документа «Электрооборудование
высокого напряжения. Технические требования к производству и методы
контроля для обеспечения качества элегаза» (РД 16.066-83).
Гарантийный срок эксплуатации элегазового оборудования уста-навливается
10 лет. Конструкция элегазового oбopудoвaния должна обес-печивать
сохранность и качество элегаза в нем а течение этого срока. Аналогичное
требование предъявляется и к качеству изготовления этого оборудования.
До начала монтажа ячеек должны быть полностью закончены стро-ительные
и отделочные работы в помещениях КРУЭ. К помещениям КРУЭ, в которых
монтируются ячейки, предъявляются повышенные требования по готовности
и качеству строительных и отделочных работ: стены и потолки должны
быть окрашены краской не образующей пыли: покрытия полов также не
должны выделять пыли. Во всех помещениях до начала монтажа должно
быть обеспечено хорошее естественное или искусственное освещение,
надежная приточно-вытяжная вентиляция и отопление (во время монтажа
ячеек в помещении должна постоянно поддерживаться температура в
пределах от плюс 15 до плюс 20 °С, а относительная влажность не
должна превышать 50 %). Должны быть смонтированы сети заземления
и сжатого воздуха.
Монтаж элегазовых ячеек производится либо персоналом завода-изготовителя,
либо специально обученным персоналом монтажной организации под обязательным
руководством шеф-персонала завода. Перед монтажом ячейки подвергаются
ревизии, во время которой проверяется наличие в элементах ячеек
транспортного газа с помощью специальных вентилей, имеющихся на
элементах; подтягиваются (при необходимости) фланцевые соединения;
все элементы проверяются на герметичность течеискателем. После ревизии
ячейки подаются в помещения КРУЭ на выкатной тележке.
При количестве ячеек более пяти, устанавливаемых в КРУЭ, реко-мендуется
начинать их монтаж с установки средней ячейки. Установка элементов
ячеек и все остальные монтажные операции должны выполняться в строгом
соответствии с инструкцией завода-изготовителя [6] .
Учитывая специфические особенности элегаза, при монтаже оборудования
с элегазовой изоляцией следует, кроме обычных, соблюдать дополнительные
требования безопасности, изложенные в указанной инструкции. Наладка
элегазового оборудования включает в себя технологическую и электрическую
наладку [7|.
Технологическая наладка оборудования заключается в проверке качества
элегаза перед заполнением его в оборудование и технологической подготовке
оборудования в процессе монтажа.
Проверка качества элегаза проводится в соответствии с требованиями
РД 16.066-83 в лабораториях, оборудованных специальной аппаратурой.
Товарный элегаз прибывает на монтажную площадку в баллонах с заводским
сертификатом, в котором указываются его характеристики. Качество
элегаза проверяется в случаях, если отсутствует заводской сертификат,
а также при сомнении в соответствии его заводскому сертификату,
что обычно выявляется при монтажной технологической наладке.
Подготовка элегазового оборудования при монтаже производится по
методике, разработанной СКТБ ВКТ Мосэнерго. Уровень подготовки оборудования
должен быть высоким и обеспечивать постоянство качества элегаза
в оборудовании в течение всего периода его эксплуатации. Подготовка
оборудования заключается в удалении из него воздуха и влаги, для
чего непосредственно перед заполнением газом оборудование подвергается
вакуумированию. При вакуумировании проверяют плотность оборудования
на натекание. Газоплотность признают удовлетворительной, если в
течение 1 ч не наблюдается изменений показания вакуумметра. Глубина
вакуумирования должна быть не менее 100 Па. Заполнение элегазового
оборудования производят до номинальной плотности (зависит от температуры)
с небольшим избытком (до 30 л), необходимым для компенсации утечки
до плановой подпитки и на анализ газа с контролем давления.
Заполнение аппаратов выполняют через противопылевой фильтр, а элегазового
выключателя — через фильтр-осушитель (рис. 2.10).
После заполнения устанавливают транспортные крышки и в таком виде
оборудование находится до состыкования отдельных отсеков. Во избежание
попадания влаги в стыковочный узел (что не допускается) обращают
внимание на чистоту монтируемого стыковочного узла.
Для промывки оборудования азотом, вакуумирования и контроля состояния
внутренних полостей оборудования на монтажной площадке используют
газотехнологическую установку. При заполнении оборудования элегазом
используют насосно-компрессорную установку.
Рис. 2.10. Схема заполнения элегазом оборудования а и фильтр б:
1 — оборудование элегазовое; 2 - вентиль ячейки; 3 — фильтр пылевой;
4, 9 - вентиль сброса и вакуумирования; 5,7- вентиль фильтра-осушителя;
6 - фильтр-осушитель; 8 — баллон с элегазом; 10 - крышка фильтра;
11 - корпус фильтра; ' 12 — адсорбент; 13 — войлок; 14 — проволока.
По мере освоения элегазового оборудования совершенствовалась технология
его подготовки на монтажной площадке. Для выполнения га-зотехнологической
наладки СКТБ ВКТ Мосэнерго разработан комплекс установок, предназначенный
для применения в закрытых помещениях, в которых монтируется элегазовое
оборудование. Комплекс включает: установку вакуумную с индикаторным
модулем; установку с баллонной системой подпитки; компрессорную
установку.
Перед окончательным монтажом и электрическими проверками отдельные
узлы оборудования очищают мягкой неворсистой тряпкой или ветошью,
особенно тщательно очищают места стыков, после этого внутренние
полости, если они вскрывались, пылесосят, как и места стыков. Очищенные
узлы сразу после удаления пыли закрывают пленкой, и в таком виде
узлы хранят до сборки и монтажа. Пленку снимают непосредственно
перед сборкой или монтажом оборудования. На этом технологическая
наладка практически заканчивается.
Электрическая наладка элегазового оборудования заключается в про-ведении
некоторых измерений на стадии монтажа, так как после монтажа к отдельным
узлам оборудования доступ практически невозможен. Поэтому на стадии
монтажа элегазового оборудования необходимо иметь бригаду квалифицированных
наладчиков в составе не менее двух человек для производства необходимых
измерений и испытаний.
Измерения электрического переходного сопротивления отдельных контактных
соединений и отдельных участков токоведущего контура
возможны только до стыковки узлов оборудования. Особенно внимательно
следует измерять сопротивление токоведущей цепи элегазового вык-лючателя:
при разомкнутых главных и замкнутых дугогасительных кон-тактах сопротивление
токоведущей цепи выключателя должно быть не более 500 мкОм, а при
замкнутых тех или других контактах — не более 100 мкОм. Сопротивление
отдельных участков токоведущей цепи не должно превышать значений,
приведенных в заводском паспорте на конкретный вид оборудования.
Сопротивление одного метра длины токопровода составляет обычно 16
мкОм. а единичного переходного медно-алюминиевого контакта — не
более 6 мкОм.
Сопротивление постоянному току обмоток трансформатора напряжения
типа ЗНОГ-110 составляет: 6200 Ом для первичной обмотки; 0,024 Ом
и 0,015 Ом соответственно для вторичных обмоток.
В процессе монтажа проверяют также правильность работы контактов,
коммутирующих вспомогательные цепи: сигналы о включении пред-шествуют
моментам касания главных контактов разъединителей и зазем-лителей,
т. е. сигналы должны поступать до замыкания главных контактов аппаратов;
сигналы об отключении должны поступать после прохождения подвижными
контактами расстояния не менее 80 % от расстояния между экранами
этих контактов, т. е. сигналы должны поступать не ранее, чем после
прохождения 0,8 пути — хода контактов на размыкание. Действие главных
контактов проверяют индикатором, а вспомогательных контактов — визуально.
При монтаже полюсов ячеек измеряют переходные сопротивления постоянному
току контактов разъединителей и заземлителей.
После монтажа элегазового оборудования производят окончательную
регулировку отдельных элементов, этим обеспечивается четкая работа
оборудования при различных значениях давления воздуха в приводе
и напряжения в цепях управления. Наладочные работы организуют так,
чтобы число операций, необходимых для измерений и испытаний, было
минимальным или не превышало требований заводских инструкций и других
технических материалов. Внешним осмотром убеждаются в отсутствии
видимых повреждений, прочности крепления и затяжки фланцевых соединений,
течи газа, а также наличии всех заземляющих шин (каждый фланец заземляют
с двух сторон, а сильфонные компенсаторы шунтируются шинами).
До заполнения элегазом ячеек опробуют вручную работу приводов выключателя,
разъединителя и заземлителя, одновременно проверяя пра-вильность
действия электромагнитных замков и срабатывания привода.
Для проверки элегазового выключателя его пневматический привод заполняют
сжатым воздухом до минимального давления, равного 1.6 МПа, и проверяют
отсутствие утечек. Выключатель заполняют элегазом до верхнего предела
избыточного давления, равного 0,65 МПа, и проверяют согласно заводской
рекомендации. Проверяют разъединитель и заземлитель.
Проверяют работу коммутирующих и сигнальных устройств распределительных
шкафов и шкафов контроля давления при нижнем уровне напряжения на
зажимах соответствующих элементов шкафов. Срабатывание элементов
фиксируют визуально. Проверяют по утечкам и падению давления герметичность
шкафов контроля давления.
Наладка элегазового оборудования показала, что для нее недостаточны
только традиционные испытания изоляции повышенным напряжением, так
как при этом не обеспечивается достаточная эксплуатационная надежность.
Отдельные взвешенные в элегазовом объеме частицы и другие посторонние
предметы, которые оказываются в нем в результате небрежного выполнения
монтажа, сборки и т. п., образуют при приложении напряжения проводящий
мостик, способствующий пробою изоляции и преждевременной порче оборудования
из-за некачественного выполнения монтажных работ.
Вместе с тем эти же частицы могут под воздействием приложенного
напряжения сгруппироваться, стренироваться и выпасть в ловушки.
В то же время отсутствие пробоя при испытании повышенным напряжением
не является достаточным основанием для признания качества изоляции,
так как повреждение изоляции могло не произойти, несмотря на присутствие
в газовом объеме металлических частиц или посторонних предметов
(они могли выпасть в ловушки).
Поэтому для качественной оценки элегазовой изоляции применяют методы
измерения частичных разрядов и высокочастотной дефектоскопии, позволяющие
выявить невидимые и необнаруженные в процессе изготовления, сборки
и монтажа дефекты элегазового оборудования. Лишь после устранения
этих дефектов КРУЭ подвергается испытанию повышенным напряжением.
КРУЭ считается выдержавшим испытания, если при приложении испытательного
напряжения не наблюдались пробои и последующая после приложения
напряжения проверка не выявила развивающихся дефектов. При этом
критерии и оценка качества изоляции КРУЭ должны быть соблюдены.
|
