Что такое ошиновка подстанции
Жесткая ошиновка подстанций
Ошиновка – важная часть функционирования подстанций всех классов напряжения. Процесс монтажа ошиновки достаточно ответственен и трудоемок, требует значительного времени и сил.
В течение последних трех лет ЗАО «Арматурно-изоляторный завод» (г. Лыткарино) разрабатывал и проводил освоение гаммы изделий для жесткой ошиновки подстанций. За это время разработан и внедрен не один десяток изделий, до этого не производившихся в России. Совокупность специально разработанных шинных опор, шин и арматуры представляет собой комплексное решение по ошиновке подстанций. Завод разработал и освоил в производстве большой перечень не только шинных опор, но и арматуры жесткой ошиновки. Для шинных опор применены современные решения в высоковольтной изоляции. Шинные опоры выполнены на основе полимерных стержневых изоляторов с учетом специфики работы изолятора в составе шинной опоры.
Исследования, проведенные специалистами, выявили необходимость рассмотрения шинной опоры не просто как изолятора и шинодержателя, а совокупной конструкции с учетом их совместной работы, с учетом частоты вибрации, токов короткого замыкания и др. В шинных опорах применены литые шинодержатели из специального сплава. Все это позволяет говорить о комплексной системе жестких шин трубчатого сечения, устанавливаемых на высоковольтном оборудовании в распредустройствах.
Применение литых сборных шинодержателей и соединительной арматуры для жесткой ошиновки дает ряд преимуществ по сравнению со сварным вариантом. В новом варианте ошиновки благодаря отказу от сварки стало возможным применить в качестве шины трубу из сплава 1915T, обладающего более высокой электропроводностью, механической прочностью и коррозионной стойкостью. Ранее это было невозможно из-за плохой свариваемости данного состава.
Улучшенные электропроводящие свойства нового варианта ошиновки позволяют увеличить пропускную способность и другие электрические характеристики ошиновки при прежней материалоемкости. Кроме того, за счет изменения геометрических размеров уменьшаются нагрузки от климатического воздействия на ошиновку, а с ними и нагрузки на опорные изоляторы и выводы разъединителей. Контактные поверхности литых шинодержателей имеют дополнительное покрытие, улучшающее электрический контакт.
Кроме того, в местах соприкосновения поверхностей токопроводящих деталей предусмотрено применение электропроводящей смазки по ЭПОС-150, ЭПОС-250. Смазки специально предназначены для снижения и стабилизации электрического сопротивления в металлических болтовых, контактных соединениях арматуры жесткой ошиновки и ее соединения с силовым оборудованием. Смазка позволяет снизить электрическое сопротивление до ста раз и стабилизировать электрическое сопротивление в течение десяти лет.
В качестве шин для жесткой ошиновки используются трубы из алюминиевого сплава 1915Т, обладающего высокой прочностью, стойкостью к коррозии и хорошей свариваемостью.
Жесткая ошиновка обеспечивает быстрый и качественный монтаж, необходимую компенсацию линейных температурных деформаций шин и незначительных погрешностей при установке шинных опор.
Токовые компенсаторы гарантируют высокое качество электрического соединения. Они играют роль экранов, устраняя возможность развития коронных разрядов и радиопомех.
Применение разъемных болтовых контактов на жесткой ошиновке позволило унифицировать комплекты жестких шин и значительно облегчить монтаж при выполнении различных ответвлений гибкими связями, в том числе и пучками проводов.
Комплекты жесткой ошиновки высокой заводской готовности позволяют снизить затраты на строительство ОРУ: металлоемкость в среднем сокращается на 10-15 процентов, расход железобетона – на 10-20 процентов, площадь сооружения – на 10-15 процентов, объем строительно-монтажных работ и трудозатрат – на 25 процентов в зависимости от схем электрических соединений ОРУ и конкретных условий работы в районах строительства.
Жесткая ошиновка комплектуется из полых алюминиевых труб класса 1915Т или аналогом сплава серии Е-AlMgSi0,5 согласно DIN EN 573-3, с демпферным тросом, шинными опорами с разрушающей нагрузкой от 12,5 до 20 кН, узлами непосредственного крепления шин к оборудованию, строительными металлоконструкциями под опорную изоляцию, спусками гибкой ошиновки от жестких шин до оборудования и арматурой крепления гибкой ошиновки к оборудованию. Жесткая ошиновка предназначена для работы на высоте над уровнем моря до 1000 метров. Вид климатического исполнения и категории размещения – УХЛ1 по ГОСТ 15150. Сейсмостойкость жесткой ошиновки – до 9 баллов по шкале MSK 64 (ускорение в горизонтальных направлениях 0,36g; в вертикальном направлении 0,25 g).
ЖОС проектируется блочным методом, то есть в зависимости от характера площадки и компоновки ОРУ 110-500 кВ расстояние между осями опор в пролете для трубы жесткой ошиновки определяется индивидуально с любым шагом ячеек, что предопределяет гибкость технических решений, закладываемых в проекте. Компоновка подстанций с ЖОС позволяет в значительной мере уменьшить площади под РУ и сделать проект экономически выгодным с учетом уменьшения затрат на материалы и трудоемкости сооружения РУ.
Приглашаем к сотрудничеству все проектные организации. Предоставим полные каталоги оборудования и типовые схемы подстанций в формате AutoCAD. Готовы выполнить разработку новых типов арматуры и шинных опор жесткой ошиновки, оказать консультацию, поделиться опытом. Будем рады любым контактам по данному направлению, новому для России.
Жесткая ошиновка подстанций
Ошиновка – важная часть функционирования подстанций всех классов напряжения. Процесс монтажа ошиновки достаточно ответственен и трудоемок, требует значительного времени и сил.
В течение последних трех лет ЗАО «Арматурно-изоляторный завод» (г. Лыткарино) разрабатывал и проводил освоение гаммы изделий для жесткой ошиновки подстанций. За это время разработан и внедрен не один десяток изделий, до этого не производившихся в России. Совокупность специально разработанных шинных опор, шин и арматуры представляет собой комплексное решение по ошиновке подстанций. Завод разработал и освоил в производстве большой перечень не только шинных опор, но и арматуры жесткой ошиновки. Для шинных опор применены современные решения в высоковольтной изоляции. Шинные опоры выполнены на основе полимерных стержневых изоляторов с учетом специфики работы изолятора в составе шинной опоры.
Исследования, проведенные специалистами, выявили необходимость рассмотрения шинной опоры не просто как изолятора и шинодержателя, а совокупной конструкции с учетом их совместной работы, с учетом частоты вибрации, токов короткого замыкания и др. В шинных опорах применены литые шинодержатели из специального сплава. Все это позволяет говорить о комплексной системе жестких шин трубчатого сечения, устанавливаемых на высоковольтном оборудовании в распредустройствах.
Применение литых сборных шинодержателей и соединительной арматуры для жесткой ошиновки дает ряд преимуществ по сравнению со сварным вариантом. В новом варианте ошиновки благодаря отказу от сварки стало возможным применить в качестве шины трубу из сплава 1915T, обладающего более высокой электропроводностью, механической прочностью и коррозионной стойкостью. Ранее это было невозможно из-за плохой свариваемости данного состава.
Улучшенные электропроводящие свойства нового варианта ошиновки позволяют увеличить пропускную способность и другие электрические характеристики ошиновки при прежней материалоемкости. Кроме того, за счет изменения геометрических размеров уменьшаются нагрузки от климатического воздействия на ошиновку, а с ними и нагрузки на опорные изоляторы и выводы разъединителей. Контактные поверхности литых шинодержателей имеют дополнительное покрытие, улучшающее электрический контакт.
Кроме того, в местах соприкосновения поверхностей токопроводящих деталей предусмотрено применение электропроводящей смазки по ЭПОС-150, ЭПОС-250. Смазки специально предназначены для снижения и стабилизации электрического сопротивления в металлических болтовых, контактных соединениях арматуры жесткой ошиновки и ее соединения с силовым оборудованием. Смазка позволяет снизить электрическое сопротивление до ста раз и стабилизировать электрическое сопротивление в течение десяти лет.
В качестве шин для жесткой ошиновки используются трубы из алюминиевого сплава 1915Т, обладающего высокой прочностью, стойкостью к коррозии и хорошей свариваемостью.
Жесткая ошиновка обеспечивает быстрый и качественный монтаж, необходимую компенсацию линейных температурных деформаций шин и незначительных погрешностей при установке шинных опор.
Токовые компенсаторы гарантируют высокое качество электрического соединения. Они играют роль экранов, устраняя возможность развития коронных разрядов и радиопомех.
Применение разъемных болтовых контактов на жесткой ошиновке позволило унифицировать комплекты жестких шин и значительно облегчить монтаж при выполнении различных ответвлений гибкими связями, в том числе и пучками проводов.
Комплекты жесткой ошиновки высокой заводской готовности позволяют снизить затраты на строительство ОРУ: металлоемкость в среднем сокращается на 10-15 процентов, расход железобетона – на 10-20 процентов, площадь сооружения – на 10-15 процентов, объем строительно-монтажных работ и трудозатрат – на 25 процентов в зависимости от схем электрических соединений ОРУ и конкретных условий работы в районах строительства.
Жесткая ошиновка комплектуется из полых алюминиевых труб класса 1915Т или аналогом сплава серии Е-AlMgSi0,5 согласно DIN EN 573-3, с демпферным тросом, шинными опорами с разрушающей нагрузкой от 12,5 до 20 кН, узлами непосредственного крепления шин к оборудованию, строительными металлоконструкциями под опорную изоляцию, спусками гибкой ошиновки от жестких шин до оборудования и арматурой крепления гибкой ошиновки к оборудованию. Жесткая ошиновка предназначена для работы на высоте над уровнем моря до 1000 метров. Вид климатического исполнения и категории размещения – УХЛ1 по ГОСТ 15150. Сейсмостойкость жесткой ошиновки – до 9 баллов по шкале MSK 64 (ускорение в горизонтальных направлениях 0,36g; в вертикальном направлении 0,25 g).
ЖОС проектируется блочным методом, то есть в зависимости от характера площадки и компоновки ОРУ 110-500 кВ расстояние между осями опор в пролете для трубы жесткой ошиновки определяется индивидуально с любым шагом ячеек, что предопределяет гибкость технических решений, закладываемых в проекте. Компоновка подстанций с ЖОС позволяет в значительной мере уменьшить площади под РУ и сделать проект экономически выгодным с учетом уменьшения затрат на материалы и трудоемкости сооружения РУ.
Приглашаем к сотрудничеству все проектные организации. Предоставим полные каталоги оборудования и типовые схемы подстанций в формате AutoCAD. Готовы выполнить разработку новых типов арматуры и шинных опор жесткой ошиновки, оказать консультацию, поделиться опытом. Будем рады любым контактам по данному направлению, новому для России.
Оборудование трансформаторных подстанций, как устроены подстанции
Сложная иерархия современных электрических сетей включает в себя огромное количество различного электротехнического оборудования, среди которого трансформаторные подстанции выполняют роль звена, связующего и перераспределяющего электроэнергию. Они располагаются около или внутри населенных пунктов и обеспечивают комфортные условия для проживания людей.
В сельской местности еще можно встретить конструкции старых столбовых подстанций, работающих на открытом воздухе, которые принимают по высокой стороне воздушной линии 10 или 6 кВ и отдают 0,4 подключенным потребителям.
Внутри населенных пунктах с многоэтажными зданиями в целях безопасности чаще применяются кабельные линии, скрытые в земле, а трансформаторное оборудование располагается внутри специальных построек, закрытых на замки от несанкционированного проникновения.
Здание подобной трансформаторной подстанции, преобразующей напряжение 10 кВ в 0,4 показано на фотографии.
Внешнее отличие габаритов показанных подстанций, преобразующих напряжения одинаковых величин, свидетельствует о том, что они оперируют разными мощностями.
Подобные трансформаторные подстанции (ТП) получают электроэнергию по высоковольтным линиям электропередач 10 кВ (или 6) от удаленных распределительных устройств.
Фотография силового трансформатора, расположенного на ОРУ-110 и осуществляющего преобразование электроэнергии 110 кВ в 10, передаваемое по ЛЭП на ПС-10, показана на очередной фотографии.
Этот трансформатор имеет уже большие габариты и оперирует с мощностями до 10 мегаватт, располагается на открытой, огороженной территории, которая конструкцией оборудования четко разграничена на две стороны:
высшего напряжения 110;
Сторона 110 кВ воздушной ЛЭП соединяется с другой подстанцией, которая имеет еще большие габариты и преобразовывает огромные энергетические потоки.
Размеры только вводной опоры единичной воздушной ЛЭП позволяют визуально оценить значительность потоков электроэнергии, пропускаемых через нее.
Приведенные фотографии свидетельствуют, что трансформаторные подстанции в энергетике перерабатывают энергию электричества различных напряжений и мощностей, монтируются разнообразными конструкциями, но имеют общие черты.
Состав оборудования трансформаторной подстанции
Каждая ПС создается под конкретные условия эксплуатации с расположением:
на открытом воздухе — открытые распределительные устройства (ОРУ);
внутри закрытых помещений — ЗРУ;
в металлических шкафах, встроенных в специальные комплекты — КРУ.
По типу конфигурации электрической сети трансформаторные ПС могут выполняться:
тупиковыми, когда они запитаны по одной либо двум радиально подключенным ЛЭП, которые не питают другие ПС;
ответвительными — присоединяются к одной (иногда двум), проходящим ЛЭП с помощью ответвлений. Проходящие линии питают другие подстанции;
проходными — подключены за счет захода ЛЭП с двухсторонним питанием методом «вреза»;
узловыми — присоединяются по принципу создания узла за счет не менее чем трех линий.
Конфигурация сети электроснабжения накладывает условия на рабочие характеристики подстанции, включая настройку защит для обеспечения безопасной работы.
Основные элементы ПС
В состав оборудования любой подстанции входят:
силовой трансформатор, который непосредственно осуществляет преобразование электроэнергии для ее дальнейшего распределения;
шины, обеспечивающие подвод приходящего напряжения и отвод нагрузок;
силовые коммутационные аппараты с тоководами, позволяющие перераспределять электроэнергию;
системы защит, автоматики, управления, сигнализации, измерения;
вводные и вспомогательные устройства.
Он является основным преобразующим элементом электроэнергии и выполняется трехфазным исполнением. В его конструкцию входят:
корпус, выполненный в форме герметичного бака, заполненного маслом;
обмотки стороны низкого напряжения (НН);
обмотки вводов высокого напряжения (ВН);
переключатель регулировочных отводов у обмоток;
вспомогательные устройства и системы.
Более подробно устройство силового трансформатора и автотрансформатора изложено в другой статье.
Чтобы трансформатор работал к нему надо подвести питающее и отвести преобразованное напряжение. Эта задача возложена на токоведущие части, которые называют шинами и ошиновкой. Они должны надежно передавать электрическую энергию, обладая минимальными потерями напряжения.
Для этого их создают из материалов с улучшенными токопроводящими свойствами и повышенным поперечным сечением. В зависимости от размеров ПС шины могут располагаться на открытом воздухе или внутри закрытого сооружения.
Шины и ошиновка электрически разделяются между собой положением силового выключателя. Причем ошиновка без каких-либо коммутационных аппаратов напрямую подключена к вводам трансформатора. Ее конструкция не должна создавать механических напряжений в фарфоровых и всех остальных деталях вводов.
Для ошиновки используют кабели или пластины, которые монтируют на медные шпильки трансформаторных вводов через наконечники или переходники.
У подстанций, защищенных от воздействия атмосферных осадков, шины обычно делают цельными алюминиевыми или реже медными полосами. На открытом воздухе для них чаще используют многожильные не закрытые слоем изоляции провода повышенного сечения и прочности.
Однако, в последнее время наметился переход на системы шин, устанавливаемые жестко. Это позволяет экономить площадь на ОРУ, металл токоведущих частей и бетон.
Такие конструкции применяются на новых строящихся подстанциях. За их основы взяты образцы, успешно работающие несколько десятилетий в странах Запада на оборудовании 110, 330 и 500 кВ.
Для расположения шин применяется определенная конфигурация, которая может использовать:
Под термином «система шин» подразумевается комплект силовых элементов, подключающих все присоединения на распределительном устройстве. На подстанциях с двумя трансформаторами одного напряжения создаются две системы шин, каждая из которых питается от своего источника.
Протяженная система шин при большом количестве присоединений может разделяться на отдельные участки, которые называются секциями.
Силовые коммутационные аппараты
Трансформаторные подстанции при эксплуатации необходимо подключать под напряжение или выводить из работы для профилактического обслуживания или в случае возникновения аварийных ситуаций и неисправностей. С этой целью используются коммутационные аппараты, которые создаются различными конструкциями и могут:
1. отключать аварийные токи максимально возможных величин;
2. коммутировать только рабочие нагрузки;
3. обеспечивать разрыв видимого участка электрической схемы за счет переключения только при снятом с оборудования напряжении.
Коммутационные аппараты, способные отключать аварийные ситуации, работают в автоматическом режиме и называются «автоматическими выключателями». Они создаются с различными возможностями коммутации нагрузок за счет конструктивных особенностей.
По принципу использования запасенной энергии, заложенной в работу исполнительного механизма, их подразделяют на:
По способам гашения электрической дуги, возникающей при отключениях, они классифицируются на:
Для управления исключительно рабочими режимами, характеризующимися только номинальными параметрами сети, создаются «выключатели нагрузки». Мощность их контактной системы и скорость работы позволяют успешно переключаться при обычном состоянии схемы. Но, ими нельзя оперировать для ликвидации коротких замыканий.
При разрыве электрической цепи под нагрузкой создается электрическая дуга, которая ликвидируется конструкцией выключателя. В обесточенной схеме для отделения определенного участка от напряжения используют более простые устройства:
Разъединителями оперируют, как правило, вручную при снятом напряжении. На подстанциях 330 кВ и выше управление разъединителями осуществляется электродвигателями. Это объясняется большими габаритами и механическими усилиями, которые сложно преодолеть вручную.
При включении разъединителя участок его цепи собирается в электрическую схему, а при отключении — выводится.
Отделители создаются для автоматического разделения напряжения с защищаемого участка при создании на нем бестоковой паузы удаленным выключателем. Более подробно работа отделителя изложена в этой статье.
Взаимное расположение коммутационных аппаратов и шин
Любая трансформаторная подстанция создается по определенной электрической схеме, предполагающей обеспечение надежной работы, простоты управления в сочетании с минимумом затрат на ввод и эксплуатацию. С этой целью к трансформаторному устройству разными способами подключаются отходящие ЛЭП.
Наиболее простая схема предполагает подключение к ТП посредством силового выключателя Q одной секции шин, от которой отходят все присоединения. Для обеспечения условий безопасного ремонта оборудования выключатели со всех сторон отделяются разъединителями.
Если на ПС много присоединений, когда в схеме используются 2 силовых трансформатора, то может применяться секционирование за счет использования дополнительного выключателя, который постоянно находится в работе, а при возникновении неисправности на одной из секций разрывает цепь, оставляя в работе ту секцию, где нет поломки.
Использование в такой схеме обходной системы шин, образованной за счет подключения дополнительных выключателей и небольшой корректировки электрических цепей, позволяет переводить любое присоединение на питание от обходного выключателя, безопасно выполнять ремонт и обслуживание собственного.
Большими удобствами обслуживания и повышенной надежностью обладают распределительные устройства, собранные на основе двух рабочих систем шин с обходной, когда они дополнительно разделены на секции.
В исходном состоянии все отход ящие ЛЭП получают электроэнергию от обоих трансформаторов. Для этого шинные и секционные выключатели питают секции шин, а присоединения равномерно распределены по ним через свои коммутационные устройства.
Обходная СШ каждой секции вводится под напряжение только для случая перевода через нее питания присоединения, выключатель которого выведен в ремонт.
При возникновении короткого замыкания на одной из секций она отключается защитами со всех сторон, а все остальные с подключенными к ним ЛЭП остаются в работе. За счет такой схемы при КЗ на ОРУ обесточивается минимальное количество потребителей от всех работающих.
Приведенные схемы показаны для примера. Их существует большое разнообразие, которое позволяет наиболее оптимально эксплуатировать оборудование трансформаторной подстанции.
Защиты, автоматика, системы управления
Работа оборудования трансформаторной подстанции происходит в автоматическом режиме под дистанционным наблюдением оперативного персонала. Чтобы предотвратить серьезные повреждения внутри сложной дорогостоящей системы применяются автоматические защитные устройства.
Они имеют чувствительные датчики, которые воспринимают начало возникновения аварийных процессов и, обрабатывая полученную информацию, передают ее на защиты.
Такими датчиками могут работать механические приборы, реагирующие на:
возникновение вспышки света;
резкое возрастание давления внутри закрытой ячейки;
начало газообразования внутри жидкостей или другие признаки.
Однако, основная нагрузка по определению начала аварийных режимов возложена на электрические устройства — измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
Они с высокой точностью моделируют электрические процессы, происходящие в первичной схеме силового оборудования и передают их в органы сравнения, которые определяют момент возникновения неисправностей.
Полученный сигнал от них воспринимают логические блоки, обрабатывающие поступившую информацию для передачи исполнительной команды на отключающие устройства конкретных автоматических выключателей.
У малогабаритных трансформаторных подстанций, размещенных внутри крытых сооружениях, защиты могут располагаться в отдельной ячейке или шкафу.
На подстанциях, преобразующих напряжение 110 кВ и выше, для размещения релейных вторичных цепей требуется отдельное здание с большим количеством панелей. На них монтируют системы управления, автоматики и защиты:
К этим устройствам подключаются системы сигнализации, работающие в местном и дистанционном режиме для передачи оперативному персоналу достоверных сведений о происходящих коммутациях в электрической сети. Наиболее важная информация о положении ответственных элементов оборудования передаются по каналам телесигнализации.
Используемые многие десятилетия релейные защиты постепенно вытесняются микропроцессорными малогабаритными модулями, облегчающими эксплуатацию.
Однако, их массовое использование сдерживается высокой стоимостью и отсутствием точных международных стандартов для всех производителей. Ведь при поломке отдельного специфичного блока пользователю приходится обращаться к конкретному заводу для замены возникшей неисправности.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
