ОСНОВЫ ТЕОРИИВозможные ответы: 1) в изоляторе; 2) в баке. 1 8. Как осуществляется выбор выключателя любого типа? Возможные ответы: 1) по длительному току; 2) по напряжению; 3) по отключающей способности; 4) 1) и 2); 5) 2) и 3); 6) 1) и 3); 7) 1),2) и 3). 1 9. Расшифровать аббревиатуру: ВПМ? Возможные ответы: 1) выключатель с пружинным приводом малогабаритный; 2) выключатель подстанционный, маломасляный; 3) воздушный подстанционный выключатель, модернизированный; 4) выключатель с пружинным приводом, маломасляный.
Методическое указание по проведению лабораторной работы № 4 «Комплектное электрооборудование электрических станций и подстанций» по дисциплине: «Электрооборудование электрических станций и подстанций» для студентов специальности 140211.65 «Электроснабжение»
Иркутск 2012
УДК _______ Методические указания по проведению лабораторной работы № 2 по дисциплине «Электрооборудование электрических станций и подстанций» для студентов специальности 140211.65 «Электроснабжение»
Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. – 46 с.
Составитель: Профессор к-ры ЭТЭС, Д.т.н., профессор Наумов И. В. Должность, фамилия, инициалы Рецензент: ___________________ Должность, фамилия, инициалы
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры Электротехники и Электроснабжения.
Зав. кафедрой Электротехники и Электроснабжения _________________________.
Цель работы: изучить конструкции комплектных устройств оборудования электрических станций и подстанций.
Программа работы: 1. Изучить назначение и конструктивные особенности комплектных распределительных устройств. 2. Изучить назначение, конструкцию и особенности комплектных трансформаторных подстанций, применяемых в сельском хозяйстве. 3. Осуществить самоконтроль по предлагаемым тестам для самопроверки. 4. Выполнить отчет по лабораторной работе и ответить на вопросы преподавателя при её защите.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ 1.1. КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА (КРУ) Комплектное распределительное устройство внутренней (КРУ) или наружной (КРУН) установки предназначается для приёма и распределения электрической энергии трёхфазного переменного тока промышленной частоты. Они нашли широкое применение в распределительных устройствах (РУ) собственных нужд типовых и атомных электростанций, распределительных подстанций энергосистем, преобразовательных подстанций, тяговых подстанций метрополитенов и электрифицированных железных дорог, тяговых подстанций городского электрического транспорта, подстанций промышленных и сельскохозяйственных предприятий, в РУ мощных экскаваторов, на угольных шахтах и др. В настоящее время появились КРУ, имеющие конкретное целевое назначение, например, КРУ для размещения аппаратуры защиты от атмосферных перенапряжений, для секционирования ВЛ напряжением 10 кВ, для автоматического ввода резерва (АВР) линий напряжением 10 кВ, для тиристорных пусковых устройств в целях обеспечения плавного частотного пуска синхронных машин и др. Комплектное распределительное устройство это совокупность электротехнического оборудования, необходимого для схемы РУ, смонтированного в отдельных шкафах на специализированных заводах в условиях серийного производства. РУ набирается из шкафов КРУ со встроенным в них высоковольтным оборудованием, устройствами релейной защиты, приборами измерения, автоматики, сигнализации, учёта, управления и др. Шкафы, у которых коммутационное электрооборудование, измерительные трансформаторы тока или напряжения, разрядники и другие аппараты устанавливаются непосредственно в корпусе шкафа неподвижно, относятся к КРУ стационарного исполнения (без выдвижных элементов). При размещении вышеперечисленного оборудования или его части на выдвижном элементе (тележке) шкафы относятся к КРУ выдвижного исполнения (с выдвижными элементами). Выдвижной элемент (тележка) шкафа - жёсткая конструкция со встроенными в неё высоковольтными аппаратами, обеспечивающая возможность её перемещения в различные положения: рабочее, контрольное, ремонтное. Номинальный ток главной цепи шкафа КРУ (КРУН) - ток, при котором гарантируется длительная работа шин, разъёмных контактов и аппаратуры в главной цепи, рассчитанных в условиях их работы в шкафу КРУ. Главные цепи шкафа - силовые цепи электрического присоединения РУ. Вспомогательные цепи шкафа - цепи управления, контроля, релейной защиты и автоматики. Разъёмные контакты главной цепи - устройства, состоящие из неподвижных и подвижных электрических контактов, служащие для замыкания или размыкания главных цепей выдвижного элемента с цепями стационарной части шкафа (корпуса). Разъёмные контакты вспомогательных цепей - это устройства, состоящие из неподвижных и подвижных контактов, служащие для замыкания или размыкания вспомогательных цепей выдвижного элемента с цепями стационарной части шкафа (корпуса). Отсек шкафа КРУ -полностью ограждённая перегородками часть КРУ, предназначенная для размещения определённого оборудования или аппаратуры. Название отсека может определяться по главному элементу, установленному в нём: отсек выключателя, отсек сборных шин, отсек кабеля, отсек приборов и т.д. Перегородка шкафа - часть ограждения отсека или шкафа КРУ, служащая для отделения его от смежного отсека или шкафа. Защитные шторки шкафа -подвижные устройства шкафа КРУ, ограждающие проёмы для прохода разъёмных контактов главных цепей и служащие для защиты обслуживающего персонала от возможности прикосновения к неподвижным разъёмным контактам главной цепи в ремонтном положении выдвижного элемента. Устройство со стороны ВН КТП - сборное или комплектное электротехническое устройство со встроенными аппаратами и приборами для коммутации, управления и защиты, служащее для приёма электроэнергии и передачи её по цепям, обусловленным схемой главных электрических соединений КТП на стороне ВН трансформатора. Распределительное устройство со стороны НН КТП - комплектное устройство, служащее для ввода от трансформатора со стороны НН для распределения его нагрузки по цепям, обусловленным схемой главных электрических соединений КТП. Промышленное производство шкафов КРУ по сравнению с обычными (сборными) конструкциями электротехнических установок позволило: • сократить размеры и объёмы помещений; • значительно упростить и удешевить здание под РУ; • сократить расход металла и других строительных материалов; • повысить надёжность и безопасность эксплуатации; • обеспечить потребителей бесперебойным снабжением электроэнергией; • резко сократить время ревизий и ремонтов электрооборудования, установленного на выдвижных элементах; • значительно снизить стоимость строительно-монтажных работ с одновременным повышением их качества за счёт переноса работ по монтажу всего электротехнического оборудования на специализированные промышленные предприятия; • значительно упростить работу проектных, комплектующих и планирующих организаций. Применение комплектных электротехнических устройств является основой индустриализации строительно-монтажных работ при соединении электрических станций, трансформаторных подстанций и электроустановок промышленных предприятий. Комплектные РУ классифицируются по показателям:тип выключателей, способ расположения аппаратов, применяемая изоляция, расположение и число систем сборных шин, способ обслуживания (одностороннее или двухстороннее), род установки (внутренняя или наружная), климатические условия, род оперативного тока, условия эксплуатации. Различают конструкции и по напряжению, току, отключаемой мощности, типу приводов, вспомогательным устройствам, схемам главных и вспомогательных соединений и другим показателям. В соответствии с требованием ГОСТ 15150-69 о воздействии климатических факторов внешней среды КРУ внутренней установки должны отвечать требованиям климатического исполнения У категории размещения З с нижним значением температуры окружающего воздуха -25°С. В зависимости от категории размещения КРУ и КРУН по ГОСТ 15150-69* исполнение конструкции шкафа характеризуется по степени защиты (ГОСТ 14254-80). Шкафы КРУ имеют защищённое исполнение 1 Р20. Требования к электрической прочности изоляции главных и вспомогательных цепей изложены в ГОСТ 1516.1-76, где приведены регламентируемые данные по испытательным кратковременным напряжениям промышленной частоты и напряжениям грозовых полных и срезанных импульсов. Изоляция главных цепей шкафов КРУ и КРУН должна выдерживать испытание одноминутным напряжением 42 кВ при UНОМ= 10кВ или 32 кВ при UНОМ=6 кВ промышленной частоты, напряжением грозовых полных импульсов 75 кВ и срезанных импульсов 90 кВ. Внешняя изоляция внутри оболочки шкафа между токоведущими частями одного и того же полюса главных цепей при контрольном (разобщённом) положении выдвижного элемента при двух разрывах на полюс в сухом состоянии должна выдерживать испытание напряжением (при плавном подъёме) 42 и 32 кВ при UНОМ, равном соответственно 10 и 6 кВ. Изоляция вспомогательных цепей должна выдерживать одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты 2 кВ, которое поочерёдно прикладывается между токоведущими и заземлёнными частями в том случае, если все элементы цепи по своим техническим условиям допускают испытания напряжением 2 кВ. Если во всей вспомогательной цепи имеется элемент с испытательным одноминутным напряжением 1,5 кВ, то испытания изоляции всей вспомогательной цепи можно выполнять напряжением 1,5 кВ. Если во вспомогательной цепи имеются элементы, не допускающие испытания напряжением, равным 1,5 кВ, испытательное напряжение должно быть приложено при отсоединении этих элементов цепи, а затем должно быть проведено комплексное испытание цепей с присоединением всех элементов минимальным напряжением, допускаемым всеми элементами. Коммутационная способность КРУ регламентируется требованиями, предъявляемыми к встроенным в КРУ выключателям с соответствующим приводом. Они должны выдерживать стандартные испытательные циклы при значениях токов включения и отключения в соответствии с требованиями ГОСТ 687-78 Е. Требования по нагреву при длительной работе шкафов КРУ в нормальном режиме нормируются согласно ГОСТ 8024-84. Шкафы КРУ должны удовлетворять требованиям по стойкости к сквозным токам КЗ, т.е. должны выдерживать при включённом положении электрооборудования номинальные токи главной цепи: электродинамической стойкости для конкретного типа КРУ и трёхсекционной термической стойкости. К применяемым в КРУ стационарным заземляющим ножам также предъявляются соответствующие требования по стойкости к сквозным токам КЗ. Они должны выдерживать без разрыва заземляющих цепей номинальный ток электродинамической стойкости и ток термической стойкости в течение 1 с, при этом допускается приваривание контактов ножей. По механической стойкости к шкафам КРУ предъявляются требования, обеспечивающие нормальные условия работы во всех режимах, а также при транспортировке, монтаже и наладочных работах. Для проверки такой способности регламентированы количества циклов, которые шкафы КРУ и его элементы должны выдерживать: 2000 включений и отключений разъёмных контактов главных цепей и 500 - вспомогательных цепей; 2000 перемещений выдвижного элемента из рабочего в контрольное положение и обратно и столько же открываний и закрываний защитных шторок; 1000 открываний и закрываний дверей; 500 включений и отключений заземляющего разъединителя. Количество циклов включений и отключений встроенного комплектующего оборудования принимается в соответствии с ГОСТ на это оборудование. Показатели надёжности КРУ (механический ресурс, вероятность безотказной работы, долговечность и др.) устанавливаются для каждого типа КРУ из показателей по опыту эксплуатации или отдельно коммутационных аппаратов, или КРУ в целом. Эти показатели могут быть определены также и расчётным путём, но они не должны быть меньше показателей, регламентируемых по требованиям механической стойкости и другим. Срок службы КРУ определяется не менее 25 лет. Требование безопасности к КРУ - одно из главных требований. Шкафы КРУ должны иметь целый ряд блокировок, в том числе не допускающих: • перемещения выдвижного элемента из рабочего положения и из контрольного положения в рабочее при включённом положении выключателя, установленного на выдвижном элементе; • включения выключателя, установленного на выдвижном элементе, при нахождении выдвижного элемента в промежуточном (между рабочим и контрольным) положении; • перемещения выдвижного элемента из контрольного (разобщённого) положения в рабочее при включенных ножах заземляющего разъединителя; • включения или отключения разъединителей при включённом выключателе главной цепи; • вкатывания и выкатывания выдвижного элемента с разъединителями под нагрузкой (для шкафов без выключателей); • включения заземляющего разъединителя в шкафу секционирования с разъединителем при рабочем положении выдвижного элемента секционного выключателя; • включения разъединителей при включённых ножах заземляющего разъединителя либо включения заземляющего разъединителя при включённых разъединителях; • открывания дверей при включённых разъединителях в шкафах со стационарными разъединителями. Кроме указанных блокировок, шкафы КРУ должны быть снабжены блокировками внешних присоединений, т.е. в шкафах КРУ с заземляющими разъединителями предусматривается возможность установки устройств, осуществляющих блокирование и не допускающих: • включения заземляющего разъединителя при рабочем положении • перемещения в рабочее положение выдвижных элементов или включения любого коммутационного электрооборудования при включённом положении заземляющего разъединителя данного шкафа. Конструкция шкафа КРУ должна обеспечивать локализацию аварии в пределах одного шкафа или монтажной схемы главной цепи присоединения (секционирования или ввод, в двух и более шкафах) при времени действия открытой электрической дуги КЗ 1 с. Это время может быть сокращено. В этом случае конструкция КРУ должна быть снабжена такими элементами, которые бы ограничивали время действия электрической дуги до значения, указанного в ТУ на конкретный тип КРУ (разгрузочные клапаны с контактами, датчики и т.п.). При эксплуатации шкафов КРУ допустимый нагрев элементов конструкции и механические усилия на них, выхлоп газов или электрическая дуга при коммутации выключателей не должны причинять вред обслуживающему персоналу, вызывать перекрытие изоляции шкафов КРУ и поджигание выхлопных газов. При снятом напряжении должно быть безопасным обслуживание электрооборудования, приборов, токоведущих частей и самого шкафа КРУ; должна иметься возможность осуществления осмотра, ремонта и замены соседних шкафов КРУ без нарушения нормальной работы. Ремонт электрооборудования выдвижного элемента выполняют при выводе выдвижного элемента в ремонтное положение. Конструкция шкафа КРУ должна: • обеспечивать возможность безопасного обслуживания (без снятия напряжения с главных цепей) сборок зажимов, контактов вспомогательных цепей выключателя и разъединителя, аппаратов вспомогательных цепей; • обеспечивать защиту обслуживающего персонала от случайного • защищать оборудование от попадания твёрдых тел по заданной для конструкции степени защиты. После выкатывания выдвижного элемента из шкафа КРУ в ремонтное положение все токоведущие части главных цепей, которые могут оказаться под напряжением, закрываются (ограждаются) запретными шторками с приспособлениями для их запирания. Эти шторки и ограждения не должны сниматься или открываться без помощи ключей или специальных инструментов. В шкафах КРУ со стационарно установленным оборудованием предусматривается возможность установки стационарных или инвентарных перегородок (при ремонте) для отделения находящихся под напряжением частей оборудования. Разъединители и заземляющие разъединители должны устанавливаться в КРУ так, чтобы исключалось их самопроизвольное включение под действием силы тяжести: напряжение к ним должно подаваться со стороны неподвижных частей; приводы к ним должны иметь указатели положения и приспособления для их запирания. В соответствии с требованиями к шкафам КРУ, которые предъявляются к выполнению устройств заземления, каркас выдвижного элемента должен иметь непрерывный электрический контакт с корпусом шкафа КРУ при помощи скользящих заземляющих контактов на всём протяжении пути от рабочего до контрольного положения выдвижного элемента не менее, чем в двух местах. Не допускается использование для заземления болтов, винтов, шпилек, выполняющих роль крепёжных деталей. В местах заземления должна быть надпись "Земля" или знак заземления. Требование экономичности следует понимать, как стремление к минимальным затратам на сооружение РУ и минимальным издержкам на его эксплуатацию при условии обеспечения необходимой надёжности и безопасности обслуживания. Все эти требования должны учитываться при проектировании РУ. В настоящее время всеми предприятиями изготавливаются шкафы КРУ с техническими данными, соответствующими номинальным параметрам встраиваемого выключателя. Большая часть конструкций КРУ на наиболее распространённые для всех отраслей народного хозяйства технические данные (напряжение до 10 кВ, номинальные токи до 1600 А, токи отключения 20 кА) может быть с электромагнитным, маломасляным или вакуумным выключателем. Рассмотрим их преимущества и недостатки. Преимущества КРУ с электромагнитным выключателем: взрыво- и пожаробезопасность, малый износ дугогасительных контактов и рабочих элементов дугогасителя, работа в условиях частых отключений, высокая отключающая способность. Его недостатки: сложная конструкция дугогасительного устройства с системой магнитного дутья, ограниченный верхний предел номинального напряжения, ограниченная пригодность для наружных установок. Преимущества КРУ с вакуумным выключателем: полная взрыво- и пожаробезопасность, возможность осуществления сверхбыстродействия и применения для работы в любых циклах АПВ, малая масса, малые габариты, лёгкая замена дугогасителя, простота эксплуатации. Недостатки: относительно ограниченный верхний предел значения отключаемого тока; возможные коммутационные перенапряжения при отключении малых индуктивных токов, отключение ограниченного ёмкостного тока БК, относительно высокая стоимость. В зависимости от номинальных токов изготавливаемых выключателей при напряжении 10 кВ изготавливаются КРУ различных серий с номинальными токами 320, 400, 630, 1000, 1250, 1600, 2000, 3150 и 5000 А; с номинальным током отключения 2; 10; 20; 31,5; 40 и 63 кА.
|
Пример. Обозначение КРУ расшифровывается следующим образом:
