Электрооборудование, устанавливаемое в РУ и на трансформаторных подстанциях

Современные РУ и подстанции в зависимости от напряжения, номинального тока и тока короткого замыкания комплектуют электрооборудованием с различными электрическими параметрами: силовыми трехфазными масляными трансформаторами, масляными выключателями, выключателями нагрузки, разъединителями, трансформаторами напряжения и тока.
Оборудование в РУ и трансформаторных подстанциях соединяется между собой, со сборными шинами и отходящими кабельными линиями.

Силовой трехфазный масляный трансформатор (Рис. 4) предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Трансформатор, понижающий напряжение, называется понижающим, а повышающий напряжение — повышающим.

Рис. 4. Трансформатор серии ТМ-1000/10:
1—термометрический сигнализатор, 2— газовое реле, 3 — предохранительная трубка, 4 — воздухоосушитель, 5, 6— вводы НН и ВН, 7—заводской щиток, 8— термосифонный фильтр, 9— кран, 10 — пробка для спуска осадков

В конструкцию трансформатора входят магнитопровод, вводы, переключающее устройство, бак, расширитель, газовое реле, приборы для измерения температуры масла, воздухоочиститель и термосифонный фильтр.

Магнитопровод с расположенными на нем обмотками низкого и высокого напряжения, вводы и переключающее устройство образуют основную активную часть трансформатора. Магнитопровод состоит из отдельных листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга изоляционным покрытием, стержней, верхнего и нижнего ярем.

Вводы представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям.

Переключающее устройство служит для ступенчатого изменения напряжения в определенных пределах с целью поддержания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной или для изменения напряжения на вторичной обмотке.

Расширитель имеет вид бачка. Он установлен на крышке бака с объемом 8— 10 % объема масла трансформатора и служит для постоянного заполнения бака маслом и ограничения соприкосновения поверхности масла с воздухом.

Газовое реле служит для выявления повреждений внутри бака трансформатора (электрический пробой изоляции, витковое замыкание, местный нагрев магнитопровода и др.).

Воздухоочиститель предназначен для сушки и очистки увлажненного и загрязненного воздуха, поступающего в расширитель при температурных колебаниях масла, термосифонный фильтр — для поддержания изоляционных свойств масла.

Силовые трансформаторы характеризуются номинальными мощностью, напряжением и током, коэффициентом трансформации, напряжением короткого замыкания, током холостого хода, схемой и группой соединения.

На баке трансформатора прикреплена табличка с указанием его технических данных. В тех случаях, когда должна быть исключена опасность пожара от возгорания масла, применяют сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением или трансформаторы с негорючим заполнением (совтол, пиронол, кварцевый песок).

Номинальная мощность трехфазных масляных трансформаторов общего назначения напряжением до 35 кВ: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2400, 4000, 6300, 10000, 16000, 40000 и 80000 кВА.

Масляный выключатель (рис. 5) предназначен для включения и отключения электрооборудования, элементов РУ и электрических сетей под нагрузкой. Масляные выключатели на напряжение до 10 кВ выпускают с малым и большим объемом трансформаторного масла.

На промышленных предприятиях получили наибольшее распространение выключатели с малым объемом масла ВМГ-10 и ВМП-10.

Рис. 5. Масляный подвесной выключатель ВМП-10 напряжением 10 кВ:
1 — полюс выключателя, 2 — пробка маслоналивного отверстия, 3 — подъемная скоба, 4 — изолятор, 5— отключающая пружина, 6 — рама, 7, 9— масляный и пружинный буферы, 8— болт заземления, 10— указатель уровня масла, 11—вал, 12 — изоляционная тяга

Основными частями выключателей являются: рама; неподвижные и подвижные контакты; дугогасительные устройства; фарфоровые вводы с зажимами; приводной механизм для подвижных контактов; цилиндры для размещения контактов и гасительных камер. Принцип работы этих выключателей основан на гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомасляной смеси. Газомасляная смесь образуется в дугогасительном устройстве от разложения трансформаторного масла под влиянием высокой температуры горения дуги.

Выключатели ВМП-10 выпускают для стационарных камер (КСО), выключатели ВМП-10К и ВМП-10П со встроенным приводом — для комплектных камер (КРУ). Выключатель ВМГ-10 разработан с использованием отдельных узлов выключателя ВМП (эластичный подвес на раме, изоляционные тяги, приводной механизм и т. д.).

Для управления работой выключателей применяют ручные, электрические, пружинные и грузовые приводы.

Разъединитель предназначен для отключения и включения под напряжением отдельных участков электрической цепи или отдельных аппаратов при отсутствии тока нагрузки (нагрузка отключена выключателем). Разъединитель, имея открытую контактную систему, создает видимый разрыв электрической цепи.

В закрытых подстанциях напряжением 6—10 кВ применяют в основном однополюсные разъединители внутренней установки РВО и трехполюсные РВ. Трехполюсный разъединитель РВ-10/600 (рис. 6) состоит из стальной рамы 13, шести опорных изоляторов 11 с медными угольниками 10, являющимися стойками неподвижных контактов, двухполюсных медных ножей 4, пружин 5, стальных накладок б, создающих необходимое давление в контактах. На оси 7 вращается нож разъединителя. К валу 2 разъединителя приварены рычаг 1 для крепления с приводом и три рычага 12 для соединения с фарфоровыми тягами 9. Для управления разъединителями РВ применяют ручные приводы ПР внутренней установки.

Рис. 6. Трехполюсный разъединитель РВ-10/600:
1, 12 — рычаги, 2 — вал, 3 — контактная стойка, 4— ножи, 5— пружины, 6— стальные накладки, 7 — ось, 8 — болт заземления, 9 — фарфоровые тяги, 10 — медные угольники, 11 — опорные изоляторы, 13 — стальная рама, 14— упор

Выключатель нагрузки (рис. 7) предназначен для включения и отключения отдельных участков электрических цепей на напряжение 6—10 кВ при токах нагрузки до нескольких сотен ампер, а также для защиты от токов короткого замыкания (при наличии подключенных предохранителей).

Основными элементами выключателя являются главная контактная система, дугогасительное устройство 3 и опорная рама 1 с изоляторами 2. Выключатели нагрузки выпускают нескольких типов: ВНП-16, ВНП-17, ВНП-3 и др. Для управления выключателями применяют ручные ПР-17, ручные автоматические ПРА-17 и электромагнитные ПЭ-11С приводы.

Рис. 7. Выключатель нагрузки:
1 — рама, 2—изоляторы, 3 — дугогасительные камеры, 4 — подвижные контактные ножи, 5 — изоляционные тяги, 6 — вал

Трансформатор тока (рис. 8) предназначен для питания током измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики и включается последовательно в электрическую цепь, преобразуя ток высокого напряжения в ток низкого напряжения.

Трансформатор тока состоит из одного или двух сердечников, собранных из стальных листов, на которые намотаны первичная и одна или две вторичные обмотки. Первичная обмотка — это один или несколько витков большого сечения. Число витков во вторичной обмотке должно быть таким, чтобы ток в ней при номинальном токе в первичной обмотке составлял 5 А. Характеристиками трансформатора тока являются: номинальное напряжение, рабочий ток, класс точности вторичной обмотки и данные по термической и динамической стойкости при токах короткого замыкания.

 

Рис. 8. Трансформатор тока ТПОФ-10:
1- изоляционная колодка, 2- передний прямоугольный фланец, 3— металлический кожух, 4- медный стержень (или медная труба), 5- фарфоровый изолятор

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого (свыше 250 В) напряжения до 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты. Он состоит из замкнутого стального сердечника, на котором расположены первичная и вторичная обмотки, и изготовляется двух видов: сухой — с естественным воздушным охлаждением и масляный — с масляным заполнением. Трансформатор напряжения включается в электрическую цепь параллельно через предохранители или разъединители.

Рис. 9. Подстанционные изоляторы внутренней установки напряжением 6, 10 кВ:
а — опорные с круглым, овальным и квадратным фланцами, б — проходные с овальными фланцами, круглыми и плоскими токопроводящими стержнями, в — проходной с квадратным фланцем и круглым токопроводящим стержнем; 1 — колпачок, 2 — фарфоровое тело (изолирующий элемент), 3 — фланец, 4 — токопроводящие стержни, 5 — гайки

Изолятор (рис. 9) предназначен для механического крепления и электрической изоляции шин в РУ. По способу установки и назначению изоляторы делятся на опорные ОФ и проходные П. Опорные изоляторы представляют собой полую фарфоровую деталь конической формы с металлической арматурой, служащей для крепления изолятора к основанию (в виде нижнего фланца) и шин (в виде верхнего колпачка). Проходные изоляторы также представляют собой полую фарфоровую деталь, армированную в средней части металлическим фланцем с отверстиями для болтов. Изоляторы снабжены токопроводящими медными стержнями, которые закрепляют металлическими шайбами, помещенными в специальные углубления покрытого глазурью фарфора.

В РУ применяют медные, алюминиевые и стальные шины. Медные шины дефицитны и используются редко. Размер и сечения шин, расстояния между соседними шинами и их точками крепления определяются расчетами при проектировании.

 

 

Страница 4 из 42

§ 8. Воздушные линии электропередачи

Воздушной линией электропередачи (ВЛ) называют устройство для передачи электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью изоляторов и арматуры к опорам, кронштейнам и стойкам на мостах, путепроводах и т. п. Провода ВЛ напряжением до 10 кВ крепят к изоляторам, установленным на траверсах деревянных или железобетонных опор.

В зависимости от конструкций, назначения и места установки различают промежуточные, угловые, анкерные, ответвительные и концевые опоры.

Промежуточные опоры служат для поддержания проводов на определенной высоте от земли и не рассчитаны на усилия от проводов в продольном направлении или под углом; их устанавливают на прямых участках трассы на расстоянии 35—45 м при напряжении ВЛ до 1 кВ, 50—60 м — при 6, 10 кВ. Промежуточные опоры составляют более 80 % общего количества опор ВЛ.

Угловые опоры рассчитаны натяжения проводов с усилиями, действующими по биссектрисе внутреннего угла, образуемого проводами в смежных пролетах; их устанавливают в местах изменения направления трассы ВЛ.

Анкерные опоры воспринимают усилия от разности тяжения проводов, направленных вдоль ВЛ; их устанавливают на прямых участках трассы в ее опорных точках, а также на пересечении с различными сооружениями. Анкерный пролет — это расстояние между двумя анкерными опорами, на которых жестко закреплены провода. Анкерные опоры могут быть промежуточными, угловыми, ответвительными или концевыми.

Ответвительные опоры предназначены для ответвлений от проводов магистральных ВЛ при необходимости электроснабжения потребителей, находящихся на некотором расстоянии от трассы.

Концевые опоры воспринимают направленные вдоль линии усилия, создаваемые нормальным односторонним тяжением проводов; их устанавливают в начале и конце ВЛ.

Количество и типы опор, необходимых для сооружения ВЛ, а также расстояния между ними (шаг опор) определяются: сложностью и конфигурацией трассы; количеством, материалами и сечением подвешиваемых проводов; климатическими условиями района; степенью населенности территории, по которой проходит трасса ВЛ; требованиями, обеспечивающими надежность и безопасность эксплуатации ВЛ.

Высота опор зависит от количества проводов, их взаимного расположения и высоты подвеса, которая складывается из габарита нижнего провода над землей, стрелы провеса этого провода и глубины зарытая опор в грунт (рис. 13).

Рис. 13. Основные данные для определения высоты опоры

Расстояние по вертикали от точки наибольшего провеса провода до земли называют габаритом провода ВЛ над землей. Кратчайшее расстояние по вертикали от провода до пересекаемого объекта называют габаритом пересечения проводов ВЛ.

Допускаемое кратчайшее расстояние от проводов линии до объектов (зданий, эстакад, надземных сооружений и т. п.), называют габаритом сближения проводов ВЛ.

Расстояние по вертикали от наинизшей точки провода в пролете до прямой, соединяющей точки крепления провода на двух смежных опорах, называют стрелой провеса провода. Габариты провода над землей в зависимости от напряжения ВЛ и местности, по которой проходит трасса линии, устанавливаются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Опоры для ВЛ изготовляют из дерева, металла или железобетона. Деревянные опоры широко применяют в районах, богатых лесами, но они недолговечны и поэтому их постепенно заменяют железобетонными, срок службы которых составляет 50—60 лет. Железобетонные опоры ВЛ напряжением до 1 кВ имеют коническую форму и прямоугольное или круглое сечение. Они снабжены жестким металлическим каркасом из арматурной стали, повышающим механическую прочность опоры. К арматуре каркаса железобетонных опор приварен вывод дл присоединения нулевого провода линии с заземленной нейтралью.

Железобетонную опору устанавливают в блочных фундаментах и непосредственно в земле с подкладкой под нее железобетонной плиты. Работы по оснастке опор (установка траверс, штырей и изоляторов) выполняют, как правило, до их подъема и установки, что значительно облегчает труд монтажников.

По условиям механической прочности для ВЛ напряжением до 1000 В применяют однопроволочные и многопроволочные провода различных сечений: алюминиевые А — 16 мм² (не менее); сталеалюминиевые АС и биметаллические ПМС — 10 мм² (не менее); стальные многопроволочные ПС — 25 мм² (не менее); стальные однопроволочные ПСО — диаметром 4 мм.

Провода ВЛ соединяют различными способами: скруткой (рис. 14,а); бандажированием (рис. 14,6); с помощью овального соединителя (гильзы) с последующей опрессовкой и сваркой концов проводов в петле (рис. 14,в); сваркой встык и последующей опрессовкой проводов вместе с шунтом в двух соединительных гильзах (рис. 14,г); сваркой встык и опрессовкой проводов с шунтом в овальной соединительной гильзе (рис. 14, д), внахлестку с опрессовкой в соединительной гильзе (рис. 14,е);болтовым сжимом (рис. 14, ж). Выбор способа соединения проводов ВЛ определяется их конструкцией и сечением, районом гололедности, напряжением, механическими нагрузками.

Рис. 14. Соединение проводов ВЛ:
а — скруткой, 6 — бандажированием. е — опрессовкой в гильзе и сваркой в петле. г - сваркой встык и опрессовкой провода в двух соединительных гильзах. д — опрессовкой провода вместе с шунтом, е — опрессовкой внахлестку в гильзе, ж — болтовым сжимом

Изоляторы для крепления проводов на ВЛ выбираю с учетом расчетных нагрузок от тяжения проводов, района гололедности, давления ветра на провода и других факторов.

Для ВЛ напряжением до 1000 В применяют изоляторы ТФ (телефонный фарфоровый), РФО (радиотрансляционный фарфоровый ответвительный) и ШФН (штыревой фарфоровый низковольтный), для ВЛ напряжением 6 кВ — Ш-6 и Ш-10, а в местах анкерных креплений — подвесные П. Способы крепления проводов на штыревых изоляторах показаны на рис. 15.

Рис. 15. Способы крепления проводов ВЛ напряжением до 1000 В на изоляторах:
а — вязкой па головке, в - вязкой на шейке, в — заглушкой, г — двойное

Присоединение кабелей к ВЛ вызвано необходимостью: электроснабжения потребителей от проходящей ВЛ и выполнения в этом случае кабельного ввода в ТП или РП; сооружения смешанных линий с кабельными вставками (чаще всего это бывает на участках населенной местности или при пересечении различных сооружений).

При выводе кабеля на опору ВЛ на расстоянии не менее 2 м от земли кабель защищают от механических повреждений металлической трубой, которую после установки тщательно уплотняют во избежание попадания влаги.

Минимальное расстояние от земли до концевой муфты ВЛ напряжением до 1000 В составляет 3 м, а ВЛ 6, 10 кВ — 4,5 м. Кабельные вставки на ВЛ при длине их менее 1,5 км защищают от грозовых перенапряжений трубчатыми и вентильными разрядниками, устанавливаемыми на обоих концах кабеля (рис. 16).

 

Рис. 16. Вывод кабеля на опору для присоединения к ВЛ напряжением 10 кВ:
1 — концевая муфта, 2 — силовой кабель, 3— стальная труба, 4 — разрядник

Заземляющий зажим разрядника, металлическую оболочку кабеля, а также корпус кабельной муфты соединяют между собой и заземляют.

Контрольные вопросы
1. Перечислите основное оборудование, устанавливаемое в РУ и на подстанциях. Каково его назначение?
2. Какие расстояния необходимо соблюдать при подключении концевых муфт и заделок к КРУ?
3. Расскажите о вводах кабелей в РУ до 1000 В.
4. В каких случаях возникает необходимость присоединения кабелей к ВЛ?

 

 

Глава III. Основы электромонтажных работ