Некоторые особенности конструкции комплектных распределительных устройств зарубежных предприятий

Широкое применение КРУ внутренней и наружной установок напряжением 6—10—35 кв позволило сократить сроки строительства электрических станций и подстанций, снизить стоимость строительства, улучшить качество и увеличить степень надежности КРУ. Нашли применение КРУ во всех отраслях народного хозяйства. Успешно работают КРУ на тепловых электростанциях с блоками единичной мощности 300, 500, 800 тыс. кет; на атомных электростанциях с блоками 100, 200 и 600 тыс. кет; мощных понизительных подстанциях; на подстаициях крупнейших металлургических заводов, на подстанциях нефтепроводов и метрополитена; крупнейших издательств и в Большом театре.

За последние годы большая работа в части унификации и взаимозаменяемости конструкций одинаковых параметров проделана ведущими предприятиями, определяющими дальнейшее развитие отрасли. Освоенные серийным производством КРУ с выключателями с электромагнитным гашением дуги типа ВЭМ-6 и ВЭМ-10К (серии К-Х, К-ХХ1, КРУ(2-10Э/Э) позволили значительно сократить эксплуатационные расходы и повысить на дежность и культуру эксплуатации. Создание в СССР выключателей с электромагнитным гашением дуги позволило значительно расширить область применения КРУ, так как выключатели серии ВЭМ имеют значительно большую частоту включений и позволяют полностью отказаться от маслохозийства . Кроме того, при высоких электрических параметрах (ВЭМ-6 .имеет поминальный ток 2 000 а, ток динамической устойчивости 1!00—125 ка , отключающую мощность 400 Мва при 6 кв ) шкаф КРУ с электромагнитным выключачелем имеет относительно малые размеры. Эти КРУ особенно целесообразны для работы в условиях повышенной пожарной опасности (плавучие электростанции, подстанции метрополитена, металлургические комбинаты и т. п.).

Постоянно увеличивающиеся объем автоматизации на электрических объектах и сложность управления требуют создания особо надежных устройств для работы в схемах автоматизации и управления. Таким.и устройствами являются полупроводниковые транзисторные элементы, которые позволяют осуществить систему защиты, автоматики и управления бесконтактными. Транзисторные элементы обладают высоким быстродействием и практически не изнашиваются, так как не имеют движущихся частей. Преимущества их не только в увеличении надежности. Применение бесконтактной аппаратуры позволит уменьшить эксплуатационный персонал, замятый ремонтом, наладкой и уходом за контактной аппаратурой, уменьшить размеры, требующиеся для размещения аппаратуры управления и защиты, позволит быстро заменять поврежденные элементы запасными и т. п. Изготовленные впервые в СССР московским заводом Электрощит в 1965 г. КРУ с транзисторными защитами вот уже более 5 лет надежно работают на ряде подстанций. В 1970 г. МЭЩ изготовил большую партию шкафов КРУ серии К -XII с транзисторными защитами, которые буду г работать на блоке 200 Мет Шатурской ГРЭС. Несмотря на большую разновидность КРУ, они имеют в основном однотипный принцип построения конструкции. Все КРУ имеют только воздушную изоляцию токоведущих частей.

Комплектные распределительные устройства передовых зарубежных предприятий и фирм в отличие от советских изготовляются с изолированными токоведущими частями. Конструкция фирмы ФРГ Контиэлектро (рис.25) с полностью изолированными токоведущими частями, с разделением фаз дополнительными воздушными промежутками от сборных шин до кабельной муфты обеспечивает высокий уровень безопасности при эксплуатации.

Преимущество подобного КРУ, изолированного со всех сторон литьевой смолой, заключается в следующем: практически нет мест для возникновения дуги, дуга не. имеет возможности перемещения, неисправность аппарата часто ограничивается замыканием на землю, забытые инструменты, случайно попавшие в КРУ, грызуны, животные и т. д. не вызывают короткого замыкания, обгарание металла, возникающее при неисправности, значительно меньше, чем в неизолированных деталях, поэтому уменьшается выделение ионизированных газов и возможность вторичных повреждений, уменьшается опасность, связанная с напряжениями прикосновения.

Исследования показали, что при нанесении на изоляцию металлического покрытия площадью около 100 см2 и подключении этого покрытия на землю последовательно с добавочным сопротивлением, величина которого равна известному сопротивлению человеческого тела, по этой цепи при 20 кв проходит лишь неопасный емкостный ток утечки около 0,23 ма , в то время как человек еще может оторваться от опасного места при прохождении тока около 5 ма . Параллельно действует запрещение прикасаться ко всем изолированным токоведущим частям, что гарантирует большую безопасность обслуживающего персонала по сравнению с установками с неизолированными токоведущими частями. Ширина шкафа КРУ с такой изоляцией токоведущих частей может быть самой минимальной, но фирма. Контиэлектро , учитывая трудности монтажных организаций при монтаже кабельных присоединений, ограничивается минимальной шириной шкафа 600 мм. На рис. 25 изображен вид сбоку КРУ на номинальное напряжение 10 кв , ток до 1 250 с, динамическую устойчивость 60 ка , отключающую мощность 350 Мв • а при 10 кв. Ширина КРУ 600 мм. В этой конструкции отсутствуют боковые стенки шкафа

(перегородки), так как электрическая дуга лишена возможности перемещаться. В этом случае при производстве монтажных или наладочных работ вкатывается рабочая тележка из полиэфирных плит с наполнением из стекловолокна, которая обеспечивает полную защиту обслуживающего персонала от напряжения прикосновения и, в исключительных случаях — от термического воздействия дугового короткого замыкания в соседних КРУ. Съемные плиты допускают возможность обслуживать КРУ либо со стороны сборных шин, либо со стороны отпаек от сборных шин. Каждый шкаф КРУ состоит из задней опорной стенки, выполненной из конструкционной стали с смонтированными на ней контактодержателями сборных шин и присоединений кабелей с трансформаторами тока или без них. На боковых связях размещены кулисы для установки блокировки рукояток перемещения выкатных тележек. В основании заложены направляющие, по которым передвигается тележка, заземляющие шины.

Задние стенки нескольких шкафов соединяют болтами. Шкафы поставляются блоками по нескольку штук и на монтаже устанавливаются на закладных швеллерах. Трансформаторы тока расположены на задней стенке в неподвижной части КРУ и объединены конструктивно с первичным неподвижным разъединяющим контактом. Конструкция КРУ предусматривает размещение приборов релейной защиты и управления в специально отведенном помещении вне помещения высокого напряжения. Фирма Контиэлектро показала такой шкаф КРУ на Ганноверской ярмарке в 1963 г. Вначале максимальное

1—трансформатор напряжения; 2—релейный отсек; 3—трансформатор тока; 4—верхние первичные контакты; 5—место подключения перенесенного заземляющего устройства; 6—выключатель; 7— кабельная муфта из литой смолы; 8—нижние первичные контакты; 9—сборные шины с литой изоляцией в кожухе с автоматически открывающимися шторками; 10—назначение шкафа КРУ значение токов динамической устойчивости не превышало 75 ка , чго соответствовало отключающей мощности 300 Мва при 6 кв (500 Мва при 10 кв ), позднее были созданы КРУ типа АWS33 напряжением 6 кв , с номинальным током до 3 200 а, током динамической устойчивости 100 ка , отключающей мощностью 400 Мва при 6 кв. Несмотря на такие высокие параметры, принцип построения конструкции и внешний вид ее удалось в общем сохранить. Размеры КРУ изменились только лишь по ширине, КРУ до 2 000 а имеет ширину 800 мм, КРУ до 3 200 а—1 350 мм.

Рис. 27. Шкаф КРУ типа С51М12. 1—отсек сборных шин; 2—выключатель масляный; 3— привод к выключателю; 4—трансформатор тока; 5— трансформатор напряжения; 6—заземляющий разъединитель; 7—шкаф вторичной аппаратуры; 8—место для прохода оперативных шинок; 9—перегородка отсека сборных шин; 10—автоматические шторки; 11— разгрузочные клапаны; 12—кабельный отсек; 13—

испытательное положение тележки.

Больших успехов в создании КРУ с изолированными токоведущими частями добились в ГДР. КРУ внутренней установки типа CSIYI-10/350 напряжением до 10 кв с пластмассовым корпусом имеет частичную изоляцию токоведущих частей и размеры, меньшие чем КРУ с воздушной изоляцией. Это КРУ разработано на номинальный ток до 1 250 а, ток динамической устойчивости 60 ка , отключающую мощность 350 Мва при 10 кв. Высота шкафа 2 000 мм, ширина 7/50 мм и глубина 1 070 мм. Шкафы КРУ могут применяться в любой отрасли народного хозяйства. Принцип построения конструкции КРУ аналогичен конструкции КРУ серии К -XII МЭЩ. Тележка своим фасадом оформляет фасад КРУ, установлен съемный релейный шкаф. Однако применение изолированных сборных шин позволило создать малогабаритную конструкцию (рис. 26).

Другой особенностью КРУ передовых зарубежных предприятий и фирм является то, что они уделяют значительное внимание созданию специально предназначенных для КРУ новых прогрессивных видов аппаратов. На выставке Химля-70 ГДР было представлено КРУ типа С SI М 12 с воздушной изоляцией. За счет созданных специально для этих КРУ выключателей типа SС14-12/630 или SС14-12/1250, литых трансформаторов тока типа GS12 и напряжения типаGЕ12 удалось модернизировать существующее КРУ серии СSI10/350 и сократить ширину до 650 мм (рис. 27). Фирма Броун-Бовери создала специальную -м алогабаритную конструкцию КРУ среднего напряжения (12—36 кв ) с малообъ-емными выключателями серии SВ (номинальный ток шкафа КРУ до 2 000 а, отключающая мощность до 500 Мва при 12 кв ). Приблизительно в одних и тех же габаритах шкафа КРУ размещаются различные схемы первичных цепей РУ: шкафы с одинарной системой сборных шин (рис. 28), с двумя выключателями, работающими каждый от своей системы сборных шин а одну отходящую линию (рис. 29), с двумя выключателями — две отходящие линии от одной системы сборных шин

1—отсек выключателя I системы сборных шин (выключатель

выкачен, шторки закрыты); 2—отсек выключателя II системы сборных шин (выключатель в рабочем положении); 3—сборные шины I системы; 4—сборные шины II системы; 5—отсек трансформаторов тока и кабельной муфты (при необходимости

встраивается заземляющий разъединитель); 6—ряд зажимов; 7—1-шкаф (стойка) вторичной аппаратуры с двумя дверками на фасаде для приборов защиты, управления и сигнализации (выполняются три размера по ширине).

(рис. 30). Отсеки выключателей состоят из тех же конструктивных деталей, как и в простых шкафах. Верхний отсек выключателя выполнен по ширине таким же, как и в стандартном шкафу, а нижний на 100 мм больше. Благодаря этому по обеим сторонам верхнего отсека выключателя возникают два канала, служащие для вентиляции нижнего отсека, в то время как верхний отсек

вентилируется непосредственно. В связи с тем, что шкаф КРУ с двумя выключателями по ширине больше на 100 мм простого шкафа, возле отсеков выключателя образуется пространство шириной 170 мм. Здесь смонтирована отдельная аппаратная стойка с двумя открывающимися наружу дверками, на которых расположена аппаратура релейной защиты, управления, измерения (рис. 29). Если для отходящих линий требуется еще большее количество реле и других приборов, то имеется возможность увеличить ширину аппаратной стойки еще на 100 или 200 мм, в этом случае увеличивается ширина всего шкафа КРУ. Все приведенные конструкции КРУ этой фирмы предусматривают выкатку тележки с выключателем на инвентарную тележку простой конструкции, на которой одновременно разложены все инструменты для ремонта и ревизии.

За последнее время рядом передовых зарубежных фирм созданы КРУ с вакуумными выключателями, у которых дугогасящей средой и изоляционным материалом является вакуум. Один из двух контактов, расположенных в стеклянной вакуумной камере, подвижный и приводится в движение от внешнего привода; таким образом производится замыкание и размыкание цепей. Поскольку в вакууме дуга гаснет быстро, то восстановление межэлектродного изоляционного промежутка происходит во время размыкания довольно быстро, одновременно с возможностью получения отличных коммутационных характеристик включения. Так как при зазоре между контактами в несколько миллиметров можно получить выключатель на 7,2 кв , то одновременно с малыми габаритами легко достичь высоких скоростей срабатывания. Так как эрозия контактов под действием дуги незначительна, проблема ухудшения вакуума на протяжении длительного времени почти устранена и частота срабатывания не очень велика, то срок службы вакуумных камер практически неограничен. Механическое перемещение подвижного контакта между крайними положениями составляет несколько миллиметров. Шкафы КРУ с вакуумными выключателями выполнены также с двухъярусным расположением выключателя, причем из-за малых габаритов выключателей по высоте имеется возможность создания КРУ с трех- и четырехъярусным расположением выключателей, до из-за значительных затруднений с раскладкой силовых кабелей фирма То-сиба остановилась на двухъярусном исполнении КРУ (рис. 31), с выключателями VGВ6М25 на напряжение 7,2 кв , номинальный ток до II 200 а и отключающую мощность 260 Мва при 6 кв , ток срабатывания 64,8 ка , время размыкания контактов 0,025 сек. Для сокращения габаритов КРУ французская фирма Альстом сочла возможным применить элегаз на стороне высокого напряжения 23 кв. Шкафы КРУ фирмы Альстом типа Нормафлюор DNF имеют ширину 430 мм. Элегаз обладает хорошими свойствами гашения дуги и изолирующими свойствами. Изоляция сборных шин и отдельных выдвижных элементов КРУ — жидкие диэлектрики (масло и пирален ). Пирален применен для обеспечения невозгораемости. Из-за малых габаритов по ширине фирма поставляет блоки КРУ, состоящие из двух, трех, четырех или пяти шкафов. Размещение всех элементов, компоновка шкафа КРУ та же, что и в шкафах с обычной аппаратурой. Выключатель находится в герметичном металлическом баке, заполненном элегазом под давлением 3,4 бар. Это требует высокой степени герметизации. За четыре года эксплуатации оборудования на одной из подстанций давление элегаза максимально снизилось лишь на 0,15 бар. В целях безопасности внутреннее давление контролируют манометрическим -в ыключателем, имеющим уставку , соответствующую включению сигнали-зацни , и уставку , при которой аппарат отключается и остается заблокированным в отключенном положении; при достижении этой уставки отключающая способность

Боль-

шой интерес представляет конструкция КРУ внутренней установки типа ASIF 36/750 (рис. 32), созданная народным Предприятием имени Отто Бухвица , г. Дрезден, ГДР. Эти КРУ имеют номинальное напряжение 35 кв , оголючающую мощность 760 Мва , номинальный ток до 6.30 а, ток динамической устойчивости 36 ка , одинарную систему изолированных сборных шин, а также аппараты высокого напряжения, снабженные слоем твердой -изоляции, на которые нанесено заземленное проводящее покрытие. Шкаф КРУ обладает рядом цреимуществ перед

1—монтажный проход; 2—кабельная муфта; 3—оперативные шинки; 4—трансформатор тока; 5—первичные разъединяющие контакты; 6— трансформатор напряжения; 7—выключатель; 8—шкаф вторичной аппаратуры; 9—бак для доливки массы; 10—коридор обслуживания; 11—контрольные кабели; 12—привод масляного выключателя; 13 — сборные шины; 14—контакторное соединение; 15—штепсельное соединение вторичных цепей; 16—шторочный механизм; 17—испытательное положение тележки; 18—механизм вкатывания .

КРУ с воздушной изоляцией: незначительная площадь помещения РУ, не требуется кабельного шолуэтажа или канала, универсальность присоединения кабеля вверх или вниз, выключатель, измерительные трансформаторы и аппаратура вторичных цепей расположены. на выкат ной тележке, поэтому не представляют опасности при производстве ремонтных работ, свободный доступ ко всем элементам .неподвижной части .КРУ, цростота обслуживания из-за наличия твердой изоляции токоведущих частей.

Типичной для США конструкцией КРУ на напряжение 6—15 кв является шкаф КРУ с выключателями с электромагнитным гашением дуги. Принцип построения конструкции аналогичен советским КРУ (К-Х, К -XXI). Однако вопро c разимещения аппаратуры вторичных цепей и применения твердой изоляции сборных шин и других то-коведущих частей позволил уменьшить ширину шкафа до ?00 мм. Фирма Пауэркон корпорейшн США создала новую систему изоляции Лексклед , обеспечивающую надежную изоляцию токоведущих шин напряжением до 15 кв. Эта изоляция может быть быстро и качественно собрана и -р азобрана, что обеспечивает многократное применение. В системе использован изоляционный материал Лексан из поликарбоната, обладающий отличным электротехническим и термическим свойством, большой технологической гибкостью, а также хорошим сопротивлением ударным нагрузкам. Основными частями системы изоляции являются короба со стенками толщиной 1,5 мм, которые надеваются на шины и плотно их охватывают, а также кожухи и муфты, изолирующие углы и места соединения. Короба фиксируются и надежно закрепляются на шинах фланцами, выполненными на половинах разъемных муфт, соединяемых нейлоновыми винтами. Короба, кожухи и муфты изготовляются различных размеров под применяемые сечения шин.